СТЕНД ДЛЯ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ОТКЛОНЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА И ФРЕЗЕРА-РАЙБЕРА
TEST BENCH FOR OPERATIONAL DEMONSTRATION OF DEFLECTOR AND MILL-REAMER

Изобретение относится к области нефтяного машиностроения, а именно к оборудованию для подтверждения работоспособности отклоняющего устройства и фрезера-райбера, предназначенному для вырезки окна в обсадной трубе вне буровой скважины.
Известен отклонитель клиновой для бурения скважин и прорезания окон в обсадной колонне, включающий клин-отклонитель и опору с наклонными поверхностями в виде желоба и выступа, клин-отклонитель имеет распорную часть цилиндрической формы, жестко закрепленную с отклоняющей частью клина, в стенке распорной части клина-отклонителя выполнено окно для плашки, которая с внутренней стороны имеет паз, соответствующий выступу на наклонной поверхности опоры, внешняя сторона плашки имеет зубья в форме плоской упорной насечки, а опора состоит из зауженной верхней части и расширенной нижней части и выполнена в виде одностороннего распорного клина, размещенного в полости, выполненной в расширенной части клина-отклонителя, верхняя зауженная часть опоры имеет Г-образный упор, соединенный с клином-отклонителем зажимом, при этом распорная часть клина-отклонителя со стороны желоба имеет два радиально-упорных элемента, плашка размещена на стороне, противоположной стороне размещения радиально-упорных элементов, зубья на плашке обращены наклонными частями вверх, причем торец расширенной части опоры выполнен сферическим, в верхней отклоняющей части клина-отклонителя имеется выемка, выполненная вдоль тыльной поверхности, а под углом к наклонной поверхности отклоняющей части клина выполнена сквозная канавка (RU 2270909, 27.02.2006).
Недостатками известной конструкции является ее сложность и низкая надежность вследствие возможности попадания абразивных частиц бурового раствора (шламования) в распорную часть клина-отклонителя, в которой выполнено окно для плашки, имеющей паз, соответствующий выступу на наклонной поверхности опоры со стороны, противоположной наклонным поверхностями распорной части клина-отклонителя в виде желоба, что снижает надежность установки клина в его верхней части, повышает уровень вибрации, ухудшает режущую способность инструмента и способствует появлению истирающего действия стружки, повышает трудоемкость и стоимость вырезки окон в обсадных колоннах скважин.
Недостатком известной конструкции является также возможность попадания абразивных частиц бурового раствора в полость 5 (тупиковую), в которой перемещается с возможностью скольжения опора 3, что приводит к заклиниванию опоры 3 в полости 5, а при минимальных зазорах и посадках скольжения (без суфлирующих отверстий) - к образованию пробки шлама, что не обеспечивает экономических преимуществ от увеличения длины полости 5 на величину h, при этом выступающие радиально-упорные элементы 14, 15 ухудшают проходимость клина-отклонителя при прохождении его с колонной бурильных труб внутри колонны обсадных труб (цепляются за внутренние стыки обсадных труб и муфт).
Известно отклоняющее устройство для бурения скважин и прорезания окон в обсадной колонне, содержащее клин-отклонитель, выполненный в виде единого монолитного элемента, который имеет отклоняющую часть с наклонной поверхностью в виде желоба и распорную часть, на которой выполнена направляющая в виде Т-образного выступа, связанную с распорной частью опору, в которой размещена плашка, имеющая на внешней выпуклой поверхности рельеф, а на внутренней поверхности паз, соответствующий Т-образному выступу на распорной части клина-отклонителя, в верхней части отклоняющей части клина-отклонителя выполнено отверстие с резьбой под болт, удерживающий клин-отклонитель на подвеске, при этом отклоняющая часть клина-отклонителя содержит две рабочие поверхности, одна из которых, выполненная в виде желоба, имеет угол наклона к оси клина 1,5÷2°, а на противоположной желобу второй рабочей поверхности выполнена резьбовая нарезка, при этом распорная часть клина-отклонителя соединена с опорой срезной шпилькой, размещенной на оси опоры под плашкой, рельеф внешней выпуклой поверхности которой выполнен в виде правильных 4-гранных пирамид, а на отклоняющей части клина-отклонителя в месте его соединения с подвеской выполнен выступ соосности клина-отклонителя и подвески (RU 2148695, 10.05.2000).
