СКВАЖИННЫЙ КАБЕЛЬНЫЙ ОБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ СНАРЯД Российский патент 2020 года по МПК E21B29/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к скважинному кабельному обрабатывающему инструментальному снаряду для увеличения внутреннего диаметра скважинной трубчатой металлической конструкции в скважине, причем скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд имеет продольную ось и содержит вращающуюся часть инструмента, содержащую обрабатывающий инструмент, имеющий первую концевую часть, вторую концевую часть, диаметр и окружность, и неподвижную часть инструмента.

Уровень техники

Обсадная колонна или хвостовик в скважине часто имеют сужения, такие как ниппели, непроходимые участки или накладки, или сужения, вызванные отложениями или цементом на внутренней поверхности, и для оптимизации добычи, например, путем выполнения внутрискважинных работ посредством инструмента, необходимо устранить данное сужение или по меньшей мере уменьшить его для увеличения внутреннего диаметра обсадной колонны. Другое возможное сужение может представлять собой застрявший клапан, такой как шаровой клапан или шарнирный клапан, по меньшей мере частично перекрывающий скважину.

Подобные сужения могут быть устранены посредством кабельного инструмента, который быстро опускают в скважину, однако доступная в скважине мощность для выполнения операции является очень ограниченной, что снижает число доступных рабочих методов для устранения или по меньшей мере уменьшения сужения.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является полное или частичное устранение указанных выше недостатков уровня техники. Более конкретно, задачей является создание улучшенного скважинного кабельного обрабатывающего инструментального снаряда, обеспечивающего возможность удаления металлического ниппеля в скважине, в которой имеется мощность менее 8000 Ватт.

Указанные выше задачи, а также многочисленные другие задачи, преимущества и признаки, очевидные из нижеследующего описания, реализованы в решении согласно настоящему изобретению посредством скважинного кабельного обрабатывающего инструментального снаряда для увеличения внутреннего диаметра скважинной трубчатой металлической конструкции в скважине, причем скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд имеет продольную ось и содержит:

- вращающуюся часть инструмента, содержащую обрабатывающий инструмент, имеющий первую концевую часть, вторую концевую часть, диаметр и окружность; и

- неподвижную часть инструмента, содержащую:

приводной модуль, выполненный с возможностью вращения вращающейся части инструмента и получаемый мощность через кабель;

причем обрабатывающий инструмент содержит корпус, имеющий наружную поверхность, при этом обрабатывающий инструмент дополнительно содержит множество вставок, причем каждая вставка имеет длину вдоль продольной оси, и вставки выступают из наружной поверхности корпуса и распределены вокруг окружности.

Скважинная трубчатая металлическая конструкция, подлежащая обработке, может иметь частичное или полное сужение, что означает, что внутренний диаметр скважинной трубчатой металлической конструкции может равняться нулю в зоне сужения. При увеличении внутреннего диаметра скважинной трубчатой металлической конструкции удаляют по меньшей мере часть сужения.

Сужение может состоять из металла, керамики, резины, отложений, цемента или другого материала в скважине.

Вставки могут быть прикреплены непосредственно к наружной поверхности.

Также, обрабатывающий инструмент может представлять собой абразивный обрабатывающий инструмент.

Дополнительно, вставки могут представлять собой абразивные вставки.

Кроме того, вставки могут быть прикреплены непосредственно к наружной поверхности без какой либо опоры/поддержки, такой как стальная опора.

Вставки могут включать в себя частицы карбида вольфрама, кубического нитрида бора (CBN) и/или алмазов, причем указанные частицы включены в связующий материал. Таким образом, вставки могут изнашиваться, но сохранять способность к обработке, поскольку будут появляться новые частицы, причем частицы выполнены с возможностью продолжения обработки.

Дополнительно, частицы могут иметь размер гранул 0,1-1,0 мм.

Кроме того, частицы могут быть распределены в связующем материале по длине, ширине и высоте вставок.

Также, обрабатывающий инструмент может иметь канал, выполненный совпадающим с центральной осью обрабатывающего инструмента, вокруг которой вращается вращающаяся часть инструмента.

Дополнительно, канал может быть выполнен в корпусе.

Кроме того, вставки могут быть выполнены в форме пластины и выступать радиально из корпуса.

Дополнительно, корпус может иметь продольные канавки, в которых расположена часть вставок.

Дополнительно, вставки могут быть выполнены из карбида вольфрама, кубического нитрида бора (CBN) и/или алмазов, включенных в связующий материал.

Кроме того, карбид вольфрама, кубический нитрид бора (CBN) и/или алмазы могут быть включены в форме частиц, имеющих размер частиц 0,01-4,00 мм.

Также, вставки могут быть расположены вдоль продольной оси.

Кроме того, вставки могут быть припаяны, приклеены или приварены к наружной поверхности корпуса.

Дополнительно, каждая вставка может иметь ширину, меньшую длины вставки.

Дополнительно, каждая вставка может иметь ширину, которая меньше 40% длины.

Кроме того, вставки могут быть распределены по окружности с расстоянием между ними, которое равно по меньшей мере ширине вставки.

