В случае прекращении подачи бурового раствора при отрыве резцов от поверхности резания возвратная пружина перемещает поршень с толкателем в исходное положение, и резцы возвращаются в пазы патрона.
Вырезающее устройство центрируется в обсадной колонне направляющими центраторами, размещенными выше и ниже резцов. Усилие центрирования регулируется подбором и установкой пружин с расчетными характеристиками. Место положения верхнего центратора выбирают из расчета, чтобы оно находилось в обсадной колонне выше выреза. Место расположения нижнего центратора не изменяется в процессе работы устройства.
Число режущих пластин выбирают исходя из необходимости своевременного удаления стружки с обрабатываемой поверхности. Для прорезания и торцевания колонны используют резцы различных типов. Форма прорезных пластин -0143А (ГОСТ 2209-82), материал - титаново-танталовый сплав марки ТТ17К12. Для отвода стружки металла перед передним режущим элементом имеется фаска, перед вторым – канавка.
Для торцевания колонны в обычных условиях применяют резцы со ступенчатым расположением режущих элементов.
Глубина резания обеспечивается тремя расположенными друг над другом пластинами из твердого сплава.
В каждом варианте исполнения вырезающего устройства резцы, направляющие и ограничители имеют различные размеры, соответствующие внутреннему и наружному диаметрам обсадной колонны. Остальные детали по размерам одинаковы для обеспечения универсальности вырезающего устройства.
Испытания вырезающего устройства типа УВУ, проведенные в ряде НГДУ, показали, что в среднем на вырезание участка длиной 6-8 м затрачивается от 13 до 26 ч при четырех рейсах инструмента. Для нормальной работы вырезающего устройства подача бурового раствора должна составлять 10-14 л/с, частота вращения инструмента 40-50 об/мин, осевая нагрузка при прорезании 5-10 кН, при торцевании колонны - 40 кН. Опыт показывает, что на прорезание колонны затрачивается 0,17-0,25 ч, средняя проходка на комплект прорезных резцов - 0,95 м, торцовых - 2,12 м, средняя механическая скорость вырезания участка колонны прорезными резцами - 0,2 м/ч, торцовыми резцами - 0,9 м/ч.
За рубежом участок обсадной колонны вырезают с помощью секционных фрезеров, являющихся разновидностью раздвижных буровых инструментов, применяемых для расширения и калибровки ствола скважины. Многие американские фирмы в настоящее время изготовляют универсальные раздвижные инструменты, которые при установке соответствующего режущего элемента могут выполнять функции расширителя, фрезы или трубореза. Наиболее простыми являются фрезерные инструменты, предложенные А. Каммерером. В этих фрезах резцы в транспортном положении фиксируются с помощью шпинделя. При переводе резцов из транспортного положения в рабочее шпиндель остается неподвижным, а корпус перемещается, что снижает опасность заклинивания фрезера в скважине.
Один из вариантов секционного фрезера Каммерера, предназначенного для работы на больших глубинах, показан на рис. 5. Особенностью этой конструкции является то, что на больших глубинах затруднено создание
Рисунок 5 - Секционный фрезер Каммерера в транспортном (а) и рабочем (б) положениях [8] Обозначения: 1 - шпиндель; 2 - пружина; 3 - втулка; 4 - корпус, 5- клип; 6 - лапа; 7 - резец; 8 - обсадная колонна. | больших гидравлических перепадов давления промывочной жидкости из-за больших гидравлических сопротивлений. Поэтому для раздвижения лап с резцами используют специальную пружину, создающую дополнительное усилие 7-8 кН. Колонна прорезается внешними выступами лап, армированными твердым сплавом. После того, как колонна прорезана, |
резцы выдвигаются полностью из корпуса и фрезерование продолжается до их полной сработки. При подъеме инструмента резцы упираются в торец трубы, а шпиндель движется вверх, сжимая пружину и утапливая резцы в пазы.
Патенты Каммерера были использованы фирмой "Ротари" для выпуска нормального ряда раздвижных универсальных инстру-ментов, предназначенных для вырезания интервалов в обсадных трубах диаметром 114-609 мм.
Забуривание бокового ствола через щелевидный вырез
Забуривание через щелевидный вырез в колонне проводят в три этапа: устанавливают клиновой отклонитель, фрезеруют вырез в колонне и забуривают дополнительный ствол. При создании выреза применяют, как правило, стационарные отклонители. Существует множество конструкции отклонителей, которые отличаются друг от друга формой рабочей части клина и способом их фиксации в колонне.
Наибольшее распространение при создании выреза получили стационарные клиновые устройства. Такие отклонители фиксируются в колонне на расчетной глубине путем установки на цементный мост (на металлический забой), созданный специально спущенной колонной насосно-компрессорных труб, или на стыке муфтового соединения обсадной колонны.
