Вырезание участка обсадной колонны для последующего бурения бокового или горизонтального ствола
Наибольшее распространение в последние годы получило применение раздвижных фрезеров для вырезания (фрезерования) участка эксплуатационной колонны с целью последующего бурения бокового или горизонтального ствола.
Эффективность применения раздвижных фрезеров и расширителей в первую очередь определяется качеством режущего органа, т.е. эффективностью резания, стойкостью к ударным нагрузкам, высокой износостойкостью, проходкой и т.д. В то же время, от конструктивных особенностей самого инструмента (надежность, простота использования, практичность) зависит эффективность проведения работ без осложнений, аварий, как при спуско-подъемных операциях, так и в процессе работы.
В зависимости от способа и принципа действия раздвижного фрезера (расширителя), механизма приведения его режущих органов в рабочее или транспортное положение, их можно разделить на гидравлические, гидромеханические, механические и электромеханические.
Фрезеры раздвижные гидравлического действия основаны на передаче давления промывочной жидкости через поршневую пару внутренним узлам, обеспечивающим раздвигание или сдвигание режущих органов. Гидромеханическим обычно называют инструмент, в котором один из его механизмов совершает гидравлическое действие, а другой — механическое (например, возврат режущих органов в транспортное положение).
Фрезеры раздвижные механического и электромеханического действия не получили широкого распространения из-за сложности изготовления и невысокой надежности механизма раскрытия, поэтому ограничимся рассмотрением фрезеров гидравлического и гидромеханического действия как наиболее применяемых в практике бурения, отличающихся эффективностью и ма-логабаритностью, надежностью и практичностью. Подобные фрезеры выполняются по двум схемам:
- с неподвижным шпинделем и подвижным корпусом;
- с подвижным шпинделем и неподвижным корпусом.
В первом случае выдвижение лопастей ФР происходит при движении корпуса вверх относительно присоединенного к бурильной колонне шпинделя, за счет давления промывочной жидкости в кольцевой камере, образуемой шпинделем и корпусом. Достоинство данной схемы — возможность удержания лопастей в раскрытом положении при создании осевой нагрузки и упоре лопастей о торец фрезеруемой обсадной трубы даже при малом расходе промывочной жидкости. Компактность кулачкового механизма позволяет создавать конструкции с малым наружным диаметром корпуса.
Данная схема выдвижения лопастей использована в конструкциях интервальных фрезеров Каммерера, труборезов ТРГ-146 «Азимут», раздвижных расширителях «Локоматик» и шарошечных раздвижных расширителях.
На рис. 33 показана конструкция интервального фрезера Каммерера, предназначенного для работы на больших глубинах, где вследствие больших гидравлических потерь давления жидкости недостаточно, чтобы с необходимым усилием раздвинуть режущие элементы и произвести фрезерование обсадной трубы. Выведение режущих элементов в рабочее положение осуществляется под действием избыточного давления промывочной жидкости и усилия сжатой пружины, достигающего 700...800 кг.
Описанная конструкция интервального фрезера Каммерера имеет ряд существенных недостатков, среди которых следует отметить следующие:
- невозможность использования для фрезерования «хвостовиков», т.к. при вывинчивании болта 23 на устье скважины произойдет полное выдвижение лап в рабочее положение;
- при спуске прижатых к стенке обсадной колонны выступов 18 лап возможно их травмирование и выход из строя;
- отсутствие механизма возврата режущих органов в транспортное положение, т.к. конструкция фрезера предполагает возврат лап при их упоре в уступ скважины при подъеме инструмента.
Рис.33
Интервальный фрезер Каммерера
а — транспортное положение; б — рабочее
положение; 1 — направляющая втулка; 2 — пружинное кольцо; 3 — стопорное кольцо;
4 — упорная втулка; 5 — пружина; 6 — упорная втулка; 7 — стопорное кольцо; 8 —
пружинное кольцо; 9 — втулка; 10 — боковые отверстия; 11 — шпиндель; 12 —
пружинное кольцо; 13 — корпус; 14 — палец; 15 — шток; 16 — лапа; 17 — упорная
поверхность; 18 — выступ; 19 — крестовина; 20 — втулка; 21 — резец; 22 — стенка
обсадной колонны; 23 — болт
В конструкции трубореза ТРГ-146 «Азимут» (рис. 34) указанные недостатки устранены следующим образом. Для возврата лопастей в транспортное положение в полости стабилизатора 14 установлена возвратная пружина 10, которая при прекращении подачи промывочной жидкости перемещает корпус 1 вниз относительно шпинделя 2, благодаря чему лопасти 6 устанавливаются в транспортное положение.
Рис.34 Труборез
ТРГ-146 «Азимут»
1 — нижняя секция корпуса; 2 — нижняя секция вала; 3 —
кольцо уп-лотнительное 85x95; 4 — кольцо уплотнительное 65x70; 5 — кольцо
уплотнительное 65x75; 6 — лопасть; 7 — стопорный винт; 8 — палец; 9 — толкатель;
10 — пружина; 11 — обратный клапан; 12 — переводник; 13 — крышка; 14 —
стабилизатор; 15 — верхняя секция вала
Проблема создания необходимого усилия для врезания в обсадную колонну решена использованием двух гидравлических камер, позволяющих при одном и том же перепаде давления увеличить усилие зарезки в два раза.
Конструктивным недостатком трубореза ТРГ-146 является недостаточная прочность присоединительных резьб шпинделя.