Благодаря наличию расстояния между вставками, стружки или обрезки от процесса обработки для увеличения внутреннего диаметра могут проходить по наружной поверхности вставки, упирающейся в сужение, и покидать обрабатываемую область. В случае, когда вставки содержат включенные частицы, выполненные из карбида вольфрама, кубического нитрида бора (CBN) и/или алмазов, частицы, высвобождаемые в процессе обработки, также могут покидать обрабатываемую область. Под обрабатываемой областью понимается область вставки, имеющая контакт с сужением.

Кроме того, на наружной поверхности корпуса могут быть расположены магниты, ближе к первой концевой части, чем ко второй концевой части.

Также, вставки могут иметь наклон в направлении по меньшей мере одной из первой и второй концевой части.

Дополнительно, вторая концевая часть может иметь уменьшающийся наружный диаметр, и по меньшей мере часть вставок может быть расположена по меньшей мере частично вдоль части второй концевой части, имеющей уменьшающийся наружный диаметр.

Кроме того, вторая концевая часть, имеющая уменьшающийся диаметр, обеспечивает то, что вторая концевая часть является круглой, наклонной или сужающейся.

Вставки могут быть расположены друг за другом вдоль продольной оси.

Также, обрабатывающий инструмент может иметь канал, проходящий во вторую концевую часть.

Кроме того, канал может быть выполнен совпадающим с центральной осью обрабатывающего инструмента.

Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд может дополнительно содержать крепежную секцию для крепления снаряда в скважине, или самопродвигаемую секцию, такую как скважинный трактор, для продвижения снаряда вперед в скважине.

Дополнительно, вставки могут быть расположены по меньшей мере в первый ряд и второй ряд, которые расположены вдоль окружности, причем первый ряд и второй ряд вставок могут быть расположены друг за другом вдоль продольной оси.

Первый ряд вставок, расположенный ближе всего ко второй концевой части, может иметь меньший наружный диаметр, чем второй ряд вставок, расположенный ближе к первой концевой части.

Таким образом, внутренний диаметр скважинной трубчатой металлической конструкции может быть увеличен от первого внутреннего диаметра до второго внутреннего диаметра посредством первого ряда вставок, и от второго внутреннего диаметра до третьего внутреннего диаметра посредством второго ряда вставок. Благодаря увеличению внутреннего диаметра посредством по меньшей мере двух рядов вставок, результирующий крутящий момент существенно уменьшается, поскольку удаление материала выполняется по меньшей мере в два этапа вместо одного.

Дополнительно, наружный диаметр корпуса может быть больше напротив вставок, чем ближе к первой концевой части.

Дополнительно, вращающаяся часть инструмента может быть выполнена с возможностью вращения со скоростью менее чем 300 оборотов в минуту (об/мин).

Также, вращающаяся часть инструмента может быть выполнена с возможностью вращения со скоростью менее чем 200 оборотов в минуту (об/мин).

Также, приводной модуль может получать мощность менее 7 000 Ватт.

Кроме того, вращающаяся часть инструмента может быть выполнена с возможностью вращения с малым крутящим моментом.

Наконец, обрабатывающий инструмент может увеличивать внутренний диаметр путем отфрезеровки части ниппеля, отложений, скользящей муфты, отклонителя или клапана.

Обрабатывающий инструмент может дополнительно содержать крепежный элемент для крепления обрабатываемого фрагмента.

Кроме того, корпус со вставками может быть выполнен с возможностью вращения относительно крепежного элемента.

Дополнительно, крепежный элемент может представлять собой окружную часть корпуса, причем корпус выполнен с возможностью вращения внутри крепежного элемента.

Также, крепежный элемент может содержать основную часть и выступающую часть, причем выступающая часть является более гибкой, чем основная часть.

Обрабатывающий инструмент может дополнительно содержать колонковый бур, имеющий окружную стенку, содержащую вставки, причем указанная окружная стенка окружает корпус и представляет собой часть вращающейся части инструмента.

Настоящее изобретение также относится к скважинному кабельному обрабатывающему инструментальному снаряду для увеличения внутреннего диаметра скважинной трубчатой металлической конструкции в скважине или вырезания фрагмента, например, в скважинном клапане, причем скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд имеет продольную ось и содержит:

- вращающуюся часть инструмента, содержащую обрабатывающий инструмент, имеющий первую концевую часть, вторую концевую часть, диаметр и окружность; и

- неподвижную часть инструмента, содержащую:

приводной модуль, выполненный с возможностью вращения вращающейся части инструмента и получаемый мощность через кабель;

причем обрабатывающий инструмент содержит корпус, имеющий наружную поверхность и крепежный элемент для крепления обрабатываемого фрагмента.

Кроме того, корпус может быть выполнен с возможностью вращения внутри или вокруг крепежного элемента.

Дополнительно, крепежный элемент может быть расположен в вырезе внутри корпуса. Таким образом, крепежный элемент выступает из внутренней поверхности корпуса в канал.

Дополнительно, крепежный элемент может содержать основную часть и выступающую часть, причем выступающая часть является более гибкой, чем основная часть.

Также, обрабатывающий инструмент может дополнительно содержать колонковый бур, имеющий окружную стенку со вставками, причем указанная окружная стенка окружает корпус и представляет собой часть вращающейся части инструмента.