В нашей стране наибольшее распространение получили отклоняющие клинья с фиксацией корпуса в колонне с помощью плашек, устанавливаемых на цементный забой (рис. 6). За рубежом чаще применяют плашечное закрепление с установкой отклоняющего клина в месте стыка труб, как более экономичный (рис. 7).
Изготовление отклонителей с желобчатым клином типа 603С-168 освоено серийно. Они оснащены фиксаторами для предотвращения расшатывания плашек и поворота отклонителя в процессе отклонения скважины. Клиновая часть отклонителей, изготовляемых в механических мастерских производствен-
Рисунок 6 - Схема забуривания допол- Рисунок 7 - Схема отклонителя
нительного ствола через щелевидный висячего типа, устанавливаемого
вырез в обсадной колонне [8] на стыке труб [8]
Обозначения: 1 – райбер; 2 – вырез; 3 – стационарный клиновой откло - нитель; 4 – цементный мост | Обозначения: 1 – райбер; 2 – нап - равление; 3 – болт; 4 – отклонитель; 5 – защелка; 6 – фиксатор; 7 – плашка; 8 – шток; 9 – пружина |
ных объединений, может быть трубчатой или кованой. Кованые клинья сложнее в изготовлении, но обладают большей надежностью по сравнению с трубчатыми отклонителями, которые часто в процессе фрезерования выреза в обсадной колонне срабатываются по рабочей поверхности.
Многообразие конструкций клиновых устройств связано с отсутствием надежного отклоняющего инструмента для забуривания дополнительных стволов в обсаженных скважинах через щелевидные вырезы. Наиболее сложные аварии связаны с поворотами отклоняющего клина вокруг оси скважины или с отходом верхнего козырька клина от стенки обсадной трубы. При забуривании дополнительного ствола из выреза уменьшенной длины бурильная колонна ломается. Сложные аварии обычно ликвидировать не удается. В таких случаях все операции по вырезанию окна в колонне повторяются заново.
Направленное забуривание дополнительного ствола необходимо при многозабойном бурении для увеличения дренирующей поверхности скважины. Отклоняющий инструмент ориентируют путем визированного спуска или ориентирования на забое. Для этого используются данные об азимуте в интервале забуривания нового ствола. Ввиду спуска отклоняющего инструмента на трубах малых диаметров (73 и 89 мм) для ориентирования используют приборы Амбарцумова или Шаныгина - Кулигина (при малых глубинах забуривания) и ориентирующие системы с гироскопическими инклинометрами диаметром 50 и 36 мм.
Забуривание ствола в интервале сплошного выреза
обсадной колонны роторным способом
Образование сплошного выреза в обсадной колонне позволяет упростить забуривание дополнительного ствола. При роторном способе забуривания могут быть использованы отклоняющие клиновые инструменты, устанавливаемые на цементный забой и фиксируемые в нижней части. Процесс отклонения скважины проводят по методике, изложенной в работе [10].
Образование сплошного выреза ослабляет обсадную колонну, поэтому область выреза необходимо дополнительно закреплять цементированием участка скважины, включающего ослабленный интервал. Наличие цементного моста позволяет забуривать дополнительный ствол без применения стационарных клиновых отклонителей. Наибольшее распространение для забуривания дополнительных стволов получили съемные клинья (уипстоки) и шарнирные отклонители, конструкция которых показана на рисунке 8.
Съемный клин (рис. 8, а) устанавливают на забой, предварительно образованный разбуриванием цементного камня. Отклоняющий инструмент в виде уипстока и направляющей трубы с шарошечным долотом уменьшенного диаметра спускают до искусственного забоя и забуривают новый ствол. После рейса долота с отклонителем в скважину спускают инструмент заданного размера и расширяют ствол.
Отклоняющий инструмент повторно спускают ориентированно до тех пор, пока не будет получено проектное направление по зенитному углу и азимуту скважины.
Рисунок 8 - Забуривание дополнительного ствола в интервале вырезанного участка колонны с цементного моста [8]
Шарнирный отклонитель (рис. 8, б) используют для забуривания дополнительного ствола с цементного забоя. Для этого предварительно подготавливают забой в цементном мосте. Ввиду малой точности ориентирования шарнирный отклонитель чаще всего применяют при забуривании дополнительного ствола в произвольном направлении. После образования нового направления необходимо проработать интервал забуривания расширителем для снятия уступов.
В мягких породах при забуривании дополнительного, ствола допускается использование долбящих долот (рис. 8, в). Долбящее долото имеет скошенные лопасти.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
