Снаряд для резки труб

 

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, в частности к восстановлению и ремонту скважин, и предназначено для резки и последующего подъема труб. Снаряд включает корпус, резцы и привод. Снаряд снабжен валом с обоймой, в которой расположены каретки, и заякоривающим узлом. Привод выполнен электромеханическим с возможностью подачи электрического тока одной полярности на его электродвигатель, увеличения силы и смены полярности тока на обратную. Заякоривающий узел выполнен с возможностью нейтрализации реактивного момента при резке резцами. Заякоривающий узел состоит из плашек, копира и кулачков. Каретки посажены в обойме подвижно, с возможностью обеспечения баланса крутящего момента на валу и момента резания. Обеспечивается сокращение сроков проведения процесса резки труб и исключение нарушения геометрии труб. 5 ил.

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, в частности к восстановлению и ремонту скважин путем резки и последующего подъема труб.

Известны устройства для резки труб в скважине, содержащие корпус с окнами, жестко связанные с корпусом переводник для соединения с колонной труб и трубку-фильтр, резцы, установленные в окнах корпуса, шарнирно связанные с корпусом и подпружиненные относительно него, стакан с радиальными клапанами, шариками в них, поршень, размещенный под резцами с периферийными отверстиями [1].

Недостатками указанного устройства являются трудоемкость и продолжительность времени технологического процесса; необходимость привлекать специальную технику, забойный двигатель или турбобур, спуск устройства на колонне насосно-компрессорных труб. На подготовку и проведение процесса резки требуется от 2 до 3 суток.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство для резки труб и извлечения труб из скважины (прототип) [2], включающее труборезку с приводом в виде забойного двигателя, соединенного с нижним концом колонны труб, и труболовку, жестко соединенную с верхним концом труб.

Недостатком данного устройства является то, что технология резки требует больших затрат труда и продолжительное время для выполнения процесса резки от 4 до 6 суток; проведения подготовительных работ (подвоз труб НКТ, забойного двигателя и применение специального агрегата).

Задача изобретения - сокращение сроков проведения процесса резки труб, удешевление и исключение нарушения геометрии трубы.

В предложенном изобретении снаряд для резки и извлечения труб осуществляет процесс резки в кратчайшее время и без больших затрат.

На фиг.1 представлено предлагаемое изобретение в статическом состоянии.

На фиг.2 - вид по стрелке А (рабочее положение храповика при движении влево).

На фиг.3 - снаряд для резки труб в рабочем положении при режиме резки.

На фиг.4 - вид по стрелке Б (рабочее положение храповика при движении вправо).

На фиг.5 - снаряд для резки труб после окончания процесса резки.

На фиг.1 снаряд для резки и извлечения труб из скважин, включающий корпус (5), привод, в котором расположены электродвигатель (1), магнитная муфта (2) и редуктор (3), вал (4). Привод выполнен электромеханическим с возможностью подачи электрического тока одной полярности на его электродвигатель, увеличения силы и смены полярности тока на обратную. Патрубок (6), соединенный подвижно с корпусом (5) с помощью шлицевого соединения (7), храпового механизма (8) с пружиной (9) и пропеллера (10), расположенного на центральном валу (4), и заякоривающим узлом, выполненным с возможностью нейтрализации реактивного момента при резке резцами и состоящим из кулачков (11) с копиром (12), имеющим коническую поверхность, плашек (13), подвижно соединенных с копиром (12) с помощью соединения “ласточкин хвост” и гайки (14), поддерживающий кулачковый механизм. На конце вала (4) расположена обойма (15), на которой подвижно расположены каретки (16) с возможностью обеспечения баланса крутящего момента на валу и момента резания с режущими элементами (17). Обойма (15) закреплена на валу (4) неподвижно с помощью шпонок (18). Каретки (16) стянуты между собой пружиной (19). Между копиром (12) и корпусом (5) расположены пластинчатые пружины (20). Корпус (5) и патрубок (6) закреплены между собой срезными штифтами (21). На патрубке (6) имеются окна (22) для циркуляции скважинной жидкости. Плашки (13) застопорены с помощью срезных винтов (23). Снаряд спускается на кабель-канате (24), на корпусе (5) предусмотрена “елочка” (25) для захвата труболовкой.