Недостатком известной конструкции является неполная возможность повышения надежности, которая объясняется незащищенностью от несанкционированного расклинивания отклонителя при спуске в обсадную колонну скважины, преждевременным срезанием шпильки, соединяющей опору с клином в его распорной части, а также болта для закрепления переднего направления подвески фрезерного инструмента (оконной фрезы), что может привести к заклиниванию устройства в скважине и прекращению работ по зарезке бокового ствола в обсадной колонне скважины.
Недостатки известной конструкции объясняются, например, технологическими трудностями обеспечения требуемой точности и шероховатости фрезерованных опорных поверхностей глухих Т-образных пазов и контактирующей опорной поверхности 6 на плашке 4 после закалки с высокой твердостью, обработать которые можно только шлифованием, что не обеспечивает требуемой надежности заклинивания зубьев 5 плашки 4 в стенке обсадной трубы.
Недостатком известной конструкции является также то, что фиксация плашки 4 в окружном направлении относительно трубчатой опоры 1 выполнена при помощи сквозного окна (с зазором) для плашки 4 в стенке трубчатой опоры 1, а зажим плашки 4 в Т-образных пазах распорной части 2 осуществляется при помощи планки, приваренной изнутри к стенке трубчатой опоры 1, что не обеспечивает требуемой точности и надежности контакта зубьев плашки со стенкой обсадной трубы из-за возможности шламования абразивных частиц бурового раствора в Т-образных пазах распорной части 2, а также между планкой и плашкой 4, при этом не предотвращается заклинивание зубьев плашки 4 в незапланированном месте внутри обсадной колонны скважины.
При этом в известной конструкции величина угла отклонения нижней части клина-отклонителя от оси скважины не обеспечивает в начале фрезерования (зарезки) плотного контакта его в верхней части, что не обеспечивает режущего действия фрезы (оконной) с передним центрирующим элементом для чистого фрезерования окна с гладкими кромками в стенке обсадной трубы из-за повышенного уровня вибраций, высокой вероятности "пробкования" шлама, а также из-за возникновения истирающего действия стружкой пластин твердого сплава оконной фрезы, при этом проходка за один рейс бурильного инструмента не предусмотрена, требуется подъем бурильной колонны для смены бурильного инструмента.
Известно устройство для формирования окна с выбранным азимутом через стенку обсадной трубы скважины, включающее клин и анкерное устройство, приспособленные для спуска в обсадную трубу на спусковой колонне, указанный клин имеет изогнутую поверхность, указанное анкерное устройство располагается ниже указанного клина при спуске клина и анкерного устройства в скважину на указанной спусковой колонне, указанное анкерное устройство включает ударное устройство, расположенное в нижней части указанной спусковой колонны, когда указанная спусковая колонна размещается в скважине для оказания ударной нагрузки на преграду в указанной скважине, когда указанный клин и анкерное устройство спускаются в скважину; устройство для регулирования угловой ориентации указанной изогнутой поверхности на забое; устройство для измерения ориентации указанной поверхности для определения, когда указанная изогнутая поверхность достигает выбранного азимута; забойное устройство для передачи измерения указанного измерительного устройства на поверхность во время указанной ориентации; и устройство, реагирующее на удар ударного устройства указанного анкерного устройства против преграды в скважине для установки анкерного устройства для фиксации положения клина, когда ориентация изогнутой поверхности, измеренная измерительным устройством, достигла выбранного азимута (US 5488989, Jun. 2, 1994).
Недостатком известной конструкции является ее сложность и неполная возможность повышения надежности устройства, реагирующего на удар ударного устройства указанного анкерного устройства в условиях абразивной среды бурового раствора против преграды в скважине для установки анкерного устройства для фиксации положения клина, когда ориентация изогнутой поверхности, измеренная измерительным устройством, достигла выбранного азимута.
Недостатком известной конструкции является также сложность сборки, по существу, обеспечения окружной ориентации плоскости симметрии опорной поверхности 45 для плашки 47 с зубьями 50 и плоскости симметрии изогнутой (вогнутой) поверхности 41 клина 40 при помощи контролируемого по моменту затяжки резьбового соединения 43 и контактируемых между собой торцов деталей 40 и 44 (с подгонкой торцов для обеспечения окружной ориентации при заданном моменте затяжки).