Настоящее изобретение также относится к обрабатывающему инструменту для увеличения внутреннего диаметра скважинной трубчатой металлической конструкции в скважине или вырезания фрагмента, например, в скважинном клапане, содержащему:

- корпус;

- вставку, образующую буровое долото;

- крепежный элемент, окружающий корпус; и

- колонковый бур, имеющий окружную стенку со вставками, причем указанная окружная стенка окружает корпус.

Кроме того, крепежный элемент может быть расположен внутри внутреннего выреза в окружной стенке.

Дополнительно, корпус может быть выполнен с возможностью вращения внутри крепежного элемента.

Дополнительно, крепежный элемент может содержать основную часть и выступающую часть, причем выступающая часть является более гибкой, чем основная часть.

Краткое описание чертежей

Изобретение и его многочисленные преимущества описаны ниже более подробно со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, на которых для иллюстрации показаны некоторые не ограничивающие варианты осуществления изобретения, и на которых:

- на фиг. 1 показан скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд в скважине;

- на фиг. 2 показана часть скважинного кабельного обрабатывающего инструментального снаряда в перспективе;

- на фиг. 3 показан вид сбоку скважинного кабельного обрабатывающего инструментального снаряда с фиг. 2;

- на фиг. 4 показан вид в перспективе другого скважинного кабельного обрабатывающего инструментального снаряда, имеющего вставки на конце обрабатывающего инструмента;

- на фиг. 5 показан вид сбоку другого скважинного кабельного обрабатывающего инструментального снаряда с фиг. 4;

- на фиг. 6 показан вид в перспективе части еще одного скважинного кабельного обрабатывающего инструментального снаряда, имеющего вставки на конце обрабатывающего инструмента и канал;

- на фиг. 7 показан вид сбоку еще одного скважинного кабельного обрабатывающего инструментального снаряда, имеющего ряды вставок и таким образом выполненного с возможностью выполнения обработки в два этапа за один проход;

- на фиг. 8 показан вид в перспективе части еще одного скважинного кабельного обрабатывающего инструментального снаряда;

- на фиг. 9 показан вид в частичном разрезе другого скважинного кабельного обрабатывающего инструментального снаряда, имеющего крепежный элемент;

- на фиг. 10 показан вид в частичном разрезе другого обрабатывающего инструмента, имеющего крепежный элемент;

- на фиг. 11 показан вид в частичном разрезе еще одного обрабатывающего инструмента, имеющего крепежный элемент; и

- на фиг. 12 показан вид в частичном разрезе еще одного обрабатывающего инструмента, имеющего крепежный элемент, расположенный внутри обрабатывающего инструмента для крепления обрабатываемой детали.

Все чертежи являются схематическими и не обязательно выполнены в масштабе, при этом на них показаны только те части, которые необходимы для пояснения изобретения, а другие части не показаны или показаны без объяснения.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показан скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд 1 для увеличения внутреннего диаметра ID_s обсадной колонны или скважинной трубчатой металлической конструкции 2 в скважине 3. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд 1 имеет продольную ось 4, проходящую вдоль протяженности скважины 3 и содержит вращающуюся часть 5 инструмента и неподвижную часть 6 инструмента. Неподвижная часть 6 инструмента расположена ближе всего к устью скважины 3. Вращающаяся часть 5 инструмента содержит обрабатывающий инструмент 7, имеющий первую концевую часть 8, расположенную ближе всего к неподвижной части 6 инструмента, и вторую концевую часть 9, расположенную возле сужения, подлежащего по меньшей мере частичному удалению. Как показано на фиг. 2, обрабатывающий инструмент 7 имеет диаметр D_T и окружность C_T. Обрабатывающий инструмент 7 увеличивает внутренний диаметр ID_s скважинной трубчатой металлической конструкции путем обработки, такой как отфрезеровка части ниппеля, отложений, скользящей муфты, отклонителя или клапана для по меньшей мере частичного устранения сужения.

Неподвижная часть 6 инструмента с фиг. 1 содержит приводной модуль 10, такой как электрический двигатель, выполненный с возможностью вращения вращающейся части 5 инструмента и получения мощности через кабель 11. Обрабатывающий инструмент 7 содержит корпус 12, имеющий наружную поверхность 14 и множество вставок 15. Каждая вставка 15 имеет длину L (показана на фиг. 3) вдоль продольной оси 4, причем вставки 15 выступают из наружной поверхности 14 корпуса 12.

Вставки 15 распределены вокруг окружности C_T с расположением на взаимном расстоянии 16 между ними, как показано на фиг. 2 и 3. Благодаря наличию взаимного расстояния между вставками, обеспечена возможность протекания текучей среды мимо и через вставки и, таким образом, промывания и охлаждения вставок, с увеличением тем самым срока службы вставок. Кроме того, обеспечена возможность прохождения стружек или обрезков, образующихся в процессе обработки, по наружной поверхности вставки, упирающейся в сужение, и за пределы обрабатываемой области. В случае, когда вставки содержат включенные частицы, выполненные из карбида вольфрама, кубического нитрида бора (CBN) и/или алмазов, то частицы, высвобождаемые в процессе обработки, также могут покидать обрабатываемую область.

