Универсальное устройство для обслуживания скважин
Формула / Реферат
1. Инструмент для обслуживания скважин, содержащий:
a) продолговатую центральную оправку, имеющую продольный канал и резьбовые соединительные элементы на обоих концах, а также одно или более кольцевых углублений на внешней поверхности;
b) одно или более разрезных колец, установленных с возможностью снятия в упомянутых одном или более кольцевых углублениях на упомянутой центральной оправке;
c) один или более стабилизаторов, установленных на упомянутых одном или более разрезных кольцах;
d) один или более элементов для обслуживания, установленных с возможностью снятия на упомянутой центральной оправке, охватывающих ее и удерживаемых на месте при помощи упомянутых одного или более стабилизаторов.
2. Инструмент для обслуживания скважин по п.1, отличающийся тем, что упомянутые один или более элементов для обслуживания включают в себя щеточный узел.
3. Инструмент для обслуживания скважин по п.2, отличающийся тем, что он содержит множество щеточных узлов.
4. Инструмент для обслуживания скважин по п.2, отличающийся тем, что упомянутые разрезные кольца имеют внешние кольцевые канавки для шариков, упомянутые стабилизаторы имеют соответственные внутренние кольцевые канавки для шариков, при этом в упомянутых соответственных канавках для шариков расположено множество шариков, в результате чего упомянутые стабилизаторы могут вращаться относительно упомянутой центральной оправки.
5. Инструмент для обслуживания скважин по п.1, отличающийся тем, что упомянутый элемент для обслуживания содержит ловильный паук.
6. Инструмент для обслуживания скважин по п.5, отличающийся тем, что упомянутые разрезные кольца имеют внешние кольцевые канавки для шариков, упомянутые стабилизаторы имеют соответственные внутренние кольцевые канавки для шариков, при этом в упомянутых соответственных канавках для шариков расположено множество шариков, в результате чего упомянутые стабилизаторы могут вращаться относительно упомянутой центральной оправки.
7. Инструмент для обслуживания скважин по п.1, отличающийся тем, что упомянутым элементом для обслуживания является магнитный уловитель.
8. Инструмент для обслуживания скважин по п.7, отличающийся тем, что упомянутые разрезные кольца имеют внешние кольцевые канавки для шариков, упомянутые стабилизаторы имеют соответственные внутренние кольцевые канавки для шариков, при этом в упомянутых соответственных канавках для шариков расположено множество шариков, в результате чего упомянутые стабилизаторы могут вращаться относительно упомянутой центральной оправки.


Текст
УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ СКВАЖИН Предложено устройство для очистки внутренних стенок трубного оборудования ствола скважины и для улавливания осколков, имеющихся в стволе скважины. Продолговатая трубчатая центральная оправка имеет резьбовые соединительные элементы на обоих концах для соединения с колонной труб. Оправка на своей внешней поверхности имеет углубления, в которых установлены разрезные кольца. На них могут быть закреплены различные элементы для обслуживания,устанавливаемые на центральной оправке путем надевания их на оправку и закрепления на месте стабилизаторами, соединяемыми с разрезными кольцами. Различные варианты исполнения элементов для обслуживания включают щеточный узел, ловильный паук и магнитный уловитель. Стабилизаторы могут быть установлены на разрезных кольцах либо в зафиксированном от вращения положении относительно оправки, либо с возможностью вращения относительно оправки, после того как элементы для обслуживания закреплены на месте на центральной оправке стабилизаторами. 016965 Перекрестная ссылка на родственные заявки Заявка на данный патент претендует в полном объеме на приоритет по предварительной патентной заявке США 60/958507, поданной 6 июля 2007 г. Предпосылки создания изобретения - область использования Данное изобретение имеет отношение к инструментам, используемым при бурении и техническом обслуживании нефтяных и газовых скважин, ниже именуемых "скважины". В частности, данное изобретение в целом имеет отношение к скважинному (т.