Патент на изобретение №2243353

(54) УСТРОЙСТВО НА КАРОТАЖНОМ КАБЕЛЕ ДЛЯ ОТРЕЗАНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ В СКВАЖИНЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области ремонта скважин и служит для отрезания обсадной колонны внутри скважины. Устройство на каротажном кабеле для отрезания обсадной колонны внутри скважины содержит корпус с окнами, размещенные в нем силовой электродвигатель, редуктор, связанный с вращающимся валом, имеющим головку с резцом, механизм подачи резца. Механизм вращения вала содержит смонтированную на валу муфту предельного момента, ходовую гайку, соединенную при помощи резьбы с ходовым винтом и имеющую возможность осевого перемещения, ограниченного штифтом, установленным в корпусе и размещенным в вырезе, выполненном в ходовой гайке. Длина выреза соответствует величине хода ходовой гайки. Механизм подачи резца содержит индивидуальные микродвигатель и редуктор, механически связанный с винтопарой, заканчивающейся поршнем, находящимся в гидроцилиндре, поршневая полость которого связана гидравлическим каналом, проходящим вдоль оси полого вращающегося вала, с гидроцилиндром, помещенным в головке и имеющим подпружиненный силовой поршень, на штоке которого установлен резец. Устройство снабжено подвижными шайбами, скользящими по образующим гайки, рычагами прижима, установленными между ходовой гайкой и корпусом. Рычаги прижима шарнирно закреплены в подвижных шайбах, скользящих по образующим гайки, и собраны в шарниры на выполненных с возможностью выдвижения из окон упорах. Вращающийся вал имеет кольцевую проточку, загерметизированную с обеих сторон, для сообщения с гидравлическим каналом подачи резца, проходящим вдоль оси полого вращающегося вала. Упрощается конструкция, повышается эффективность и надежность работы. 2 з.п.ф. 2 ил.

Предполагаемое изобретение относится к области ремонта скважин и служит для отрезания обсадной колонны внутри скважины.

Известна конструкция режущей головки для растачивания обсадных труб, которая установлена внутри обсадных труб, соединена с полым валом, имеет подвижный силовой блок и гидросистему. Полый вал совершает вращательное и возвратно-поступательное движение под действием давления и силового блока, имеющего возможность осевого перемещения. (Патент США №5062187, МКИ В 23 В 47/00).

Недостаток конструкции заключается в ее сложности, в частности, подвижный силовой блок имеет сложный механизм, обеспечивающий его движение внутри трубы, а также в отсутствии контроля за действием режущего инструмента.

Известен режущий трубный инструмент, включающий гидравлический роторный привод, имеющий вращающийся хвостовик. Начальное давление подаваемой жидкости воспринимают размещенные в теле привода радиально подвижные плунжеры, служащие для прикрепления привода к отрезаемым трубам. При повышении давления жидкости до некоторого определенного уровня, хвостовик соединяется при движении вниз с режущим устройством для совместного вращения. Режущее устройство имеет минимум один нож, размещенный на некотором расстоянии в радиальном направлении от оси инструмента с возможностью его поворота вокруг своей оси. При еще большем повышении давления жидкости, приводится в движение поршень режущего устройства, который двигаясь вниз, поворачивает нож вокруг оси, подводя его лезвие к стенке отрезаемой трубы. Труба отрезается по окружности (заявка Великобритании №2248792, МКИ Е 21 В 29/00).

Недостатком системы является сложность гидравлического привода, который совмещает в себе функции механизма выдвижения режущего устройства и его подачу, что затрудняет контроль за действиями исполнительных механизмов, например, здесь отсутствует контроль при соединении хвостовика с режущим устройством или при поломке резца в процессе отрезания.

Известен также электромеханический снаряд для резки эксплуатационной колонны (заявка RU №2000115091, опубл. 27.04.2002 г., М.кл.: Е 21 В 29/00).