Под обрабатываемой областью понимается область вставки, имеющая контакт с сужением, и вдоль продольной оси 4. Обрабатываемая область или контактная область составляет менее 60% общей площади сужения и предпочтительно менее 50% общей площади сужения. Другими словами, если инструмент контактирует с сужением по всей окружности сужения при наблюдении в виде в поперечном сечении перпендикулярно продольной оси, контакт со всей окружностью составляет 100%.

Как показано на фиг. 2 и 3, вставки 15 выполнены в форме пластины и выступают в радиальном направлении из наружной поверхности корпуса. Каждая вставка 15 расположена в канавке 18 в наружной поверхности корпуса 12 и прикреплена к корпусу, например, путем припаивания. Воздействие теплом может осуществляться изнутри канала обрабатывающего инструмента. Таким образом, вставки 15 проходят из канавок 18 и выступают в радиальном направлении наружу от наружной поверхности 14 корпуса 12. Вставки 15 проходят вдоль продольной оси так, что по длине L вставки расположены вдоль продольной оси 4. Каждая вставка 15 имеет ширину W_i, которая составляет менее 40% длины L вставки, предпочтительно менее 30% длины L вставки, более предпочтительно менее 20% длины L вставки, еще более предпочтительно менее 15% длины L вставки. Вставки 15 распределены вдоль окружности C_T, расположены на взаимном расстоянии, равном по меньшей мере ширине W_i вставки.

Как показано на фиг. 3, вставки имеют кривизну и равную толщину вдоль их длины. Благодаря наличию кривизны вставки функционируют как лопатки турбины и, таким образом, отводят или отгребают стружки или обрезки от обрабатываемой области.

Как показано на фиг. 2, обрабатывающий инструмент 7 имеет канал 17, проходящий во вторую концевую часть 9. Благодаря наличию канала 17, область обрабатывающего инструмента 7, взаимодействующая с сужением для осуществления операции обработки, например путем фрезеровки или истирания, значительно уменьшается, в результате чего требуется значительно меньше мощности чем в случае когда обрабатывающий инструмент 7 имеет вставки 15, расположенные по окружности по всей передней части инструмента, как показано на фиг. 4. Канал 17 имеет центральную ось, расположенную с совмещением с центральной осью и, следовательно, продольной осью 4 обрабатывающего инструмента 7.

Как показано на фиг. 3, обрабатывающий инструмент 7 имеет первый конец 19 инструмента, расположенный ближе всего к неподвижной части 6 инструмента, и второй конец 20 инструмента, расположенный ближе всего ко второй концевой части 9, причем вставки 15 имеют наклон по направлению ко второму концу 20 инструмента, обеспечивая таким образом взаимодействие вставок с сужением и центровку обрабатывающего инструмента 7. Как можно видеть, вставки 15 также имеют наклон по направлению к первому концу 19 инструмента, в результате чего вставки не имеют острых граней, которые могли бы легко сломаться. Корпус 12 обрабатывающего инструмента 7 имеет магниты 33, расположенные на наружной поверхности 14 корпуса 12, так что образующиеся в процессе обработки стружки прилипают к магнитам 33 и таким образом собираются и поднимаются на поверхность вместе с инструментальным снарядом, когда инструментальный снаряд извлекают из скважины. Наружный диаметр OD_B корпуса напротив вставок 15 больше, чем ближе к первой концевой части 8, а магниты 33 расположены в части корпуса, имеющего меньший наружный диаметр.

Как показано на фиг. 4, вторая концевая часть 9 обрабатывающего инструмента 7 имеет уменьшающийся наружный диаметр из-за сужения корпуса, и по меньшей мере часть вставок 15 расположена частично вдоль части второй концевой части 9, имеющей уменьшающийся наружный диаметр. Под тем, что вторая концевая часть 9 имеет уменьшающийся диаметр, подразумевается, что вторая концевая часть является круглой, наклонной или сужающейся и некоторые из вставок 15 покрывают часть круглой, наклонной или сужающейся концевой части. Вращающаяся часть 5 инструмента имеет вставки 15, расположенные друг за другом вдоль продольной оси так, что вторая концевая часть 9 частично покрыта вставками в продолжении каждой вдоль продольной протяженности. Вставки 15 расположены у центра второго конца 20 инструмента второй концевой части 9, проходя от торцевой поверхности 21 второго конца 20 инструмента, причем дополнительные вставки расположены с примыканием к данным центральным вставкам 15, 15а и как продолжение центральных вставок на наклонной поверхности второй концевой части 9. Другие вставки 15, 15с расположены в продолжении наклонных вставок 15, 15b, выступающих в радиальном направлении из наружной поверхности 14 корпуса 12.

Как показано на фиг. 6, обрабатывающий инструмент 7 имеет канал 17 и первые вставки 15, 15’, выступающие в радиальном направлении из корпуса 12 и также расположенные вдоль наклонной поверхности второй концевой части 9. Канал является центральным каналом. Следовательно, когда обрабатывающий инструмент 7 осуществляет круговую обработку подлежащей обработке части, которая затем входит в канал, не прилагается усилие для истирания подлежащей обработке части, а лишь для образования истиранием кольцевой канавки в сужении для отделения подлежащей обработке части. Таким образом, сужение может быть устранено с приложением лишь малого усилия и с низким числом оборотов в минуту. Энергия, требуемая для приложения усилий, является очень ограниченной при работе на кабеле на глубине в несколько километров в скважине и, как следствие, благодаря выполнению такого канала можно устранить сужение для восстановления потока.