е. опускаемому с поверхности внутрь скважины) инструменту, содержащему сменные узлы для обслуживания, которые удерживаются на внешнем диаметре центральной оправки. Изобретение может быть использовано для очистки внутренних стенок обсадных труб, водоотделяющих колонн (например, на плавучих буровых установках) или любых им подобных поверхностей или же для сбора твердых загрязняющих веществ, которые обычно присутствуют в этих секциях или на внутренних стенках либо в самих скважинных текучих средах. Эти сменные узлы выполнены в различных конфигурациях и монтируются на оправке либо с возможностью, либо без возможности вращения относительно оправки. Следует понимать, что "устройство для обслуживания скважин" означает устройство для обслуживания не только физической конструкции скважины (или "ствола скважины") (а именно обсадной колонны, формирующей ствол скважины, водоотделяющей колонны плавучей буровой установки или любого другого скважинного трубного оборудования), но также и текучих сред, содержащихся внутри ствола скважины. Предпосылки создания изобретения - известный уровень техники Несмотря на то что настоящее изобретение может иметь различные варианты применения, в качестве примера описано применение данного изобретения для очистки стенок обсадных труб или водоотделяющих колонн после пробуривания скважины и подачи в скважину безглинистого раствора для заканчивания скважины. Очистку выполняют после того, как скважина пробурена и безглинистый раствор для заканчивания закачан в скважину. Следует понимать, что настоящее изобретение может быть использовано для очистки любых видов скважинного трубного оборудования, включая водоотделяющие колонны, сборки противовыбросового оборудования, обсадные колонны и другое скважинное трубное оборудование. Нефтяные и газовые скважины обычно бурят с использованием в скважине текучей среды, содержащей твердую фазу. Упомянутую текучую среду обычно называют буровым "глинистым раствором". Глинистый раствор выполняет несколько основных функций, включая регулирование пластового давления, охлаждение бурового долота, удаление бурового шлама из ствола скважины и т.д. Однако после того как скважина пробурена и эксплуатационная обсадная колонна спущена, во многих процессах заканчивания скважин (например, заканчивания скважинного гравийного фильтра) буровой глинистый раствор должен быть вытеснен из ствола скважины, а ствол скважины промыт чистым безглинистым (т.е. не содержащим твердой фазы) раствором, известным как раствор для заканчивания скважины или насыщенный минеральный раствор для заканчивания скважины. Применение не содержащих твердой фазы растворов для заканчивания скважины необходимо для заканчивания гравийного фильтра интервала скважины, законченной бурением. Однако даже если раствор для заканчивания (при закачивании в ствол скважины), по существу, не содержит твердой фазы, следует понимать, что существует возможность сохранения в стволе скважины некоторого количества бурового раствора и других твердых веществ на внутренней стенке обсадной трубы или водоотделяющей колонны. Дополнительно к простой прокачке раствора для заканчивания скважины по замкнутой системе внутри ствола скважины и вне его, обычно необходимо механическое удаление слоя шлама, которое осуществляют обычно путем соскабливания с использованием нескольких скважинных инструментов. Также обычно в стволе скважины остаются обломки черных и цветных металлов, которые предпочтительно должны быть удалены. За долгие годы было разработано большое количество инструментов для решения этой задачи: например скребки и щетки для обсадных труб, предназначенные для очистки стенок трубного оборудования (будь то обсадные трубы, водоотделяющие колонны и т.д.); ловильные пауки для удаления определенных нежелательных предметов из ствола скважины, а также скважинные магнитные ловильные инструменты для удаления предметов, изготовленных из железосодержащих материалов. Обычно каждый из таких инструментов представляет собой отдельный специализированный инструмент (т.е. отдельные скребки/щетки для обсадных труб, ловильные пауки и магнитные ловильные инструменты), которые имеют небольшое количество общих конструктивных элементов или не имеют их совсем. В результате известные инструменты имеют определенные недостатки, включая высокую стоимость, сложность замены лезвий/щеток скребка и т.п. Существует потребность в устройстве для обслуживания скважин, в котором предусмотрен(а) центральный держатель или оправка, на который(ую) могут быть легко и с возможностью снятия установлены различные сменные узлы для обслуживания скважины, включая щетки, ловильные пауки и магнитные уловители, а также стабилизаторы для установки в надлежащем положении на центральной оправке других различных инструментов для обслуживания. Также существует потребность в устройстве, содержащем определенные съемные и сменные элементы, которые сводят к минимуму износ центральной оправки, которая в целом является наиболее дорогим узлом устройства.