Недостатком известной конструкции является также неполная возможность подтверждения работоспособности отклоняющего устройства и ресурса фрезера-райбера, предотвращения аварийности, снижения стоимости проектирования и изготовления отклоняющего устройства и фрезера-райбера, а также снижения стоимости бурильных работ, по существу, повышения надежности расклинивания отклоняющего устройства, подтверждения углов и режимов резания, снижения уровня вибраций, обеспечения режущего, а не истирающего действия фрезер-райбера и оптимального размера стружки, обеспечения точности вырезки окон в обсадных колоннах скважин за один рейс (Quick Cut) фрезера-райбера.
Известен способ бурения направленных скважин, содержащий сведения об использовании стенда для испытаний отклоняющего устройства вне буровой скважины, включающий привод вращения бурильных труб с буровым инструментом, содержащим разновысотные резцы на буровой коронке, и отклоняющий модуль радиальной силы, изменяющий величину угловой скорости вращения бурового инструмента на каждом его обороте (RU 2088739, 27.08.1997).
Однако конструктивное выполнение стенда в данном документе не раскрыто.
Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, - подтверждение в стенде работоспособности отклоняющего устройства и ресурса фрезера-райбера, предназначенного для вырезки окна в обсадной трубе вне буровой скважины, предотвращение аварийности и снижение стоимости отклоняющего устройства и фрезер-райбера, а также снижение стоимости бурильных работ путем повышения надежности расклинивания отклоняющего устройства, подтверждения заданных углов и режимов резания, снижения уровня вибраций, обеспечения режущего, а не истирающего действия твердосплавных пластин и оптимального размера стружки, обеспечения точности вырезки окон в обсадных колоннах скважин за один рейс фрезера-райбера с целью последующего бурения боковых стволов в зацементированных колоннах бездействующих или малодебитных скважин для добычи нефти через окна в стенках обсадных колонн скважин.
Сущность технического решения заключается в том, что стенд для подтверждения работоспособности отклоняющего устройства и фрезера-райбера, предназначенный для вырезки окна в обсадной трубе вне буровой скважины, характеризуется тем, что включает клин-отклонитель, в котором выполнена отклоняющая часть с наклонной поверхностью в виде желоба, и распорную часть, в которой выполнена направляющая в виде Т-образного выступа, и связанная с распорной частью опора, а также размещена плашка, имеющая на внешней поверхности зубья, а на внутренней поверхности - паз, соответствующий Т-образному выступу направляющей в распорной части, при этом распорная часть клина-отклонителя скреплена срезаемыми резьбовыми элементами с опорой, фрезер-райбер скреплен срезаемыми резьбовыми элементами с отклоняющей частью клина-отклонителя, а в качестве привода вращения фрезера-райбера включает первый и второй зажимные патроны, закрепленные на краях полого шпинделя, на первом краю обсадной трубы, направленному к зажимным патронам, закреплен первый резьбовой переводник и удлинитель обсадной трубы, а удлинитель обсадной трубы закреплен в держателе труб в суппорте, при этом привод вращения фрезера-райбера содержит резьбовую муфту, торсионный и приводной валы, скрепленные между собой с возможностью передачи крутящего момента на приводную часть фрезера-райбера, а приводной вал закреплен в первом и втором зажимных патронах, внутри удлинителя обсадной трубы установлен с возможностью скольжения трубчатый поршень с внутренним и наружным герметизирующими элементами, внутренний герметизирующий элемент трубчатого поршня контактирует с наружной поверхностью приводного вала, а наружный герметизирующий элемент трубчатого поршня контактирует с внутренней поверхностью удлинителя обсадной трубы, при этом на втором краю обсадной трубы закреплен второй резьбовой переводник, соединенный трубопроводом с системой охлаждения стенда.
Отклоняющее устройство стенда содержит опорную гильзу, скрепленную с распорной частью клина-отклонителя, со стороны торца распорной части клина-отклонителя выполнен сквозной паз, сообщающий направляющую в виде Т-образного выступа в распорной части клина-отклонителя с полостью опорной гильзы, а также содержит гибкую рессору, при помощи которой плашка и опора скреплены между собой через сквозной паз, при этом опора размещена с возможностью скольжения внутри опорной гильзы, а отклоняющая и распорная части клина-отклонителя выполнены разъемными, каждая в виде отдельного модуля, которые скреплены между собой клиновым зажимом, установленным в сквозных пазах отклоняющей и распорной частей клина-отклонителя.
