бурение л.р.№8

ЮРГТУ (НПИ) Кафедра НГМО		Инструмент для ликвидации последствий аварий		Л. р. № 8
Цель: изучение особенностей конструкций и способов применения инструментов для ликвидации последствий аварий. ЛОВИЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ К ловильному инструменту относятся труболовки (овершоты) наруж­ные и внутренние, ловители различного типа, колокола и метчики, магнит­ные ловители, удочки и извлекатели. ТРУБОЛОВКИ Труболовки наружные (овершоты) предназначены для захвата за на­ружную цилиндрическую поверхность и последующего извлечения элемен­тов колонн бурильных, обсадных и насосно-компрессорных при проведе­нии ловильных работ в нефтяных, газовых и геологоразведочных скважи­нах. Захват осуществляется путем заклинивания выдвижных плашек между внутренней или наружной поверхностью захватываемой трубы и стержнем или корпусом труболовки. По типу захвата труб труболовки подразделяются на две группы: внут­ренние (для захвата за внутреннюю поверхность) и наружные (для захва­та за наружную поверхность трубы или муфты). Внутренние труболовки подразделяются на неосвобождающиеся и освобождающиеся (при необхо­димости освобождение инструмента от захваченных труб в скважине про­изводится после захвата и фиксации плашек в сомкнутом положении). Наружные труболовки подразделяются на труболовки освобождаю­щиеся различного типа, которые отличаются друг от друга конструкцией механизма захвата и освобождения. В скважинах с небольшим зазором между эксплуатационной колонной и колонной ловимых труб применяют труболовки без центрирующих при­способлений, а в скважинах со значительными зазорами — с центрирую­щими приспособлениями (направлением с вырезомворонкой — для внутренних труболовок или только с воронкой — для на­ружных) . Труболовки без центрирующего приспособления присоединяются к бурильной колонне при помощи обычного переводника, с центрирующим приспособлением — посредством специального переводника. Центральное отверстие во внутренних труболовках служит для про­мывки аварийных концов труб. Труболовки типов ОВ и ОВТ (рис.1 а, б) состоят из корпуса 2, на­правляющей воронки 5, переводника 1 и набора сменных элементов, вклю­чающих ряд спиральных 3 и цанговых 6 захватов, и направляющих втулок, соответственно спирального 4 и цангового 7 захватов. При извлечении колонн, верхняя часть которых (голова) имеет макси­мальный для применяемого типоразмера труболовки диаметр, используют­ся спиральные захваты, в остальных случаях цанговые. Цанговые захваты могут применяться с фрезерующими направляю­щими, позволяющими производить очистку захватываемого объекта от за­усенцев и различных отложений. Процесс захвата осуществляется трубоголовкой за счет наличия конических спиральных поверхностей, выполнен­ных на внутренней поверхности корпуса и взаимодействующей с ней на­ружной поверхности цангового или спирального захватов. При необходимости герметизации соединения труболовки с извлекае­мой трубой предусмотрена возможность установки уплотнительных ман­жетных покеров: типа «А» — при использовании спирального захвата или типа «Р» и кольца — при использовании цангового захвата. Типоразмеры фрезерующей направляющей и покеров должны соответствовать типораз­меру применяемого захвата. Рис. 1. Труболовки наружные освобождающиеся конструкции ЗАО «Сиб. Трейд. Сервис»: а — типа ОВ; б — типа ОВТ; 1 — переводник; 2 — корпус; 3 — захват спиральный; 4 — направляющая спирального захвата; 5 — воронка направляющая; 6 — захват цанговый; 7 — направляющая цангового захвата Рис. 2. Труболовки наружные освобож­дающиеся конструкции ЗАО «Сиб. Трейд. Сервис»: а — типа ОК; б — типа ОКТ с коротким захватом; 1 — переводник; 2 — направляю­щая цангового захвата; 3 — захват цанго­вый; 4 — корпус труболовки (овершота) Труболовки типов ОК и ОКТ (рис.2) корпус труболовки выполнен таким образом, чтобы цанговый за­хват располагался как можно ближе к нижнему торцу, обеспечивая воз­можность извлечения элементов колонн с коротким участком, пригодным для захвата. Процесс