-1 016965 Краткое описание прилагаемых фигур Фиг. 1 представляет собой вид сбоку одного из вариантов осуществления настоящего изобретения,содержащего насадные узлы типа щеток, на котором показан один из общих видов устройства. Фиг. 1 А представляет собой вид сверху одного из вариантов исполнения устройства. Фиг. 2 представляет собой вид сбоку оправки. Фиг. 3 представляет собой вид в перспективе разрезных колец, устанавливаемых на оправке. Фиг. 4 представляет собой вид в перспективе стабилизатора. Фиг. 5 представляет собой вид в перспективе другого стабилизатора. Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе внутреннего держателя для щеточного узла. Фиг. 7 представляет собой вид в перспективе щеточного узла. На фиг. 8 и 9 показаны нижний стабилизатор и внешние элементы ловильного паука, которые являются составными частями варианта исполнения данного устройства в виде ловильного паука. Фиг. 10 представляет собой вид в перспективе варианта исполнения данного устройства в виде ловильного паука в собранном состоянии. Фиг. 11 представляет собой вид в перспективе варианта осуществления настоящего изобретения в виде скважинного магнитного ловильного инструмента в собранном состоянии. Фиг. 12-14 представляют собой виды внешнего насадного держателя магнитов и других узлов варианта исполнения данного устройства в виде скважинного магнитного ловильного инструмента. Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения Различные варианты осуществления настоящего изобретения содержат улучшенные и усовершенствованные узлы скважинного инструмента, предназначенные для очистки внутренних стенок трубного оборудования (обсадных труб, водоотделяющих колонн и т.д.), а также сбора счищенного материала. В целом скважинный инструмент, представляющий собой устройство по настоящему изобретению, прикреплен к колонне бурильных труб, рабочей колонне, насосно-компрессорной трубе и т.п., в целом именуемых "буровой колонной". Его опускают в трубную часть ствола скважины и используют для обслуживания нефтяных и газовых скважин. В настоящем патенте термин "ствол скважины" без ограничений включает любое скважинное трубное оборудование, будь то обсадная колонна, водоотделяющая колонна плавучей буровой установки или любого другого типа установки, или же любой другой трубчатый элемент. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство содержит два основных элемента: 1) центральную оправку, обычно присоединенную при помощи резьбового соединения к буровой колонне и имеющую такой контур по внешнему диаметру (например, кольцевые канавки или другие изменения внешнего диаметра), который позволяет установить устройства для обслуживания скважин на оправку и удерживать или фиксировать их на месте; 2) один или более из множества узлов для обслуживания, которые прикрепляются к оправке. В данных вариантах осуществления настоящего изобретения все упомянутые узлы для обслуживания в продольном направлении зафиксированы на оправке (т.е. не могут перемещаться ни вверх, ни вниз вдоль этой оправки), а также могут быть либо без возможности вращения зафиксированы на оправке, либо прикреплены таким образом, что обеспечивают возможность вращения относительно оправки. Различные варианты исполнения устройства по данному изобретению описаны со ссылками на прилагаемые фигуры. Оправка и разрезные кольца. Как будет понятно из последующего описания, оправка и разрезные кольца, по существу, образуют основу устройства для обслуживания скважин, на которую могут быть смонтированы различные узлы для обслуживания. Они могут быть описаны со ссылками на один из предпочтительных в данном случае вариантов осуществления настоящего изобретения. Фиг. 1 представляет собой общий вид в собранном состоянии варианта осуществления настоящего изобретения в виде щетки. На фигуре показан вид в собранном состоянии одного из вариантов осуществления настоящего изобретения, с помощью которого поясняются его различные узлы. Как показано на фиг. 2, оправка 10 представляет собой продолговатый трубчатый элемент с продольным каналом. Оправка 10 обычно содержит верхний и нижний резьбовые соединительные элементы 20 для прикрепления к буровой колонне. Показано, что оправка 10 имеет внешний профиль с множеством углублений 30, в которые входят другие элементы устройства по данному изобретению, как описано ниже. Оправка 10 обычно изготовлена из высокопрочной стали, что является хорошо известным решением в данной области техники. Разрезные кольца 40, показанные на фиг. 3, устанавливают в углубления 30 так, чтобы они охватывали оправку 10, и затем крепят на месте болтами. Разрезные кольца 40 могут иметь одну или более канавок 45 для шариков, которые охватывают по окружности оправку 10 после сборки и в которые могут быть установлены подшипниковые шарики для обеспечения легкого вращения других узлов вокруг разрезных колец. Разумеется, углубления 