Снаряд содержит корпус, резцы, электромеханический привод, вал с обоймой, каретки, заякоривающий узел, состоящий из плашек, копира и кулачков, нейтрализующих реактивный момент при резке срезными штифтами, причем каретки посажены в обойме подвижно, что обеспечивает баланс крутящего момента на валу и момента резания.

Недостаток конструкции заключается в том, что для проведения процесса резания необходимо создание высоких оборотов для приведения в действие кулачков, что создает большие нагрузки на электродвигатель, чем снижается надежность устройства, а также в отсутствии контроля за ходом резания.

Предполагаемое изобретение решает задачу упрощения конструкции, повышения эффективности и надежности работы устройства.

Это достигается тем, что в устройстве на каротажном кабеле для отрезания обсадной колонны в скважине, содержащем корпус с окнами и размещенные в нем силовой электродвигатель, редуктор, связанный с вращающимся валом, имеющим головку с резцом, механизм подачи резца, механизм вращения вала, механизм вращения вала содержит смонтированную на валу муфту предельного момента, ходовую гайку, соединенную при помощи резьбы с ходовым винтом и имеющую возможность осевого перемещения, ограниченного штифтом, установленным в корпусе и размещенным в вырезе, выполненном в ходовой гайке, при этом длина выреза соответствует величине хода ходовой гайки, механизм подачи резца содержит индивидуальные микродвигатель и редуктор, механически связанный с винтопарой, заканчивающейся поршнем, находящимся в гидроцилиндре, поршневая полость которого связана гидравлическим каналом, проходящим вдоль оси полого вращающегося вала, с гидроцилиндром, помещенным в головке и имеющим подпружиненный силовой поршень, на штоке которого установлен резец, при этом устройство снабжено подвижными шайбами, скользящими по образующим гайки, рычагами прижима, установленными между ходовой гайкой и корпусом, причем рычаги прижима шарнирно закреплены в подвижных шайбах, скользящих по образующим гайки, и собраны в шарниры на выполненных с возможностью выдвижения из окон упорах, вращающийся вал имеет кольцевую проточку, загерметизированную с обеих сторон, для сообщения с гидравлическим каналом подачи резца, проходящим вдоль оси полого вращающегося вала.

Кроме того, муфта предельного момента выполнена в виде обоймы, внутри которой размещены подпружиненные шарики, расположенные с возможностью взаимодействия с ходовым винтом и вращающимся валом.

Питание индивидуального микродвигателя осуществлено по одной из жил кабеля и броне, а силового электродвигателя – по двум жилам и броне кабеля.

На фиг.1 изображен общий вид устройства в исходном положении, а на фиг.2 – в процессе отрезания трубы.

Устройство на каротажном кабеле 1 и головке 2 помещено внутри обсадной трубы скважины.

Внутри корпуса 3, содержащего окна “О”, размещены: силовой электродвигатель 4, редуктор 5, полый вращающийся вал 6, на котором смонтирована муфта предельного момента, состоящая из обоймы 7, в которой размещены пружины 8, упирающиеся в шарики 9, которые входят в углубления 10 ходового винта 11, ходовой гайки 12, которая соединена резьбой с ходовым винтом, а уступами 13 – с подвижными шайбами 14. В подвижных шайбах 14 шарнирно закреплены рычаги 15, на концах которых находятся упоры 16. На конце вала 6 установлена головка 17 с резцом 20, внутри которой находится гидроцилиндр Б с подпружиненным силовым поршнем 18, один из торцов которого опирается на пружину 19. Резец 20 установлен на штоке поршня 18.

Система подачи резца состоит из индивидуальных электродвигателя 21 и редуктора 22, с механически связанной с ним винтопарой 23, заканчивающейся поршнем привода 24, находящемся в гидроцилиндре А, который через канал 25 соединен гидравлически с гидроцилиндром Б. Штифт 26, установленный в корпусе 3, размещен в вырезе ходовой гайки 12. Позиции: 27 – обсадная труба скважины, 28 – кольцевая проточка вала 6 с герметизирующими элементами 29.

