Устройство для очистки внутренней поверхности обсадных колонн Советский патент 1990 года по МПК E21B37/02 

Изобретение относится к горной промышленности и используется для очистки внутренней поверхности обсадных колонн от продуктов коррозии, корки цементного и глинистого растворов, заусенцев, следов перфорации и других наслоений. Устройство предназначено для полной очистки колонн- в интервалах установки стальных пластырей, пакеров, испытателей пластов и другого скважинного оборудования, требующего герметичного прилегания к внутренней стенке колонны.

Известно устройство для очистки внутренней поверхности обсадных колонн, имеющее транспортное и рабочее положения. В рабочее положение устройство переводится путем создания перепада давления после

спуска в скважину к интервалу очистки. Устройство состоит из выдвижных плашек, уста новлённых в пазах корпуса и вооруженных проволочными щетками. В транспортном, положении плашка удерживается возвратной пружиной,закрепленной на наружной поверхности корпуса с помощью накладок, ограничивающих выдвижение плашек. Для герметизации устройства на каждой плашке имеется уплотнение, размещенное в канавке по периметру ее боковой поверхности.

Недостатком устройства является низкая надежность герметизации вследствие сложной формы и большой общей длины угглотняемых зазоров. Подобная конструкция непригодна для работы с большими пеел о

ON

о сх

репадами давления и усилиями на режущих плашках для очистки твердых наслоений обсадных колонн. Кроме того, при встрече с препятствием возможны перекос и заклинивание плашки в корпусе.

Размещение возвратных пружин, ограничительных накладок и крепежных болтов на наружной поверхности корпуса при их поломке может вызвать заклинивание инструмента и аварии, связанные с оставлением металла в скважине.

Более близким к предлагаемому техническому решению является устройство для очистки внутренней поверхности обсадных колонн, содержащее корпус с пазами под выдвижные режущие плашки, эластичный баллон и втулку.

Устройство имеет эластичный растягивающийся баллон, размещенный в корпусе. Расширяясь под действием перепада давления, баллон непосредственно воздействует на поворотные сегменты (плашки), выдвигая их из пазов корпуса. В корпусе поворотные сегменты установлены на осях. Для крепления концов баллона внутри него размещена втулка с каналами для прохода жидкости.

Причинами, не позволяющими использовать это устройство для очистки обсадных колонн, являются следующие.

Для эффективной очистки осадных колонн от плотных наслоений требуется прижатие плашки с усилием в несколько тонн, чему соответствует работа скребка с перепадом давления в 2 - 6 МПа.

При выдвижении плашки в рабочее положение происходит растяжение стенки баллона. Под действием перепада давления возникают резкий перегиб и дополнительное местное растяжение эластичного материала баллона на уступах между корпусом и выдвинутой плашкой, особенно в продольном сечении скребка. Кроме того, при большом перепаде давления материал баллона вдавливается (затекает) в зазоры между корпусом и подвижной плашкой с последующим его ущемлением (закусыванием). Многократное растяжение на уступах и ущемление эластичного материала приводят к бы1,трому разрушению баллона.

При капитальном ремонте обсадных колонн скребок спускается обычно на насос- но-компрессорных трубах, допускающих очистку только возвратно-поступательными движениями без вращения. Скребок с поворотными плашками (сегментами) непригоден для работы а таких условиях, так как плашки имеют небольшой почти линейный контакт с периметром очищаемой поверхности.

В устройстве не предусмотрен механизм возврата сегментов и транспортное положение после снятия давления.

Цель изобретения - повышение надежности устройства в работе в условиях больших перепадов давления в скважине - достигается тем, что устройство, содержащее корпус с пазами под выдвижные режущие плащки, эластичный баллон и втулку,

0 снабжено пластинчатыми пружинами, жестко связанными с плашками, а втулка установлена между корпусом и эластичным баллоном и имеет пазы на наружной поверхности и окна, в которых размещены пла5 стинчатые пружины с возможностью взаимодействия с эластичным баллоном, причем концы пластинчатых пружин расположены в пазах на наружной поверхности втулки до упора в корпус.

0Кроме того, эластичный баллон выполнен из резинотканевого материала.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1; на

5 фиг.4 - узел I на фиг.З (диапазон изменения

положения пластинчатой пружины в окне

втулки в зависимости от толщины стенки

обсадной трубы при работе устройства).

Устройство состоит из корпуса 1 с при0 соединительными переводниками 2 и 3 для соединения с колонной труб 4 и долотом 5. В пазах корпуса расположены выдвижные режущие плашки 6. Между корпусом 1 и эластичным баллоном 7 установлена втулка

5 8, имеющая продольные окна в местах, соответствующих режущим плашкам 6. Каждое окно перекрыто пластинчатой пружиной 9. Плоские концы пружины размещены в пазах на наружной поверхности

0 втулки 8 и упираются в корпус 1. Центральная вогнутая часть пружины проникает через окно во внутреннюю часть втулки 8. Каждая пружина связана с плашкой 6 винтом 10. Концы эластичного баллона надежно

5 закреплены во втулке 8 конусами 11 с помощью нажимных гаек 12, обеспечивая герметичность при рабочем давлении. Эластичный баллон выполнен из резинотканевого материала, в частности в виде напор0 ного рукава. Диаметр баллона выбран таким, что длина периметра его сечения по внешней поверхности при отсутствии внутреннего давления равна длине периметра внутреннего сечения скребка по втулке и

5 пластинчатым пружинам, соответствующей выдвинутому положению плашки.