30 и внутренняя поверхность разрезных колец 40 имеют соответственные элементы поверхности, создающие помехи вращению, которые предотвращают вращение разрезных колец 40 на оправке 10. На фиг. 4 показан концевой стабилизатор 50. Концевой стабилизатор 50 предпочтительно установ-2 016965 лен на обоих концах щеточного узла или другого устройства для обслуживания (более подробно описанных ниже) и имеет сужающийся контур. Концевой стабилизатор 50 скользит по оправке 10 и по разрезному кольцу 40 (когда разрезное кольцо 40 установлено на оправке 10). Там он зафиксирован на месте известным способом, включая установку шариков в канавки 45 для шариков через отверстия в стабилизаторах, в результате взаимодействия которых предотвращается продольное перемещение концевых стабилизаторов 50 по оправке 10. Альтернативно в случаях, когда концевой стабилизатор 50 закреплен без возможности вращения, он может быть зафиксирован на разрезном кольце 40 болтами или другими средствами, известными в данной области техники. Оправка, разрезные кольца и стабилизаторы образуют основу конструкции для монтажа различных устройств для обслуживания с целью создания различных вариантов исполнения настоящего устройства,которые описаны ниже. Щеточный инструмент. Как показано на фиг. 1, один из вариантов осуществления настоящего изобретения содержит щеточный блок в качестве узла для обслуживания. Этот вариант осуществления содержит щеточные элементы (со щетиной, выступающей наружу в радиальном направлении), в частности, пригодные для очистки внутренних стенок трубного оборудования, такого как обсадная колонна, колонна насоснокомпрессорной трубы, водоотделяющая колонна для бурения и т.п. Щеточный инструмент 60 содержит оправку 10, разрезные кольца 40, установленные в ее углублениях (на фиг. 1 не видны), концевые стабилизаторы 50, а в показанном варианте осуществления настоящего изобретения также и промежуточный стабилизатор 70 (подробно показанный на фиг. 5). Промежуточный стабилизатор 70 установлен на оправке 10 поверх разрезного кольца 40 таким же образом, каким установлен и концевой стабилизатор 50, описанный выше. Разумеется, в зависимости от необходимой конкретной конфигурации щеточный инструмент 60 может содержать только концевые стабилизаторы(т.е. без промежуточного стабилизатора). В этом варианте осуществления настоящего изобретения узел для обслуживания содержит один или более щеточных узлов 80, имеющих внешние щеткодержатели 84,подробно показанные на фиг. 7. Внешние щеткодержатели 84 установлены на оправке 10 и удерживаются на месте стабилизаторами, например концевыми стабилизаторами 50, установленными, как можно увидеть, в соответствующих пазах. Внутренние щеткодержатели 90, подробно показанные на фиг. 6, установлены под внешними щеткодержателями 84. Сборку щеточного инструмента производят на разрезных кольцах, которые первыми устанавливают на оправку 10; затем на них устанавливают один из концевых стабилизаторов 50; после этого внутренний щеткодержатель 90 и щеточный узел 80 надевают на концевой стабилизатор 50 и закрепляют на нем; при необходимости надевают также промежуточный стабилизатор 70; другую пару, состоящую из внутреннего щеткодержателя 90 и щеточного узла 80, надевают на промежуточный стабилизатор 70 и закрепляют на нем; в последнюю очередь устанавливают последний концевой стабилизатор 50. Очевидно, что таким образом в целом узел образует "пакет" на оправке и в продольном направлении зафиксирован на месте концевыми (и при его использовании - промежуточным) стабилизаторами. Как указано выше, устройство может содержать только концевые стабилизаторы. Как показано на фиг. 7, щеточные узлы 80 содержат внешние щеткодержатели 84 и собственно щетки 82, которые могут содержать проволочные, полимерные, латунные, кевларовые волокна или волокна из других материалов, прикрепленные к внешнему держателю 84. Внешний держатель 84 может быть выполнен из тонкого металла или другого материала, такого как углеродное волокно, кевлар и т.