УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Предложение относится к области буровой техники, а именно к устройствам для проведения капитального ремонта скважин.
Известно «Устройство для очистки стенок скважины» (а.с. №1186788, Е 21 В 37/00, опубл. Бюл. №39 от 23.10.1985 г.), содержащее корпус с радиальными отверстиями, эластичную кольцевую оболочку, перекрывающую радиальные отверстия, ограничители деформации, скребковые элементы, установленные с возможностью перемещения в радиальном направлении, при этом оно снабжено толкателями, одни концы которых связаны с эластичной кольцевой оболочкой, а другие - со скребковыми элементами, причем в корпусе выполнена кольцевая полость для размещения в ней эластичной кольцевой оболочки, а скребковые элементы размещены в ограничителях деформации.
Недостатками данного устройства являются:
- низкая надежность из-за высоких требований к герметичности эластичной оболочки;
- низкая производительность из-за небольшого радиального усилия на скребковых элементах, создаваемого эластичной оболочкой;
- невозможность использования в процессе бурения, так как не регулируется проходное сечение центрального канала.
Известно также «Устройство для очистки внутренней поверхности обсадной трубы» (а.с. №715773, Е 21 В 37/02, опубл. Бюл. №6 от 21.07.1980 г.), содержащее корпус с центральным каналом, выдвижные режущие элементы, жестко связанные с установленным с возможностью осевого перемещения поршнем, при этом в корпусе выполнены боковые наклонные каналы, а поршень выполнен с осевым и радиальными каналами, периодически сообщающимися с каналами в корпусе.
Недостатками данного устройства являются:
- низкая надежность и высокая цена из-за сложности изготовления и расположения осевых и боковых наклонных каналов корпуса, а также осевых и радиальных каналов поршня;
- низкая производительность из-за небольшого радиального усилия на режущих элементах, так как радиальные каналы поршня периодически взаимодействуют с каналами в корпусе при выдвижении режущего элемента с поршнем;
- плохое центрирование, так как из-за сложности конструкции режущие элементы могут располагаться только поэтажно и симметрично в плане;
- плохо выводятся разрушаемые отложения из скважины из-за отсутствия постоянной циркуляции жидкости;
- невозможность использования при бурении цементного камня в составе бурильного инструмента, так как центральный канал не сквозной.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для очистки внутренней поверхности обсадной трубы» (патент RU №2099507, Е 21 В 37/02, опубл. Бюл. №35 от 20.12.1997 г.), включающее корпус с центральным каналом и выдвижными режущими элементами, связанными с установленным в корпусе с возможностью осевого перемещения подпружиненным поршнем, при этом оно снабжено клином, выполненным с возможностью взаимодействия с поршнем, причем рабочая поверхность клина снабжена пазами, ответными выступам режущих элементов, а угол при его вершине превышает угол трения между материалами рабочих поверхностей клина и режущих элементов, причем рабочая поверхность режущих элементов может быть выполнена в виде многозаходной цилиндрической резьбы.
Недостатками данного устройства являются:
- высокая цена из-за сложности изготовления пазов на клине, ответных выступам режущих элементов;
- низкая возможность трансформации, так как количество режущих элементов, которые могут располагаться только в одной радиальной плоскости, жестко связано с количеством пазов на клине.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является простого и технологического устройства с возможностью различного расположения режущих элементов на наружной поверхности корпуса в процессе бурения.
Техническая задача решается устройством для очистки внутренней поверхности обсадной трубы, включающее корпус с центральным каналом и выдвижными режущими элементами, связанными с установленным в корпусе с возможностью перемещения подпружиненным поршнем.
Новым является то, что каждый режущий инструмент жестко связан с соответствующим подпружиненным внутрь поршнем, выполненным с возможностью ограниченного
радиального перемещения изнутри корпуса, центральный канал которого снабжен ниже поршней регулируемым сужением.
Новым является также то, что количество рядов режущих инструментов, расположенных в одной радиальной плоскости, больше одного.
На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства в осевом разрезе с одним рядом режущих инструментов.
Устройство для очистки внутренней поверхности обсадной трубы сдержит корпус 1 с переводником 2 для крепления забойного двигателя (не показан) и переводником 3 для крепления долота (не показано). Внутри корпуса 1 с возможностью ограниченного упором 4 размещены пожатые пружиной 5 внутрь корпуса 1 поршни 6 с уплотнительными кольцами 7, которые обеспечивают герметичность. Поршни 6 жестко соединены с режущими элементами 8. Центральный канал 9 корпуса 1 ниже поршней 6 снабжен регулируемым сужением 10, выполненный в виде тарированного отверстия 10 сменной втулки 11. Количество рядов 12 режущих инструментов 8, расположенных в одной радиальной плоскости, может быть больше одного.
При работе устройство размещают между забойным двигателем и долотом, которые присоединяются к корпусу 1 при помощи соответствующих переводников 2 и 3, и помещают в ремонтируемую обсадную колонну (не показано).
Устройство работает следующим образом.
Во время работы долота внутри корпуса 1 циркулирует жидкость, которая благодаря тарированному отверстию 10 сменной втулки 11 создает в центральном канале 9 избыточное давление, которое перемещает поршни 6 наружу корпуса 1 до взаимодействия упора 4 с корпусом 1 вместе с режущими элементами 8. При этом забойный двигатель приводит корпус 1 с долотом во вращение. Вращаясь, режущие элементы 8 очищают внутреннюю поверхность обсадной колонны. По завершении работы жидкость по центральному каналу 9 перестает циркулировать и пружины 5 возвращают поршни 6 с режущими элементами 8 в исходное состояние.
Для улучшения качества обработки внутренней поверхности обсадной колонны количество рядов 12 режущих инструментов 8, расположенных в одной радиальной плоскости, больше одного (из практики достаточно не более трех рядов 12). Причем для качественного центрирования устройства в обсадной колонне в ряду 12 достаточно трех режущих инструментов 8. Количество режущих элементов 8 выбираются в зависимости от необходимого качества обработки внутренней поверхности обсадной колонны, вместо неиспользуемых режущих элементов 8 с поршнями 6 устанавливают заглушки (на черт. не показаны).
Использование сменных втулок 11 с тарированным отверстием 10 позволяет подбирать избыточное давление, действующее на поршни 6, достаточное для их выдвижения из корпуса 1 (чем меньше скорость циркуляции жидкости в центральном канале, тем уже тарированное отверстие 10).
Предлагаемая конструкция полезной модели является простой и технологичной, выполненной с возможностью различного расположения режущих элементов на наружной поверхности корпуса в процессе бурения.