Система охлаждения стенда содержит дополнительный бак, насос и трубопроводы для подачи охлаждающей жидкости, а также содержит поддон для слива охлаждающей жидкости, при этом удлинитель обсадной трубы снабжен трубопроводом для слива охлаждающей жидкости в поддон, а в верхней части удлинителя обсадной трубы выполнено суфлирующее отверстие.
Выполнение стенда для подтверждения работоспособности отклоняющего устройства и фрезера-райбера таким образом, что включает клин-отклонитель, в котором выполнена отклоняющая часть с наклонной поверхностью в виде желоба, и распорную часть, в которой выполнена направляющая в виде Т-образного выступа, и связанная с распорной частью опора, а также размещена плашка, имеющая на внешней поверхности зубья, а на внутренней поверхности - паз, соответствующий Т-образному выступу направляющей в распорной части, при этом распорная часть клина-отклонителя скреплена срезаемыми резьбовыми элементами с опорой, фрезер-райбер скреплен срезаемыми резьбовыми элементами с отклоняющей частью клина-отклонителя, а в качестве привода вращения фрезера-райбера включает первый и второй зажимные патроны, закрепленные на краях полого шпинделя, на первом краю обсадной трубы, направленному к зажимным патронам, закреплен первый резьбовой переводник и удлинитель обсадной трубы, а удлинитель обсадной трубы закреплен в держателе труб в суппорте, при этом привод вращения фрезера-райбера содержит резьбовую муфту, торсионный и приводной валы, скрепленные между собой с возможностью передачи крутящего момента на приводную часть фрезера-райбера, а приводной вал закреплен в первом и втором зажимных патронах, внутри удлинителя обсадной трубы установлен с возможностью скольжения трубчатый поршень с внутренним и наружным герметизирующими элементами, внутренний герметизирующий элемент трубчатого поршня контактирует с наружной поверхностью приводного вала, а наружный герметизирующий элемент трубчатого поршня контактирует с внутренней поверхностью удлинителя обсадной трубы, при этом на втором краю обсадной трубы закреплен второй резьбовой переводник, соединенный трубопроводом с системой охлаждения стенда, обеспечивает подтверждение работоспособности отклоняющего устройства и ресурса фрезера-райбера, предотвращает аварийность и снижает стоимость отклоняющего устройства и фрезера-райбера, а также снижает стоимость бурильных работ, повышает надежность расклинивания отклоняющего устройства, подтверждает заданные углы и режимы резания, снижает уровень вибраций, обеспечивает режущее, а не истирающее действие твердосплавных пластин и оптимальный размер стружки, обеспечивает точность вырезки окон в обсадных колоннах скважин за один рейс (Quick Cut) фрезера-райбера.
Выполнение стенда для подтверждения работоспособности отклоняющего устройства и фрезера-райбера таким образом, что содержит опорную гильзу, скрепленную со стороны опоры с распорной частью клина-отклонителя, со стороны торца распорной части клина-отклонителя, направленного к опорной гильзе, выполнен сквозной паз, сообщающий направляющую в виде Т-образного выступа в распорной части клина-отклонителя с полостью опорной гильзы, а также содержит гибкую рессору, при помощи которой плашка и опора скреплены между собой через сквозной паз, выполненный со стороны торца распорной части клина-отклонителя, направленного к опорной гильзе, при этом опора размещена с возможностью скольжения внутри опорной гильзы, а отклоняющая и распорная части клина-отклонителя выполнены разъемными, каждая в виде отдельного модуля, которые скреплены между собой клиновым зажимом, установленным в сквозных пазах отклоняющей и распорной частей клина-отклонителя, повышает эксплуатационную надежность, обеспечивает чистое фрезерование с гладкими кромками окна, снижает вероятность образования пробок шлама, обеспечивает режущее, а не истирающее действие твердосплавных пластин фрезера-райбера и оптимальный размер стружки, предотвращает аварийность, повышает точность вырезки окна в обсадной колонне нефтяной скважины за один рейс бурильного инструмента, а также улучшает проходимость компоновки низа бурильной колонны с героторным винтовым гидравлическим двигателем и долотом при последующем бурении бокового ствола через вырезанное окно в стенке обсадной колонны скважины.