д. Как указано выше, щеточный узел 80, содержащий внешний держатель 84, надевают на внутренний щеткодержатель 90. Таким образом, данная конструкция предоставляет возможность прохода потока текучей среды вокруг внешнего диаметра внешнего щеткодержателя 84 или между внутренним щеткодержателем 90 и оправкой 10 (фиг. 2), где он зафиксирован между стабилизаторами (50 и/или 70). На фиг. 1 А показаны возможные проходные сечения потока текучей среды. В предпочтительном для данного случая варианте осуществления настоящего изобретения внешний держатель 84 выполнен из относительно тонкого материала, такого как листовой металл или другой пригодный материал, и может быть сменным. В таком варианте осуществления внутренний щеткодержатель 90 обеспечивает дополнительную конструктивную опору для внешнего щеткодержателя 84. В других вариантах осуществления внешний держатель 84 может быть выполнен достаточно прочным для исключения необходимости во внутреннем щеткодержателе 90. Разумеется, щетки 82 могут иметь размеры и форму, необходимые для обеспечения очистки стенок трубного оборудования (например, обсадной трубы или водоотделяющей колонны), или щетки 82 могут иметь другие размеры и форму, например, такие как щетка для устья скважины, предназначенная и выполненная с возможностью эффективной обработки щеткой, шлифовки и очистки зоны устья скважины. Внешний щеткодержатель может включать в себя проволочный щеточный блок спиральной навивки,обернутый вокруг основания - внешнего держателя - и закрепленный на нем. Этот внешний держатель надевают на внутренний держатель. Оба держателя прикрепляют к стабилизаторам. Проволока спиральной навивки, образующая щетки, скручена и изогнута для оптимизации эксплуатационных свойств проволоки. Щеточные узлы могут быть расположены друг над другом и зафиксированы на месте для обра-3 016965 зования чистящей поверхности щетки, составленной из двух или более щеточных узлов. Размер (длина) щетки таков(а), что образует посадку с натягом с внутренним диаметром трубного оборудования, внутрь которого опускают устройство; это обеспечивает поддержание контакта щетки со стенками обсадной трубы или водоотделяющей колонны с постоянным усилием. Такой размер щетки и надлежащие зазоры обеспечивают эффективное перекрытие и очистку различных диапазонов внутренних диаметров в вертикальных и наклонных стволах скважин, когда инструмент опускают в скважину или поднимают из скважины. Следует понимать, что концевые и промежуточные стабилизаторы могут быть установлены с возможностью вращения вокруг оправки 10 (а точнее, вокруг разрезных колец 40), а подшипниковые шарики из бериллиево-медного сплава или ему подобного могут быть установлены через отверстия в стабилизаторах в канавки для шариков, выполненные на внешних поверхностях разрезных колец 40 и внутренних поверхностях стабилизаторов. При такой конструкции концевые и промежуточные стабилизаторы зафиксированы в продольном направлении относительно оправки 10 в результате взаимодействия между канавками для шариков в разрезных кольцах 40, подшипниковыми шариками и соответствующими канавками во внутренних поверхностях концевых и промежуточных стабилизаторов 50 и 70. Однако при необходимости стабилизаторы могут быть установлены и зафиксированы в одном положении без возможности вращения на разрезных кольцах 40, тем самым вращаясь вместе с оправкой 10. Очевидно, что разрезные кольца 40 эффективно защищают оправку 10 и сводят к минимуму или исключают любые виды износа оправки 10, который в противном случае может возникать вследствие вращения стабилизаторов относительно оправки. Разрезные кольца являются относительно недорогими(по сравнению со стоимостью оправки) и легкосменными, что значительно увеличивает срок службы оправки и тем самым снижает затраты. Для использования варианта осуществления настоящего изобретения в виде щеточного инструмента устройство соединяют с колонной труб известным способом. Диаметр щеток 82 выбирают так, чтобы обеспечивать контакт, по существу, по всей окружности трубного оборудования (ствола скважины, водоотделяющей колонны и т.п.), в которое их опускают. Затем устройство опускают в ствол скважины на требуемую глубину. После этого колонну труб приводят в действие требуемым образом - возвратнопоступательным и/или вращательным движением - в то же время поддерживая циркуляцию текучей среды. Очевидно, что щетки 82 чистят и скоблят стенки ствола скважины (обсадной трубы, водоотделяющей колонны и т.п.), внутрь которого введен инструмент, тем самым удаляя твердые вещества, такие как глинистая корка и т.п. В зависимости от способа, которым щетки 82 установлены на оправке 10, с возможностью вращения или без нее (как описано выше) щетки 82 либо вращаются вместе с колонной труб, либо не вращаются, в то время как колонна труб вращается внутри ствола скважины. Ловильный паук. Термин "ловильный паук" является одним из давно используемых в области бурения и обслуживания нефтяных и газовых скважин. В широком толковании данный термин означает инструмент, который опускают внутрь ствола скважины и который имеет приемник, куда могут улавливаться "лом" или осколки (например, обломки металла, образовавшиеся в результате разрушения или износа скважинного инструмента) и таким образом удаляться из скважины. Такие осколки попадают в приемник вместе с потоком текучей среды; обычно конструкция ловильного паука обеспечивает такую скорость завихрения, которая способствует выпадению больших частиц твердых веществ из потока текучей среды или суспензии в сборную емкость приемника. Вариант осуществления настоящего изобретения в виде ловильного паука, подобно щеточному инструменту, содержит узлы для обслуживания, закрепленные на оправке (такой же оправке, которая может быть использована для щеточного инструмента). Универсальность оправки, т.