Устройство работает следующим образом.

После спуска устройства в скважину на кабеле 1 с головкой 2, включением силового электродвигателя 4 через редуктор 5 и полый вращающийся вал 6 осуществляется вращение головки 17 с резцом 20. Вместе с валом 6 вращается муфта предельного момента 7. Ходовая гайка 12, зафиксированная от поворота штифтом 26, перемещаясь вниз, толкает рычаги 15, заставляя упоры 16 выдвигаться до контакта с обсадной трубой 27. По достижении определенного усилия на рычагах, шарики 9, сжимая пружину 8, выходят из углублений 10 ходового винта 11, и движение ходовой гайки 12 прекращается, при этом вал 6 продолжает свое вращение, вместе с ним и головка 17 с резцом 20.

Подача резца 20 производится включением индивидуального микродвигателя 21, который через индивидуальный редуктор 22 и винтопару 23, перемещает поршень привода 24 вниз, создавая определенное давление в канале 25, что заставляет перемещаться силовой поршень подачи 18 и установленный на нем резец 20, который формирует сквозной кольцевой надрез в теле обсадной трубы 27. После того как процесс резания завершен, о чем судят по изменению тока нагрузки силового электродвигателя 4, реверсируют индивидуальный микродвигатель 21, в результате чего давление в гидроцилиндрах А и Б падает, подпружиненный силовой поршень 18 с резцом 20 под действием пружины 19 возвращается в исходное положение. Затем реверсируют силовой электродвигатель 4, от чего направление вращения ходового винта 11 меняется на противоположное, ходовая гайка 12, а вместе с ней рычаги 15 с упорами 16 возвращаются в исходное положение.

Питание индивидуального микродвигателя 21 осуществляется по одной из жил кабеля и броне, а силового электродвигателя 4 – по двум жилам и броне кабеля 1. Такое соединение позволяет по изменениям токов нагрузки силового электродвигателя судить о процессе резания, что обеспечивает надежный контроль за работой устройства.

Формула изобретения

1. Устройство на каротажном кабеле для отрезания обсадной колонны в скважине, содержащее корпус с окнами и размещенные в нем силовой электродвигатель, редуктор, связанный с вращающимся валом, имеющим головку с резцом, механизм подачи резца, механизм вращения вала, отличающееся тем, что механизм вращения вала содержит смонтированную на валу муфту предельного момента, ходовую гайку, соединенную при помощи резьбы с ходовым винтом и имеющую возможность осевого перемещения, ограниченного штифтом, установленным в корпусе и размещенным в вырезе, выполненном в ходовой гайке, при этом длина выреза соответствует величине хода ходовой гайки, механизм подачи резца содержит индивидуальные микродвигатель и редуктор, механически связанный с винтопарой, заканчивающейся поршнем, находящимся в гидроцилиндре, поршневая полость которого связана гидравлическим каналом, проходящим вдоль оси полого вращающегося вала, с гидроцилиндром, помещенным в головке и имеющим подпружиненный силовой поршень, на штоке которого установлен резец, при этом устройство снабжено подвижными шайбами, скользящими по образующим гайки, рычагами прижима, установленными между ходовой гайкой и корпусом, причем рычаги прижима шарнирно закреплены в подвижных шайбах, скользящих по образующим гайки, и собраны в шарниры на выполненных с возможностью выдвижения из окон упорах, вращающийся вал имеет кольцевую проточку, загерметизированную с обеих сторон, для сообщения с гидравлическим каналом подачи резца, проходящим вдоль оси полого вращающегося вала.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что муфта предельного момента выполнена в виде обоймы, внутри которой размещены подпружиненные шарики, расположенные с возможностью взаимодействия с ходовым винтом и вращающимся валом.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что питание индивидуального микродвигателя осуществлено по одной из жил кабеля и броне, а силового электродвигателя – по двум жилам и броне кабеля.

РИСУНКИ