Выполнение стенда для подтверждения работоспособности отклоняющего устройства и фрезера-райбера, например, с использованием трубонарезного станка модели 1М983 для привода вращения фрезера-райбера таким образом, что система охлаждения стенда содержит дополнительный бак, насос и трубопроводы для подачи охлаждающей жидкости, а также содержит поддон для слива охлаждающей жидкости, при этом удлинитель обсадной трубы снабжен трубопроводом для слива охлаждающей жидкости в поддон, а в верхней части удлинителя обсадной трубы выполнено суфлирующее отверстие, позволяет вырезать окна в обсадной трубе с длиной окна больше хода суппорта, а также снижает стоимость бурильных работ за счет выбора и подтверждения режимов и углов резания, снижения уровня вибраций, обеспечения режущего, а не истирающего действия твердосплавных пластин и оптимального размера стружки, обеспечения точности вырезки окон в обсадных колоннах скважин за один рейс фрезера-райбера.
Ниже представлен лучший вариант стенда для подтверждения работоспособности отклоняющего устройства и фрезера-райбера для вырезки окна в обсадной трубе ГОСТ 632-80 с наружным диаметром 146 мм и толщиной стенки 8,5 мм вне буровой скважины, с использованием в стенде трубонарезного станка модели 1М983 для привода вращения фрезера-райбера.
На фиг.1 показан общий вид стенда для подтверждения работоспособности отклоняющего устройства и фрезера-райбера, установленных в обсадной трубе, с использованием в стенде трубонарезного станка в качестве привода вращения фрезера-райбера для вырезки окна в обсадной трубе.
На фиг.2 показан общий вид отклоняющего устройства и фрезера-райбера для вырезки окна в обсадной трубе перед срезанием резьбовых элементов между опорой и опорной гильзой, а также между фрезером-райбером и отклоняющей частью клина-отклонителя.
На фиг.3 показан общий вид отклоняющего устройства и фрезера-райбера для вырезки окна в обсадной трубе после срезания резьбовых элементов между опорой и опорной гильзой, а также между фрезером-райбером и отклоняющей частью клина-отклонителя.
На фиг.4 показан разрез А-А на фиг.2 поперек отклоняющей части клина-отклонителя и скрепленного с ней радиально-упорного элемента для установки с эксцентриситетом зарезной части фрезера-райбера.
На фиг.5 показан разрез Б-Б на фиг.2 поперек клинового зажима, установленного в сквозных пазах отклоняющей и распорной частей клина-отклонителя, выполненного в форме плоского клина.
На фиг.6 показан разрез В-В на фиг.2 поперек направляющих Т-образного выступа в распорной части клина-отклонителя и пазов плашки, соответствующих Т-образным выступам распорной части клина-отклонителя, образованных двумя Г-образными планками.
На фиг.7 показан разрез Г-Г на фиг.1 поперек обсадной трубы, установленной в опорном люнете с тягами, роликами и планками.
Стенд для подтверждения работоспособности отклоняющего устройства и фрезера-райбера, предназначенный для вырезки окна в обсадной трубе вне буровой скважины, характеризуется тем, что включает клин-отклонитель 1, в котором выполнена отклоняющая часть 2 с наклонной поверхностью в виде желоба 3, и распорную часть 4, в которой выполнена направляющая 5 в виде Т-образного выступа 6, и связанная с распорной частью 4 опора 7, а также размещена плашка 8, имеющая на внешней поверхности зубья 9, а на внутренней поверхности - паз 10, соответствующий Т-образному выступу 6 направляющей 5 в распорной части 4, при этом распорная часть 4 клина-отклонителя 1 скреплена с опорой 7 срезаемыми резьбовыми элементами 11, а также содержит фрезер-райбер 12, скрепленный с отклоняющей частью 2 клина-отклонителя 1 при помощи срезаемых резьбовых элементов 13, при этом поз.14 - обсадная труба, показано на фиг.1, 2, 3, 6.
В качестве привода вращения фрезера-райбера 12 используют первый зажимной (4-кулачковый) патрон 15 и второй зажимной (4-кулачковый) патрон 16, закрепленные на краях 17, 18 полого вращающегося шпинделя 19 трубонарезного станка 20, на первом краю 21 обсадной трубы 14, направленному к зажимным патронам 15, 16, закреплена резьбовая муфта 22 и удлинитель 23 обсадной трубы, а удлинитель 23 обсадной трубы закреплен в держателе 24 труб в суппорте 25 трубонарезного станка 20, показано на фиг.1.