е. возможность "надевать" на оправку различный инструмент различного назначения, является для пользователя преимуществом этого изобретения. Как показано на фиг. 8-10, вариант осуществления настоящего изобретения в виде ловильного паука собран путем надевания нижнего стабилизатора 55 на оправку 10 и закрепления его на месте на разрезном кольце 40 по необходимости либо в положении без возможности вращения, либо в положении с возможностью вращения. Следует заметить, что если разрезное кольцо 40 установлено в положении с возможностью вращения, то шарики установлены в канавки, выполненные на разрезном кольце 45 (упомянутые шарики также расположены в соответствующих канавках, выполненных на внутренней стенке нижнего стабилизатора 55). Кроме того, на фиг. 9 и 10 (общий вид варианта осуществления настоящего изобретения в виде ловильного паука в собранном состоянии) показано, что узел для обслуживания, содержащий внешний держатель 100 ловильного паука, который предпочтительно имеет суживающийся контур у своего нижнего конца, надет на оправку 10 до упора в нижний стабилизатор 55. Затем концевой стабилизатор 50, как показано на фиг. 4, надевают на оправку 10 до упора во внешний держатель 100 ловильного паука. После этого концевой стабилизатор 50 закрепляют на разрезном кольце 40, как описано выше. Таким образом, внешний держатель 100 ловильного паука закрепляют между нижним стабилизатором 55 и концевым стабилизатором 50. В процессе работы текучую среду закачивают в скважину-4 016965 через колонну труб, на которой опускают устройство, и поток проходит по кольцевому зазору между внешним держателем 100 ловильного паука и внутренней стенкой трубного оборудования, в которое опущен этот ловильный паук. Между внешним держателем 100 ловильного паука и оправкой 10 расположена внутренняя полость, в которую собирают осколки. Как показано на фиг. 9 и 10, множество предпочтительно наклонных отверстий 110, выполненных в держателе 100 ловильного паука, обеспечивают развитие вторичных вихревых течений, которые дополнительно способствуют отложению осколков внутри держателя. Отверстия также служат в качестве сливных отверстий при извлечении инструмента. В процессе циркуляции вокруг внешнего диаметра полости создается вихревой эффект, в результате чего происходит выталкивание текучей среды через отверстия и накопление осколков у верхнего открытого конца держателя ловильного паука. Для использования варианта осуществления настоящего изобретения в виде ловильного паука выбирают такой размер (а именно внешний диаметр) держателя 100 ловильного паука, который обеспечивает приемлемый кольцевой зазор между держателем 100 ловильного паука и внутренней стенкой трубного оборудования (обычно обсадной трубы или водоотделяющей колонны), в которое она опущена. Только в качестве примера упомянутый кольцевой зазор может быть выбран порядка 1-2 дюймов (25,450,8 мм). Затем устройство опускают в ствол скважины на требуемую глубину. При этом циркуляция текучей среды вниз по колонне труб и обратно вверх в кольцевом зазоре между колонной труб/ловильным пауком и обсадной колонной способствует выносу твердых веществ вверх по стволу скважины. Как хорошо известно в данной области техники, при переносе твердых веществ вверх в кольцевом зазоре у держателя ловильного паука резкое увеличение кольцевого проходного сечения для потока, когда текучая среда проходит за держатель ловильного паука, приводит к падению скорости в затрубном пространстве скважины, что способствует выпадению твердых веществ из потока текучей среды и затягиванию их во внутреннюю полость. При необходимости ловильный паук может быть приведен в действие возвратно-поступательным и/или вращательным движением. По истечении необходимого промежутка времени циркуляции в скважине колонну труб вместе с ловильным пауком поднимают на поверхность, где инструмент может быть разобран, а все уловленные осколки удалены из его внутренней полости. Магнитный инструмент. Еще одним вариантом осуществления изобретения является скважинный магнитный ловильный инструмент. Магнитные ловильные инструменты давно используют в бурении и обслуживании стволов скважин для притягивания