ВНУТРЕННЯЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ТРУБОРЕЗКА

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей отрасли, предназначена для применения при ликвидации прихватов колонн НКТ с использованием колтюбинговой технологии.
При прихвате колонны, возникшем вследствие образования песчаных, гидратно-парафиновых пробок или после неудачного цементажа, в ряде случаев целесообразно отрезать и извлечь часть колонны, расположенную выше прихвата, затем продолжить работы по устранению нижней части.
Известны механические внутренние труборезки, (аналог) предназначенные для резки в скважине колонн бурильных, обсадных труб и НКТ. Труборезка [1] состоит из корпуса, трех резцов, установленных шарнирно в продольных пазах корпуса под углом 120°; клинового устройства для выдвижения резцов с подшипником и пружиной для плавной передачи этого усилия. В труборезке выполнен также узел, обеспечивающий заякоривание ее нижней части в трубе на заданной глубине. Передача вращения на корпус труборезки и осевого усилия для выдвижения резцов производится через малогабаритные трубы, на которых устройство спускается в прихваченную колонну. Операция может выполняться без промывки.
Внутренние гидромеханические труборезки [2] обычно также имеют корпус с тремя резцами в его продольных пазах. Для выдвижения резцов, в центре труборезки установлен подпружиненный пустотелый золотник дифференциальной конструкции, перемещающийся вдоль оси под действием перепада давления. В конструкции гидромеханической труборезки, получающей вращение от ротора через колонну труб предусмотрен, установленный на подшипниках расклинивающийся узел, содержащий конус и выдвижные зубчатые плашки.
После закрепления в колонне расклинивающийся узел воспринимает радиальную и осевую нагрузки, препятствуя перемещению устройства при резке трубы.
Известна гидромеханическая труборезка, спускаемая на трубах с забойным двигателем. В труборезке [3] (прототип), включающей корпус с тремя резцами, шарнирно установленными в его продольных пазах, подпружиненный дифференциальный пустотелый золотник с отклонителями для резцов, кольцевыми уплотнениями и штуцером, в расклинивающем узле нет необходимости, т.к. якорь, устанавливаемый над забойным двигателем, воспринимает, как реактивный момент корпуса двигателя, так и осевые нагрузки.
Использование гидромеханических труборезок с винтовым забойным двигателем, спускаемых на безмуфтовой длинномерной трубе представляется весьма перспективной технологией. Нет необходимости в передаче вращения на труборезку через колонну труб, а продолжительность работ при применении колтюбинговой технологии принципиально сокращается.
Однако при внедрении гидромеханических труборезок для резки малогабаритных НКТ (⌀ 60 и 73 мм) возникают значительные трудности. Во -первых в винтовом забойном двигателе с уменьшением диаметра резко снижается развиваемый им крутящий момент, что может не обеспечить процесс резания.
Неблагоприятной особенностью работы гидромеханической труборезки с забойным двигателем является также то, что на валу двигателя она закреплена консольно. Неравномерная нагрузка на резцы, особенно в наклонных и горизонтальных скважинах, приводит к нестабильной работе и биению труборезки. В НКТ малого диаметра работа с дефицитом крутящего момента, может вызвать нестабильное резание с последующим заклиниванием.
Целью разработки является создание надежной гидромеханической труборезки, обеспечивающей устойчивую работу при резке насосных труб
малого диаметра даже в наклонных и горизонтальных скважинах с использованием винтовых забойных двигателей и колтюбинговой технологии.
Разработка предусматривает применение малогабаритных высокомоментных забойных двигателей отечественного или зарубежного производства с возможностью секционирования рабочих пар.
Поставленная цель достигается тем, что внутренняя гидромеханическая труборезка содержит корпус с тремя резцами, шарнирно установленными в его продольных пазах, подпружиненный пустотелый дифференциальный золотник с отклонителем резцов и кольцевыми уплотнителями и штуцер, установленный в нижней части корпуса.
Новым в устройстве труборезки является то, что на ее нижнем конце, выполненном в виде оси, размещена самоцентрирующаяся радиальная опора скольжения, состоящая из стакана, в продольных окнах которого размещены планки с упругими элементами. Опора неподвижно фиксируется в трубе, а внутренняя ее поверхность обеспечивает соосное с трубой положение вращающейся труборезки, стабилизируя режим резания.
Схема труборезки приведена на прилагаемом чертеже.
Труборезка состоит из переводника 1, корпуса 2, пустотелого дифференциального золотника 3 с кольцевыми уплотнениями 4 и отклонителем 5, пружины 6. В продольных пазах корпуса 2 шарнирно установлены на осях 7 выдвижные резцы 8. В нижней части корпуса размещен штуцер 9.
На оси 10 корпуса 2 установлен стакан 11, в продольных окнах которого размещены планки 12, с упругими элементами; например, резиновыми втулками 13.
Работа по резке трубы осуществляется следующим образом.
В колонну НКТ, на заданную глубину, на непрерывной гибкой трубе, спускается сборка, включающая гидроякорь, винтовой забойный двигатель и навинченную на его вал труборезку. При этом планки 12 скользят по внутренней поверхности трубы, центрируя труборезку вследствие сжатия упругих резиновых втулок 13. При создании циркуляции гидравлический якорь фиксируется в трубе, воспринимая реактивный момент корпуса двигателя;
вал двигателя передает вращение на труборезку. Одновременно в полости труборезки благодаря штуцеру 9 возникает избыточное давление. Вследствие дифференциальной конструкции золотника 3 возникает осевое усилие, смещающее его вверх; отклонитель 4 раздвигает резцы 8, прижимая их к внутренней поверхности трубы; происходит резка трубы.
В процессе работы труборезки радиальная опора скольжения центрирует ее в трубе, обеспечивая равномерное распределение усилий на резцах 8, стабильный режим резания. О завершении резки сигнализирует падение давления в нагнетательной линии, обусловленное уменьшением усилия резания и переходом двигателя на холостой режим вращения.
Труборезки прошли скважинные испытания в ОАО «Сургутнефтегаз» и УИРС «Уренгойгазпром» с использованием колтюбинговой технологии. Так на скважине №5364 (УИРС «Уренгойгазпром») были успешно проведены работы по отрезанию прихваченных цементом НКТ d=73 мм на глубине 2460 м. Компоновка включала труборезку ТГ-73, двигатель B3D D48 (две секции), якорь ЯГ-73. Отрезание произведено за 8 мин. работы забойного двигателя.
Источники информации:
1. ЗАО «СИБ ТРЕЙД СЕРВИС», Ловильный, режущий и вспомогательный инструмент для ремонтно-восстановительных работ в нефтяных, газовых и геологоразведочных скважинах, стр.15, Тюменская область, г.Нижневартовск (см. Приложение 1).
2. BAKER OIL TOOLS, Fishing Services, Inside Hidraulic Cutter, Produkt №170-03 (см. Приложение 2).
3. BAKER OIL TOOLS, Fishing Services, Hidraulic Tubing Cutter, Produkt №170-03 (см. Приложение 3).