Привод вращения фрезера-райбера 12 содержит резьбовую муфту 26, торсионный вал 27 и приводной вал 28, скрепленные между собой с возможностью передачи крутящего момента на приводную резьбовую часть 29 фрезера-райбера 12, при этом приводной вал 28 закреплен в первом и втором, зажимных патронах соответственно, 15 и 16 трубонарезного станка 20, показано на фиг.1.
Внутри удлинителя 23 обсадной трубы установлен с возможностью скольжения трубчатый поршень 30 с внутренним и наружным герметизирующими элементами, соответственно, 31 и 32, внутренний герметизирующий элемент 31 трубчатого поршня 30 контактирует с наружной поверхностью 33 приводного вала 28, а наружный герметизирующий элемент 32 трубчатого поршня 30 контактирует с внутренней поверхностью 34 удлинителя 23 обсадной трубы, при этом на втором краю 35 обсадной трубы 14 закреплен второй резьбовой переводник 36, соединенный трубопроводом 37 с системой охлаждения 38 трубонарезного станка 20 (стенда), показано на фиг.1.
Отклоняющее устройство для вырезки окна в обсадной трубе 14 содержит опорную гильзу 39, скрепленную со стороны опоры 7 с распорной частью 4 клина-отклонителя 1, со стороны торца 40 распорной части 4 клина-отклонителя 1, направленного к опорной гильзе 39, выполнен сквозной паз 41, сообщающий направляющую 5 в виде Т-образного выступа 6 в распорной части 4 клина-отклонителя 1 с полостью 42 опорной гильзы 39, а также содержит гибкую рессору 43, при помощи которой плашка 8 и опора 7 скреплены между собой через сквозной паз 41, выполненный со стороны торца 40 распорной части 4 клина-отклонителя 1, направленного к опорной гильзе 39, при помощи болтов 44, показано на фиг.2, 3.
Опора 7 размещена с возможностью скольжения внутри опорной гильзы 39, а отклоняющая часть 2 клина-отклонителя 1 и распорная часть 4 клина-отклонителя 1 выполнены разъемными, каждая в виде отдельного модуля, соответственно, в виде отклоняющего модуля 45 и распорного модуля 46, которые скреплены между собой клиновым зажимом 47, установленным в сквозных пазах 48 распорной части 4 (модуля 46) клина-отклонителя 1 и, соответственно, в сквозном клиновом пазу 49 отклоняющей части 2 (модуля 45) клина-отклонителя 1, при этом расширенный задний торец 50 клинового зажима 47 (плоского клина 47) расположен со стороны наклонной поверхности в виде желоба 3, показано на фиг.2, 3, 5.
Направляющая 5 Т-образного выступа 6 в распорной части 4 клина-отклонителя 1 и пазов 10 плашки 8, соответствующих Т-образным выступам 6 в распорной части 4 клина-отклонителя 1, образована двумя Г-образными планками 51, 52, каждая из которых скреплена резьбовыми элементами 53 через отверстия 54 в плашке 8, при этом резьбовые отверстия 55 выполнены в Г-образных планках 51, 52, показано на фиг.6.
Отклоняющая часть 2 клина-отклонителя 1 (модуля 45) содержит скрепленный с ней при помощи сварки радиально-упорный элемент 55 для установки с эксцентриситетом 56 зарезной части 57 фрезера-райбера 12 относительно центральной продольной оси 58 отклоняющей части 2 клина-отклонителя 1 (модуля 45) в плоскости симметрии 59 наклонной поверхности в виде желоба 3, выполненной в отклоняющей части 2 клина-отклонителя 1 (модуля 45), при этом поз.60 - проходная часть фрезера-райбера 12, поз.61 - калибрующая часть фрезера-райбера 12, показано на фиг.2, 4.
Система охлаждения 38 трубонарезного станка 20 (стенда) содержит дополнительный бак 62 объемом 100 литров, насос 63 и трубопроводы 64 для подачи охлаждающей жидкости 65, а также содержит поддон 66 для слива охлаждающей жидкости 65, при этом удлинитель 23 обсадной трубы снабжен трубопроводом 67 для слива охлаждающей жидкости 65 в поддон 66, а в верхней части удлинителя 23 обсадной трубы выполнено суфлирующее отверстие 68, показано на фиг.1.
Обсадная труба 14 установлена в двух опорных люнетах 69, каждый из которых снабжен плунжерами 70 с роликами 71, тягами 72, гайками 73 и планками 74, прижимающими обсадную трубу 14 к роликам 71, показано на фиг.7.