и удерживания железосодержащих материалов и извлечения их из скважины. Магнитные ловильные инструменты могут быть использованы для извлечения мелких осколков или даже стружки. На фиг. 11 показан общий вид варианта исполнения магнитного ловильного инструмента. Как и в других вариантах осуществления настоящего изобретения, оправка 10 и стабилизаторы 50 (и при наличии 70) образуют основу для установки остальных частей инструмента. При этом узел для обслуживания, содержащий магниты и держатель магнитов, прикреплен к стабилизаторам. Держатель 120, предпочтительно изготовленный из алюминия и показанный на фиг. 12 отдельно в демонтированном с оправки 10 состоянии, надевают на оправку 10, а магниты 200 закрепляют в его продольных пазах 210. Предпочтительно магниты расположены так, что покрывают большую часть окружности по внешнему диаметру держателя 120. В показанном варианте осуществления настоящего изобретения магниты расположены в держателе 120 и закреплены при помощи V-образных внешних пазовых вкладышей (предпочтительно выполненных из нержавеющей стали) и внешней гильзы или кожуха 130 (также предпочтительно выполненного из нержавеющей стали), как показано на фиг. 13. Этот блок из внешних пазовых вкладышей и кожуха будет зафиксирован между стабилизаторами вместе с поддерживающими кожухами 140,показанными на фиг. 14. На фиг. 11 в целом показана конструкция магнитного инструмента, сборка которого вполне понятна из предшествующего описания. Однако понятно, что в конкретную форму и геометрию держателя могут быть внесены различные изменения (включая не V-образную форму желобков вкладышей). Кроме того, внешняя гильза или кожух может иметь форму сплошной цилиндрической трубки. Использование варианта осуществления настоящего изобретения в виде магнитного инструмента осуществляют путем соединения магнитного ловильного инструмента с колонной труб с последующим опусканием инструмента в ствол скважины на необходимую глубину. Циркуляция текучей среды, проходящей через магнитный ловильный инструмент (с возвратно-поступательным или вращательным движением магнитного ловильного инструмента либо без него), вызывает улавливание любых железосодержащих материалов магнитным ловильным инструментом, если они могут быть захвачены магнитным ловильным инструментом, что является известным решением в данной области техники. После извлечения магнитного ловильного инструмента из скважины все железосодержащие предметы, притянутые к нему, могут быть удалены. Другие варианты осуществления настоящего изобретения. Конструкция описанного инструмента пригодна для использования и в других вариантах осуществления настоящего изобретения, например стабилизаторах/центраторах, в которых использованы различ-5 016965 ные элементы данного инструмента (например, оправка 10), а также введены дополнительные элементы,такие как стабилизирующие элементы и т.д. Различные варианты осуществления настоящего изобретения в целом обеспечивают усовершенствование очистки трубного оборудования путем использования по меньшей мере одной из упомянутых конструкций держателей, обеспечивающих увеличение ширины захвата поверхности обсадной трубы инструментом, сцепления, контакта или сбора материала. Конструкция цельной оправки обеспечивает увеличение диаметров внутренних каналов и улучшение технических характеристик относительно ее применения и технической оснащенности. Оправка обеспечивает универсальность и адаптируемость конструкции различных других узлов с улучшенной конструкцией фиксации и снижением количества отказов инструмента. Скважинный инструмент по настоящему изобретению выполнен с возможностью очистки внутренней поверхности колонны обсадной трубы или другого трубного оборудования. Кроме того, различные изменения могут быть выполнены для применения вариантов исполнения инструмента для очистки или извлечения из ствола скважины/обсадных труб различных загрязнений и предметов, включая (но без ограничения ими) накопления цемента, скважинные изолирующие, дренажные и сливные устройства,скважинные муфты, устройства с обратным клапаном, твердый осадок, пленку, гидратные отложения на стенках обсадных труб, накопления подстилающих пород, осколки буровой колонны и/или им подобные. Поверхности, которые могут быть очищены, включают (но без ограничения ними) поверхности, полученные при бурении скважин, фрезеровочных работах в скважине, выравнивании поверхности скважин,стабилизировании поверхности скважин, а также конусообразные поверхности и/или им подобные. Различные другие варианты осуществления настоящего изобретения в целом включают способы обработки щеткой и/или очистки поверхности обсадных труб, устья