Вставки 15, показанные на фиг. 4, расположены в первый ряд 22 и второй ряд 23, причем каждый ряд расположен вдоль окружности C_T (показана на фиг. 8), и первый ряд 22 и второй ряд 23 вставок расположены друг за другом вдоль продольной оси 4. Второй ряд 23 вставок 15 является дублирующим для первого ряда 22 вставок, при этом вставки первого ряда 22 расположены в вырезах 24.

При наблюдении сбоку обрабатывающего инструмента, как показано на фиг.5, вставки могут иметь разную длину и могут быть расположены с перекрыванием, при этом вставки 15b, расположенные ближе всего ко второй концевой части 9, имеют меньшую радиальную протяженность, чем вставки 15c, расположенные ближе всего к первой части 8. Вставки 15с выполнены L-образными, чтобы перекрывать вставки 15b также и в радиальном направлении, так чтобы, когда вставки 15b осуществили обработку сужения от его начального первого внутреннего диаметра до второго внутреннего диаметра, вставки 15с могли продолжить осуществление процесса обработки для обработки и дальнейшего увеличения внутреннего диаметра сужения.

Вставки 15 могут быть выполнены из карбида вольфрама, кубического нитрида бора (CBN) и/или алмазов, включенных в связующий материал, и карбид вольфрама, кубический нитрид бора (CBN) и/или алмазы могут быть включены в форме частиц, имеющих размер частиц 0,01-2,00 мм. Таким образом, частицы включены в связующий материал. Благодаря наличию более мелких фракций частиц карбида вольфрама, кубического нитрида бора (CBN) и/или алмазов, включенных в связующий материал, всегда имеются новые фракции частиц карбида вольфрама, кубического нитрида бора (CBN) и/или алмазов, которые работают, когда первая часть вставки износилась, и далее появляются новые фракции частиц карбида вольфрама, кубического нитрида бора (CBN) и/или алмазов для продолжения процесса обработки. В результате, вставки могут использоваться в течение более длительного периода времени, поскольку вставки функционируют на всей своей протяженности, и обрабатывающие инструменты, имеющие такие вставки, следовательно, имеют улучшенную способность уменьшать толщину обсадной колонны от одного внутреннего диаметра до второго, большего, внутреннего диаметра, по сравнению с известными инструментами. Таким образом, каждая вставка содержит частицы, распределенные в связующем материале по всей длине, ширине и высоте вставки. Вставки являются абразивными, в том смысле, что выполнены с возможностью абрадирования материала сужения и, таким образом, истирания части сужения.

Как показано на фиг. 6 и 12, вставки 15, 15’ прикреплены непосредственно к наружной поверхности 14 корпуса 12 вращающейся части, и вставки таким образом прикреплены непосредственно к наружной поверхности без какой либо опоры/поддержки, такой как стальная опора. Благодаря этому вставки могут быть изношены более чем на 50% и по-прежнему сохранять способность обработки сужения путем абразивной обработки. Следовательно, обрабатывающий инструмент может представлять собой абразивный обрабатывающий инструмент.

Как показано на фиг. 7, вставки 15 расположены в по меньшей мере первый ряд 22 и второй ряд 23, которые расположены вдоль окружности, причем первый и второй ряды вставок расположены друг за другом вдоль продольной оси. Первый ряд 22 вставок 15, расположенный ближе всего ко второй концевой части 9, имеет меньший наружный диаметр OD₁ по сравнению с диаметром второго ряда 23 вставок, расположенного ближе к первой концевой части 8. Таким образом, внутренний диаметр скважинной трубчатой металлической конструкции может быть увеличен от первого внутреннего диаметра до второго внутреннего диаметра посредством первого ряда 22 вставок 15, и от второго внутреннего диаметра до третьего внутреннего диаметра посредством второго ряда 23 вставок. Благодаря увеличению внутреннего диаметра ID_s посредством по меньшей мере двух рядов 22, 23 вставок 15, результирующий момент и, следовательно, требуемая мощность существенно снижены, поскольку подлежащий удалению материал обрабатывается в процессе по меньшей мере двух этапов вместо одного.

Как показано на фиг. 8, каждая вставка имеет изменяющуюся радиальную протяженность, так что первая часть вставки, ближайшая ко второй концевой части 9 обрабатывающего инструмента, имеет меньшую радиальную протяженность, чем вторая концевая часть вставки, ближайшая к первой части 8. Таким образом, обрабатывающий инструмент имеет меньший наружный диаметр напротив части вставок, имеющих меньшую радиальную протяженность, поскольку каждая вставка имеет углубление, так что первая часть вставок входит в контакт с сужением и осуществляет его обработку от первого начального диаметра до второго внутреннего диаметр, а вторая концевая часть вставок осуществляет обработку сужения от второго внутреннего диаметра до его конечного внутреннего диаметра.