Кроме того, поз.75 - переводник для установки отклоняющего устройства и фрезера-райбера 12 в обсадной трубе 14, по существу, для расклинивания плашки 8, срезания резьбовых элементов 11, а также срезания резьбовых элементов 13, показано на фиг.2, 3.
Стенд для подтверждения работоспособности отклоняющего устройства и фрезера-райбера для вырезки окна в обсадной трубе вне буровой скважины используют следующим образом.
Закрепляют переводник 75 на приводной резьбовой части 29 фрезера-райбера 12, на первом краю 21 обсадной трубы 14 закрепляют резьбовую муфту 22, на втором краю 35 обсадной трубы 14 закрепляют второй резьбовой переводник 36, собирают компоновку, как показано на фиг.2:
- отклоняющее устройство для вырезки окна в обсадной трубе, которое содержит клин-отклонитель 1, в котором выполнена отклоняющая часть 2 с наклонной поверхностью в виде желоба 3, и распорную часть 4, в которой выполнена направляющая 5 в виде Т-образного выступа 6, и связанная с распорной частью 4 опора 7, а также размещена плашка 8, имеющая на внешней поверхности зубья 9, а на внутренней поверхности - паз 10, соответствующий Т-образному выступу 6 направляющей 5 в распорной части 4, при этом распорная часть 4 клина-отклонителя 1 скреплена с опорой 7 срезаемыми резьбовыми элементами 11, а также содержит фрезер-райбер 12, скрепленный с отклоняющей частью 2 клина-отклонителя 1 при помощи срезаемых резьбовых элементов 13;
- отклоняющее устройство, которое содержит опорную гильзу 39, скрепленную со стороны опоры 7 с распорной частью 4 клина-отклонителя 1, со стороны торца 40 распорной части 4 клина-отклонителя 1, направленного к опорной гильзе 39, выполнен сквозной паз 41, сообщающий направляющую 5 в виде Т-образного выступа 6 в распорной части 4 клина-отклонителя 1 с полостью 42 опорной гильзы 39, а также содержит гибкую рессору 43, при помощи которой плашка 8 и опора 7 скреплены между собой через сквозной паз 41, выполненный со стороны торца 40 распорной части 4 клина-отклонителя 1, направленного к опорной гильзе 39, при помощи болтов 44;
- опора 7, которая размещена с возможностью скольжения внутри опорной гильзы 39, а отклоняющая часть 2 клина-отклонителя 1 и распорная часть 4 клина-отклонителя 1 выполнены разъемными, каждая в виде отдельного модуля, соответственно, в виде отклоняющего модуля 45 и распорного модуля 46, которые скреплены между собой клиновым зажимом 47, установленным в сквозных пазах 48 распорной части 4 (модуля 46) клина-отклонителя 1 и, соответственно, в сквозном клиновом пазу 49 отклоняющей части 2 (модуля 45) клина-отклонителя 1, при этом расширенный задний торец 50 клинового зажима 47 (плоского клина 47) расположен со стороны наклонной поверхности в виде желоба 3.
Собранную, как показано на фиг.2, компоновку внутри обсадной трубы 14 устанавливают в пресс или в стенд, имеющий гидроцилиндр, например в стенд для испытания ясов, затем прикладывают сжимающую нагрузку на переводники 75, 36.
При нагрузке, равной 6000 кгс, происходит срезание резьбовых элементов (винтов) 11, скрепляющих распорную часть 4 клина-отклонителя 1 с опорой 7, при нагрузке, равной 12000 кгс, происходит срезание резьбовых элементов (винтов) 13, скрепляющих фрезер-райбер 12 с отклоняющей частью 2 клина-отклонителя 1, как показано на фиг.3.
Вытаскивают фрезер-райбер 12 из обсадной трубы 14, после этого отворачивают переводник поз.75.
На приводную резьбовую часть 29 фрезера-райбера 12 заворачивают с заданным крутящим моментом резьбовую муфту 26, затем в резьбовую муфту 26 заворачивают торсионный вал 27, скрепленный с приводным валом 28 также с заданным крутящим моментом, после этого фрезер-райбер 12 с резьбовой муфтой 26, торсионным валом 27 и приводным валом 28 устанавливают в обсадную трубу 14, при этом угловое положение зарезной части 57 фрезера-райбера 12 относительно отклоняющей части 2 обеспечивается наклонной поверхностью в виде желоба 3.