скважин, насосно-компрессорных труб, трубного оборудования или другого подобного оборудования; способы создания легко приспосабливаемого щеточного инструмента для очистки или улавливания в соответствии с настоящим описанием; и/или им подобные. Следует понимать, что в однорядной колонне трубного оборудования может быть использовано сочетание разных вариантов осуществления настоящего изобретения. Например, любое сочетание щеточного инструмента, ловильного паука и магнитного ловильного инструмента может быть соединено с определенной колонной трубного оборудования и опущено в скважину одновременно. Использование такого сочетания может обеспечивать не только очистку стенок колонны обсадных труб, но и улавливание осколков ловильным пауком, а также улавливание железосодержащих материалов магнитным ловильным инструментом. Это позволяет наиболее эффективно использовать различные инструменты. Эти и другие особенности и преимущества изобретения будут очевидны для специалиста из предшествующего описания предпочтительных вариантов осуществления. Заключение. Несмотря на то что выше описан один из конкретных вариантов осуществления изобретения, следует понимать, что другие варианты осуществления также возможны без выхода за пределы объема изобретения. Различные изменения в конкретных вариантах осуществления могут быть выполнены без выхода за пределы сущности и объема изобретения. Например, для изготовления инструмента могут быть использованы различные материалы. Также могут быть изменены размеры в соответствии с различными вариантами использования. Исходя из этого объем изобретения не ограничен описанным конкретным вариантом (вариантами) осуществления, а определен только приведенными признаками формулы изобретения и их соответствующими законодательству эквивалентами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Инструмент для обслуживания скважин, содержащий:a) продолговатую центральную оправку, имеющую продольный канал и резьбовые соединительные элементы на обоих концах, а также одно или более кольцевых углублений на внешней поверхности;b) одно или более разрезных колец, установленных с возможностью снятия в упомянутых одном или более кольцевых углублениях на упомянутой центральной оправке;c) один или более стабилизаторов, установленных на упомянутых одном или более разрезных кольцах;d) один или более элементов для обслуживания, установленных с возможностью снятия на упомянутой центральной оправке, охватывающих ее и удерживаемых на месте при помощи упомянутых одного или более стабилизаторов. 2. Инструмент для обслуживания скважин по п.1, отличающийся тем, что упомянутые один или более элементов для обслуживания включают в себя щеточный узел. 3. Инструмент для обслуживания скважин по п.2, отличающийся тем, что он содержит множество щеточных узлов. 4. Инструмент для обслуживания скважин по п.2, отличающийся тем, что упомянутые разрезные-6 016965 кольца имеют внешние кольцевые канавки для шариков, упомянутые стабилизаторы имеют соответственные внутренние кольцевые канавки для шариков, при этом в упомянутых соответственных канавках для шариков расположено множество шариков, в результате чего упомянутые стабилизаторы могут вращаться относительно упомянутой центральной оправки. 5. Инструмент для обслуживания скважин по п.1, отличающийся тем, что упомянутый элемент для обслуживания содержит ловильный паук. 6. Инструмент для обслуживания скважин по п.5, отличающийся тем, что упомянутые разрезные кольца имеют внешние кольцевые канавки для шариков, упомянутые стабилизаторы имеют соответственные внутренние кольцевые канавки для шариков, при этом в упомянутых соответственных канавках для шариков расположено множество шариков, в результате чего упомянутые стабилизаторы могут вращаться относительно упомянутой центральной оправки. 7. Инструмент для обслуживания скважин по п.1, отличающийся тем, что упомянутым элементом для обслуживания является магнитный уловитель. 8. Инструмент для обслуживания скважин по п.7, отличающийся тем, что упомянутые разрезные кольца имеют внешние кольцевые канавки для шариков, упомянутые стабилизаторы имеют соответственные внутренние кольцевые канавки для шариков, при этом в упомянутых соответственных канавках для шариков расположено множество шариков, в результате чего упомянутые стабилизаторы могут вращаться относительно упомянутой центральной оправки.
МПК / Метки
МПК: E21B 17/10
Метки: универсальное, обслуживания, скважин, устройство
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/12-16965-universalnoe-ustrojjstvo-dlya-obsluzhivaniya-skvazhin.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Универсальное устройство для обслуживания скважин</a>