Устройство для резки и извлечения труб работает следующим образом: снаряд спускается в скважину на кабель-канате (24) и закрепляется на стенке на определенном интервале.

На электродвигатель (1) по кабель-канату (24) подается электрический ток одной полярности (прямой), при этом вращающий момент электродвигателя через магнитную муфту (2), редуктор (3) и вал (4) передается на храповый механизм (8), зубцы которого входят в соединение с зубцами на торце кулачков (11) и прижимаются с помощью пружины (9). (Фиг.2 - вид по стрелке А). При этом кулачки (11) начинают вращаться влево, копиры (12) и плашки (13) под действием выступа кулачков (11) перемещаются в радиальном направлении, прижимаются к колонне и остаются закрепленными. При дальнейшем вращении вала (увеличение крутящего момента) храповик (8) проскальзывает по торцу кулачка, так как пружина (9) отжата.

На фиг.3 - снаряд для резки труб в рабочем положении при режиме резки.

После посадки снаряда на колонну силу тока той же полярности увеличивают через пульт управления. Обороты электродвигателя (1) увеличиваются, соответственно увеличиваются обороты вала (4). Каретки (16), расположенные подвижно на обойме (15), под действием центробежной силы раздвигаются в радиальном направлении, и режущие элементы (17) - резцы врезаются в стенку колонны и начинают резать, при этом пружины (19) растягиваются. Если сила резания велика, и крутящий момент, создаваемый электродвигателем (1), недостаточен, обороты вала (4) уменьшаются, соответственно уменьшаются центробежная сила прижатия режущих элементов-резцов (17) к стенке и его глубина подачи.

Таким образом, поддерживается достаточный баланс крутящего момента на валу (4) к моменту резания, в течение 10-15 минут работы электродвигателя срезается стенка колонны толщиной 10 мм.

При режиме резки при больших оборотах на валу (4) храповый механизм (8) будет отсоединен от зубца кулачка за счет осевой силы, создаваемой пропеллером (10).

Для извлечения снаряда из скважины отключают электродвигатель (1), при этом каретки (16) и режущие элементы (17) занимают исходные положения под действием пружины (19). При подаче на электродвигатель (1) электрического тока обратной полярности центральный вал (4) начинает вращаться влево, а храповый механизм (8) вращает кулачки (11) вправо. На фиг.4 - вид по стрелке (Б). При достижении достаточного крутящего момента на вал (4) кулачки отходят от копира (12), плашки (13) перемещаются в радиальном направлении к валу под действием пластинчатой пружины (20). Снаряд освобождается от стенки колонны. Предусмотрен аварийный срыв снаряда при отказе электродвигателя (1) или обрыве кабель-каната (24).

Спускают труболовку и залавливают за “елочку” (25). После захвата труболовкой снаряд тянут вверх, при этом осевое усилие от корпуса (5) передается на срезной штифт (21), он срезается, далее усилие передается на срезной винт (23) на плашке (13), и он срезается. Корпус (5), центральный вал (4), копир перемещаются вверх относительно патрубка (6), плашки (13) перемещаются в радиальном направлении к центру (валу), при этом происходит срыв плашек (13) от стенок колонны. Корпус (5) по шлицевому соединению (7) перемещается вверх относительно патрубка до тех пор, пока обойма (15) не упрется на патрубок (6) (фиг.5)

Таким образом, применение данного устройства сокращает материальные затраты и сроки проведения процесса резки труб, которая завершается в течение одного часа, при этом исключаются подготовительные работы (подвоз труб НКТ, забойного двигателя) и отпадает необходимость применения специального агрегата.

Источники информации

1. Патент РФ № 2012771, Е 21 В 29/00, 1994.

2. Авт.св. СССР № 1783110, Е 21 В 29/00, 1992.

Формула изобретения

Снаряд для резки труб, включающий корпус, резцы и привод, отличающийся тем, что он снабжен валом с обоймой, в которой расположены каретки, и заякоривающим узлом, привод выполнен электромеханическим с возможностью подачи электрического тока одной полярности на его электродвигатель, увеличения силы и смены полярности тока на обратную, при этом заякоривающий узел выполнен с возможностью нейтрализации реактивного момента при резке резцами и состоит из плашек, копира и кулачков, причем каретки посажены в обойме подвижно с возможностью обеспечения баланса крутящего момента на валу и момента резания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5