В другом варианте осуществления изобретения, вставки могут быть выполнены в форме пластины, иметь переменную толщину и быть конусообразными. Вставки могут иметь переменную толщину в радиальном направлении, так что толщина вставок больше ближе к центру обрабатывающего инструмента или толщина может изменяться вдоль продольной протяженности.

Как показано на фиг. 1, скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд 1 дополнительно содержит крепежную секцию 31 для крепления снаряда в скважине 3, и самопродвигаемую секцию 32, такую как скважинный трактор, для продвижения снаряда вперед в скважине. Благодаря наличию либо крепежной секции 31, либо самопродвигаемой секции 32, обеспечена возможность закрепления инструментального снаряда 1 далее в скважинной трубчатой металлической конструкции 2, что означает, что все усилие передается для операции по обработке. Крепежная секция 31 или самопродвигаемая секция 32 содержит модуль 34 мощности, такой как электрический двигатель, который получает мощность от кабеля 11. Модуль 34 мощности приводит в действие модуль 35 насоса, приводящий в действие крепежную секцию 31 и/или самопродвигаемую секцию 32. Крепежная секция 31 и самопродвигаемая секция 32 могут обе иметь модуль 34 мощности и модуль 35 насоса. Инструментальный снаряд 1 может дополнительно содержать один или более компенсаторов давления.

На фиг. 9 показан скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд 1 для вырезания фрагмента, например скважинного клапана. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд содержит вращающуюся часть 5 инструмента, содержащую обрабатывающий инструмент 7, который имеет первую концевую часть 8, вторую концевую часть 9, и неподвижную часть 6 инструмента, содержащую приводной модуль (не показан), выполненный с возможностью вращения вращающейся части инструмента и получающий мощность через кабель. Обрабатывающий инструмент 7 содержит корпус 12, оканчивающийся буровым долотом 47 и имеющий наружную поверхность 14. Обрабатывающий инструмент 7 дополнительно содержит крепежный элемент 41 для крепления обрабатываемого фрагмента 48, например части скважинного клапана, такого как шаровой клапан. Крепежный элемент 41 представляет собой окружную часть корпуса 12, а корпус 12 выполнен с возможностью вращения внутри крепежного элемента 41 и, таким образом, крепежные средства представляют собой соединение.

Крепежный элемент 41 содержит основную часть 42 и выступающие части 43, причем выступающие части являются более гибкими, чем основная часть, так что когда буровое долото 47 обрабатывающего инструмента 7 осуществило бурение сквозь обрабатываемый фрагмент 48, крепежный элемент 41 может быть зажат в пробуренном отверстии во фрагменте 48, и фрагмент таким образом оказывается прикрепленным к обрабатывающему инструменту без вращения крепежного элемента 41 вместе с вращающейся частью 5. Корпус 12 обрабатывающего инструмента 7 вращается внутри крепежного элемента 41 в процессе обработки, а крепежный элемент 41, при контакте с фрагментом, не вращается относительно фрагмента и, следовательно, не изнашивается. Если бы крепежный элемент вращался вместе с вращающейся частью обрабатывающего инструмента, выступающие части 43 изнашивались бы, и это приводило бы к тому, что наружный диаметр крепежного элемента был несколько меньше, чем внутренний диаметр отверстия во фрагменте, в результате чего крепежный элемент не мог бы обеспечивать крепление фрагмента внутри обрабатывающего инструмента 7 и поднятие фрагмента на поверхность вместе с обрабатывающим инструментом.

Как показано на фиг. 9, обрабатывающий инструмент дополнительно содержит колонковый бур 44, имеющий окружную стенку 45 со вставками 15, окружающий корпус 12 и являющийся частью вращающейся части 5 инструмента для обеспечения возможности выполнения окружного выреза, например, в клапане, практически одновременно с выполнением обработкой, посредством бурового долота, отверстия в этом же фрагменте.

Выступающие части 43 являются гибкими и следовательно могут изгибаться при их введении в отверстие, только что пробуренное посредством бурового наконечника. Выступающие части 43 могут иметь любую форму, подходящую для крепления вырезаемого фрагмента. Крепежные элементы 41 также могут быть конусообразными, как показано на фиг. 10, так что фрагмент 48 прижимается к наклонной поверхности 51 крепежного элемента 41 и таким образом закрепляется. Выступающие части 43 могут представлять собой тросы, выступающие в радиальном направлении из основной части, или, как показано на фиг. 11, диски с выступающими в радиальном направлении лапами 49, изгибающимися с образованием выступающих частей 43. Между дисками установлены ограничители 52, образующие основную часть 42 и окружающие таким образом корпус 12.

Буровое долото может быть образовано вставками 15, как показано на фиг. 6, так что крепежный элемент 41 расположен вокруг части корпуса, как показано на фиг. 11.