Для полного перекрытия очищаемой поверхности при возвратно-поступательном движении скребка выдвижные плашки размещены в два ряда, по три в каждом, со

смещением на 60°. Плашки 6 и корпус 1 выполнены с соответствующими буртами 13 и 14 для ограничения выдвижения плащек в необсаженном стволе.

Устройство работает следующим образом.

В транспортном положении при спуске и подьеме из скважины режущие плашки 6 втянуты в пазы корпуса 1 пластинчатыми пружинами 9, которые, упираясь концами в корпус, выступают центральной частью через окна во внутреннюю полость втулки 8, создавая прогибы (продольные складки) на эластичном баллоне 7.

В интервале очистки восстанавливается циркуляция через опущенную колонну и в полости эластичного баллона 7 создается избыточное давление 3-6 МПа. Воздействуя через пружину 9. эластичный баллон выдвигает плашку 6, прижимая ее с соответствующим усилием к очищаемой поверхности. При этом центральная часть пружины, выпрямляясь, входит в окно втулки 8. Одновременно выправляются продольные складки эластичного баллона и он плотно прилегает к пластинчатой пружине. Очистка обсадной колонны может производиться как возвратно-поступательным перемещением скребка, так и вращением с плавной подачей вниз.

Конструкция устройства имеет следующие существенные преимущества.

Плоские концы пластинчатой пружины 9 постоянно упираются в корпус скребка и практически не меняют своего положения относительно втулки 8 при работе. Центральная часть пружины, размещенная в продольном окне втулки 8. выпрямляется под воздействием баллона и перекрывает уступ между корпусом и выдвинутой плашкой в продольном сечении скребка. В результате в этом сечении полностью исключается перегиб и местное растяжение эластичного материала баллона под давлением.

При выдвижении плашки из паза корпуса до контакта с очищаемой поверхностью баллон практически не нагружается, так как преодолевает сопротивление только выпрямляемой пружины. В рабочем положении при очистке в поперечном сечении скребка между втулкой 8 и пружиной 9 возможен незначительный уступ, обусловленный разной толщиной стенок обсадных труб

и очистным слоем. На фиг.4 показаны пределы изменения уступа в зависимости от разностенности выпускаемых труб. Наибольшее значение уступа h для эксплуатационных колонн составляет ± 2.75 мм.

Под действием избыточного давления расправляются продольные складки баллона, и облегание уступов происходит практически без растяжения эластичного материала.

В устройстве баллон работает без растяжения за счет расправления продольных складок.

Армирование тканью в несколько раз увеличивает прочность резиновых стенок

баллона, предупреждая затекание и ущемление эластичного материала в зазорах между втулкой 8 и пластинчатой пружиной 9 во всем диапазоне рабочих давлений. Каждая плашка имеет автономное плавающее размещение в гнезде скребка. При встрече с препятствием на стенке обсадной колонны (наплывы металла и др,) плашка свободно выдвигается в корпус, не создавая опасности заклинивания инструмента.

Формула изобретения

1.Устройство для очистки внутренней поверхности обсадных колонн, содержащее корпус с пазами под выдвижные режущие плашки, эластичный баллон и втулку, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения надежности его в работе в условиях больших перепадоз давления в скважине, оно снабжено пластинчатыми пружинами, жестко связанными с плашками, а втулка установлена между корпусом и эластичным баллоном и имеет пазы на наружной повер- хности и окна, в которых размещены пластинчатые пружины с возможностью взаимодействия с эластичным баллоном.

причем концы пластинчатых пружин расположены в пазах на наружной поверхности втулки до упора в корпус.

2.Устройство поп.1.отличающее- с я тем, что эластичный баллон выполнен из

резинотканевого материала.

/4

1

.1

/4

ю

Фиг. 2

BJ

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для полной очистки колонн в интервалах установки стальных пластырей, пакеров, испытателей пластов и другого скважинного оборудования, требующего герметичного прилегания к внутренней стенке колонны. Цель - повышение надежности устройства в работе в условиях больших перепадов давления в скважине. Для этого между корпусом (К) 1 устройства и эластичным баллоном (эБ) 7 из резинотканевого материала установлена втулка 8. На наружной поверхности втулки 8 выполнены пазы и окна. В окнах размещены пластинчатые пружины (ПП) 9 с возможностью взаимодействия с ЭБ 7 и жестко связаны с размещенными в пазах К 1 выдвижными режущими плашками 6. Концы ПП 9 расположены в пазах втулки 8 постоянно упираются в К 1 и практически не меняют своего положения относительно втулки 8 при работе. Под воздействием ЭБ 7 центральная часть ПП 9 выпрямляется и перекрывает уступ между К 1 и выдвинутой плашкой 6 в продольном сечении. В результате в этом сечении полностью исключается перегиб и местное растяжение эластичного материала ЭБ 7 под давлением. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Фиг.3

1 побеонуто

ФигЛ