Резьбовую муфту 22 скрепляют болтами с удлинителем 23 обсадной трубы, при этом внутри удлинителя 23 обсадной трубы установлен с возможностью скольжения трубчатый поршень 30 с внутренним и наружным герметизирующими элементами, соответственно, 31 и 32, внутренний герметизирующий элемент 31 трубчатого поршня 30 контактирует с наружной поверхностью 33 приводного вала 28, а наружный герметизирующий элемент 32 трубчатого поршня 30 контактирует с внутренней поверхностью 34 удлинителя 23 обсадной трубы.
Удлинитель 23 обсадной трубы закрепляют в держателе 24 труб в суппорте 25 трубонарезного станка 20, а приводной вал 28 закрепляют в первом зажимном 4-кулачковом патроне 15 и во втором зажимном 4-кулачковом патроне 16, закрепленных на краях 17, 18 вращающегося полого шпинделя 19 трубонарезного станка 20.
Производят вырезку окна в вырезки окна в обсадной трубе 14 ГОСТ 632-80 с наружным диаметром 146 мм и толщиной стенки 8,5 мм с использованием трубонарезного станка модели 1М 983 в качестве привода вращения фрезера-райбера 12, при этом осевую подачу осуществляют перемещением суппорта 25 трубонарезного станка 20.
При этом внутри удлинителя 23 обсадной трубы установлен с возможностью скольжения трубчатый поршень 30 с внутренним и наружным герметизирующими элементами, соответственно, 31 и 32, внутренний герметизирующий элемент 31 трубчатого поршня 30 контактирует с наружной поверхностью 33 приводного вала 28, а наружный герметизирующий элемент 32 трубчатого поршня 30 контактирует с внутренней поверхностью 34 удлинителя 23 обсадной трубы, за счет этого обеспечивается охлаждение с заданным градиентом температур твердосплавных пластин зарезной части 57, проходной части 60 и калибрующей части 61 фрезера-райбера 12 при помощи охлаждающей жидкости 65, которая затем через трубопровод 67 сливается в поддон 66.
Выполнение стенда для подтверждения работоспособности отклоняющего устройства и фрезера-райбера таким образом, что в качестве привода вращения фрезера-райбера 12 включает зажимные 4-кулачковые патроны 15 и 16, закрепленные на краях 17, 18 полого вращающегося шпинделя 19 трубонарезного станка 20, на первом краю 21 обсадной трубы 14, направленному к зажимным патронам 15, 16, закреплена резьбовая муфта 22 и удлинитель 23 обсадной трубы, а удлинитель 23 обсадной трубы закреплен в держателе 24 труб в суппорте 25 трубонарезного станка 20, привод вращения фрезера-райбера 12 содержит резьбовую муфту 26, торсионный вал 27 и приводной вал 28, скрепленные между собой с возможностью передачи крутящего момента на приводную резьбовую часть 29 фрезера-райбера 12, приводной вал 28 закреплен в зажимных патронах, соответственно, 15 и 16 трубонарезного станка 20, внутри удлинителя 23 обсадной трубы установлен с возможностью скольжения трубчатый поршень 30 с внутренним и наружным герметизирующими элементами, соответственно, 31 и 32, внутренний герметизирующий элемент 31 трубчатого поршня 30 контактирует с наружной поверхностью 33 приводного вала 28, а наружный герметизирующий элемент 32 трубчатого поршня 30 контактирует с внутренней поверхностью 34 удлинителя 23 обсадной трубы, при этом на втором краю 35 обсадной трубы 14 закреплен второй резьбовой переводник 36, соединенный трубопроводом 37 с системой охлаждения 38 трубонарезного станка 20, обеспечивает в стенде подтверждение работоспособности отклоняющего устройства и ресурса фрезера-райбера при вырезке окна в обсадной трубе вне буровой скважины, предотвращает аварийность и снижает стоимость отклоняющего устройства и фрезер-райбера, а также снижает стоимость бурильных работ путем повышения надежности расклинивания отклоняющего устройства, подтверждения заданных углов и режимов резания, снижения уровня вибраций, обеспечения режущего, а не истирающего действия твердосплавных пластин и оптимального размера стружки, обеспечения точности вырезки окон в обсадных колоннах скважин за один рейс фрезера-райбера с целью последующего бурения боковых стволов в зацементированных колоннах бездействующих или малодебитных скважин для добычи нефти через окна в стенках обсадных колонн скважин.