Как показано на фиг. 12, обрабатывающий инструмент имеет внутренний крепежный элемент 41 для крепления обрабатываемого фрагмента, так что обрабатываемый фрагмент обеспечивает изгибание выступающих частей 43 в процессе его отфрезеровки посредством бурового долота 47. После отфрезеровки и отделения обрабатываемого фрагмента от компонента, к которому он был прикреплен, выступающие части 43 прижимаются к фрагменту и удерживают фрагмент внутри обрабатывающего инструмента. Крепежный элемент 41 имеет выступающие части 43, которые, таким образом, являются гибкими и следовательно могут изгибаться. Выступающие части 43 выполнены в форме кольца и расположены на расстоянии друг от друга с использованием ограничителей 52, образующих основные части 42. Выступающие части 43 и ограничители 52 упираются во фланец 56 на первой части 57 корпуса 12, а вторая часть 58 корпуса соединена посредством резьбы (резьбы 59) с первой частью корпуса с прижатием выступающих частей 43 и ограничителей 52 к фланцу, но без крепления выступающих частей 43 и ограничителей 52, так что они при этом могут свободно вращаться относительно корпуса 12, и поэтому не изнашиваются, когда вращающаяся часть 5 инструмента обеспечивает вращение бурового долота для отфрезеровки фрагмента. Таким образом, крепежный элемент 41 расположен в канале 17, и в случае использования обрабатывающего инструмента для отфрезеровки нескольких фрагментов, например отфрезеровки первого шара с получением первого обрабатываемого фрагмента и отфрезеровки второго шара ниже в скважине с получением второго обрабатываемого фрагмента, первый обрабатываемый фрагмент вжимается дальше в канал 17 вторым обрабатываемым фрагментом в процессе отфрезеровки второго фрагмента. Обрабатывающий инструмент, имеющий длинный канал, способен таким образом осуществлять отфрезеровку нескольких шаров за один проход, при этом обрабатываемые фрагменты застревают в канале, а последний обрабатываемый фрагмент удерживается крепежным элементом 41 с обеспечением закрывания канала и удержания других обрабатываемых фрагментов в канале при извлечении обрабатывающего инструмента из скважины.

Вращающаяся часть инструмента вращается с низким моментом и скоростью менее 300 оборотов в минуту (об/мин). Приводной модуль получает менее 1 000 Вольт или 7 000 Ватт в связи с потерями мощности в длинном кабеле при выполнении операции на глубине в несколько километров в скважине.

Для приложения веса на долото, например веса на обрабатывающий инструмент, может быть использован толкающий инструмент. Толкающий инструмент представляет собой инструмент, обеспечивающий осевое усилие вдоль продольной протяженности. Толкающий инструмент содержит электрический двигатель для приведения в действие насоса. Насос перекачивает текучую среду в корпус поршня для перемещения действующего в нем поршня. Поршень расположен на толкающем валу. Насос может перекачивать текучую среду в корпус поршня на одной стороне поршня и одновременно откачивать текучую среду на другой стороне поршня.

Под текучей средой или скважинной текучей средой понимается любой тип текучей среды, которая может присутствовать в нефтяной или газовой скважине, например, природный газ, нефть, буровой раствор, сырая нефть, вода и так далее. Под газом понимается любой тип газовой смеси, присутствующей в скважине, законченной или не закрепленной обсадными трубами, а под нефтью понимается любой тип нефтяной смеси, например, сырая нефть, нефтесодержащая текучая среда и так далее. Таким образом, в состав газа, нефти и воды могут входить другие элементы или вещества, которые не являются газом, нефтью и/или водой, соответственно.

Если скважина заполнена газом, скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд может содержать модуль доставки текучей среды для доставки текучей среды к обрабатываемой области.

Под обсадной колонной или скважинной трубчатой металлической конструкцией 2 понимается любой тип трубы, трубчатого элемента, трубопровода, хвостовика, колонны труб и так далее, используемых в скважине при добыче нефти или природного газа.

В том случае, когда невозможно полностью погрузить инструмент в скважинную трубчатую металлическую конструкцию, для проталкивания инструмента до нужного положения в скважине может быть использован скважинный трактор. Скважинный трактор может иметь выдвигающиеся рычаги, имеющие колеса, причем колеса входят в контакт с внутренней поверхностью скважинной трубчатой металлической конструкции для продвижения трактора и инструмента вперед в скважинной трубчатой металлической конструкции. Скважинный трактор представляет собой любой вид приводного инструмента, способного толкать или тянуть инструменты в скважине, например, Well Tractor®.

Хотя изобретение описано выше на примере предпочтительных вариантов его осуществления, специалисту в данной области техники очевидно, что возможны модификации данного изобретения, не выходящие за пределы объема правовой охраны изобретения, определенные нижеследующей формулой изобретения.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к скважинному кабельному обрабатывающему инструментальному снаряду для увеличения внутреннего диаметра скважинной трубчатой металлической конструкции в скважине. Устройство содержит вращающуюся часть, содержащую обрабатывающий инструмент , имеющий первую концевую часть, вторую концевую часть, неподвижную часть инструмента, содержащую приводной модуль, выполненный с возможностью вращения вращающейся части инструмента и получающий мощность через кабель. Обрабатывающий инструмент содержит корпус, имеющий наружную поверхность и множество вставок. Каждая вставка имеет длину вдоль продольной оси. Вставки выступают из наружной поверхности корпуса и распределены вокруг окружности. Обрабатывающий инструмент имеет канал, проходящий во вторую концевую часть и сквозь нее. Обеспечивается более эффективное устранение сужений в скважине при меньшей используемой мощности. 3 н. и 17 з.п. ф-лы. 12 ил.

1. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд (1) для увеличения внутреннего диаметра (ID_s) скважинной трубчатой металлической конструкции (2) в скважине (3), причем скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд имеет продольную ось (4) и содержит:

- вращающуюся часть (5) инструмента, содержащую обрабатывающий инструмент (7), имеющий первую концевую часть (8), вторую концевую часть (9), диаметр (D_T) и окружность (C_T); и

- неподвижную часть (6) инструмента, содержащую:

приводной модуль (10), выполненный с возможностью вращения вращающейся части инструмента и получающий мощность через кабель;

причем обрабатывающий инструмент содержит корпус (12), имеющий наружную поверхность (14), и множество вставок (15), причем каждая вставка имеет длину (L) вдоль продольной оси, и вставки выступают из наружной поверхности корпуса и распределены вокруг окружности;

причем обрабатывающий инструмент имеет канал (17), проходящий во вторую концевую часть и сквозь нее.

2. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд по п. 1, в котором вставки прикреплены непосредственно к наружной поверхности.

3. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд по п. 1 или 2, в котором обрабатывающий инструмент представляет собой абразивный обрабатывающий инструмент.

4. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд по любому из пп. 1-3, в котором вставки представляют собой абразивные вставки.

5. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд по п. 1, в котором вставки прикреплены непосредственно к наружной поверхности без какой-либо опоры/поддержки, такой как стальная опора.

6. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд по любому из пп. 1-5, в котором канал (17), выполнен совпадающим с центральной осью обрабатывающего инструмента, вокруг которой вращается вращающаяся часть инструмента.

7. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд по любому из пп. 1-6, в котором каждая вставка имеет ширину (W_i), которая меньше 40% длины.

8. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд по любому из пп. 1-7, в котором вставки распределены по окружности с расстоянием (16) между ними, которое равно по меньшей мере ширине вставки.

9. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд по любому из пп. 1-8, в котором вставки имеют наклон в направлении по меньшей мере одной из первой и второй концевых частей.

10. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд по любому из пп. 1-9, в котором вторая концевая часть имеет уменьшающийся наружный диаметр и по меньшей мере часть вставок расположены по меньшей мере частично вдоль части второй концевой части, имеющей уменьшающийся наружный диаметр.

11. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд по любому из пп. 1-10, в котором вставки расположены по меньшей мере в первый ряд (22) и второй ряд (23), которые расположены вдоль окружности, причем первый ряд и второй ряд вставок расположены друг за другом вдоль продольной оси.

12. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд по любому из пп. 1-11, в котором вращающаяся часть инструмента выполнена с возможностью вращения со скоростью менее чем 300 оборотов в минуту (об/мин).

13. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд по любому из пп. 1-12, в котором приводной модуль получает мощность менее 7000 Ватт.

14. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд по любому из пп. 1-13, в котором обрабатывающий инструмент дополнительно содержит крепежный элемент (41) для крепления обрабатываемого фрагмента, причем корпус со вставками выполнен с возможностью вращения относительно крепежного элемента.

15. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд (1) для увеличения внутреннего диаметра (ID_s) скважинной трубчатой металлической конструкции (2) в скважине (3) или вырезания фрагмента, например скважинного клапана, причем скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд имеет продольную ось (4) и содержит:

- вращающуюся часть (5) инструмента, содержащую обрабатывающий инструмент (7), имеющий первую концевую часть (8), вторую концевую часть (9), диаметр (D_T) и окружность (C_T); и

- неподвижную часть (6) инструмента, содержащую:

приводной модуль (10), выполненный с возможностью вращения вращающейся части инструмента и получаемый мощность через кабель;

причем обрабатывающий инструмент содержит корпус (12), имеющий наружную поверхность (14) и крепежный элемент (41) для крепления обрабатываемого фрагмента;

причем обрабатывающий инструмент имеет канал (17), проходящий во вторую концевую часть и сквозь нее.

16. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд по п. 14 или 15, в котором корпус (12) выполнен с возможностью вращения внутри или вокруг крепежного элемента (41).

17. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд по любому из пп. 14-16, в котором крепежный элемент содержит основную часть (42) и выступающую часть (43), причем выступающая часть является более гибкой, чем основная часть.

18. Скважинный кабельный обрабатывающий инструментальный снаряд по любому из пп. 14-17, в котором обрабатывающий инструмент дополнительно содержит колонковый бур (44), имеющий окружную стенку (45) со вставками, причем указанная окружная стенка окружает корпус и представляет собой часть вращающейся части инструмента.

19. Обрабатывающий инструмент (7) для увеличения внутреннего диаметра (ID_s) скважинной трубчатой металлической конструкции (2) в скважине (3) или вырезания фрагмента, например, в скважинном клапане, содержащий:

- корпус (12);

- вставку (15), образующую буровое долото (47);

- крепежный элемент (41), окружающий корпус; и

- колонковый бур (44), имеющий окружную стенку (45) со вставками, причем указанная окружная стенка окружает корпус.

20. Обрабатывающий инструмент по п.19, в котором корпус выполнен с возможностью вращения внутри или вокруг крепежного элемента (41).