захвата осуществляется труболовками за счет наличия конических спиральных поверхностей, выполненных на внутренней по­верхности корпуса и взаимодействующей с ней наружной поверхности цангового захвата. ПЛАШЕЧНЫЕ ОСВОБОЖДАЮЩИЕСЯ НАРУЖНЫЕ ЛОВИТЕЛИ ДЛЯ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ Ловители предназначены для захвата за наружную поверхность бу­рильных и обсадных труб при ловильных работах с одновременной про­мывкой скважины через ловимый объект. Рис. 3. Ловитель плашечный освобождающийся наружный типа ЛБП для бурильных труб: 1 — переводник; 2 — корпус; 3 — пружина; 4 — нажимная втулка; 5 — манжета уплотнительная; 6 — кольцо; 7 — плашка; 8 — винт; 9 — шпонка; 10 — воронка Ловители изготавливают с правой резьбой и применяют с центри­рующим приспособлением (воронкой). Ловитель типа ЛБП (рис.3) В корпусе расположены три плашки для захвата труб за муфту или замок. Наружная поверхность каждой плашки — коническая; с внут­ренней стороны нанесена левая резьба специального профиля. В каждой плашке предусмотрены выступ и вырез, благодаря которым они соединя­ются между собой (по три). Сверху на плашках расположено кольцо 6 с манжетой, обеспечивающей герметичность при промывке через ловимый объект. Манжета поджимается силой упругости пружины, надетой на втул­ку, которую, в свою очередь, поджимает переводник, предназначенный для соединения ловителя с колонной бурильных труб. Снизу корпус на резьбе соединен с воронкой. Освобождение ловителя от захвата производится вращением колонны бурильных труб вместе с ловителем по часовой стрелке. ЛОВИЛЬНЫЕ МЕТЧИКИ Ловильные метчики предназначены для извлечения оставшейся в скважине колонны труб, оканчивающейся сверху замковым соединением, муфтой или высаженной частью трубы. По назначению ловильные метчики подразделяются на три группы: резьбовые — для извлечения насосно-компрессорных труб (МЭУ, МЭС и ЛМ); для извлечения бурильных труб (МБУ, МСЗ и ЛМ); гладкие — для извлечения предметов с круглым сечением и толщиной стенки не менее 15 мм. Метчики, входящие в каждую из первых двух указанных групп, в свою очередь делятся на универсальные, врезаемые в тело трубы (МЭУ и МБУ), и специальные, ввинчиваемые в резьбу замка или муфты (МЭС и МСЗ). Метчики гладкие имеют форму обычных метчиков, но без ловильной резьбы. Конусность гладких метчиков может быть от 0,5 до 5°. Метчики применяют самостоятельно или с центрирующим приспо­соблением, изготавливают правыми и левыми. Принцип действия универсального и специального метчиков одинаков. При работе правым специальным метчиком его ввинчивают в муфту или замок ловимой трубы; при работе левым — перерезают резьбу муфты или замка ловимой трубы и одновременно ввинчивают в ловимый объект. Рис. 4. Ловильные метчики для насосно-компрессорных труб: а — универсальный типа МЭУ; б — специальные типа МЭС Рис. 5. Метчики ловильные для бурильных труб: а — универсальный типа МБУ; б — специальные типа МСЗ; 1 — резьба присоединительная к колон­не труб; 2 — резьба присоединительная к направ­лению; 3 — резьба ловильная КОЛОКОЛА ЛОВИЛЬНЫЕ Колокола предназначены для извлечения оставшейся в скважине ко­лонны бурильных, обсадных и насосно-компрессорных труб с захватом их путем навинчивания на наружную поверхность труб, муфт, замков или вы­садки. Колокола по конструкции делятся на несквозные (типов К и ЛК), сквозные (типов КС и ЛКС), гладкие и со вставной втулкой. Рис. 6. Колокол типа ЛК и ЛКС конструкции ЗАО « Сиб. Трейд. Сервис»: а — несквозной типа ЛК; б — сквозной типа ЛКС; 1 — резьба присоединительная; 2 — кор­пус колокола; 3 — резьба ловильная; 4 — воронка с фаской; 5 — воронка с вырезом; 6 — фаска; 7 — резьба под направление ТРУБОРЕЗЫ СКВАЖИННЫЕ ТРУБОРЕЗЫ ВНУТРЕННИЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ Труборезы внутренние предназначены для отрезания в скважине час­ти колонны бурильных, обсадных или насосно-компрессорных труб для последующего извлечения на поверхность при проведении ремонтно-восстановительных работ. Рис. 7. Труборез внутренний механический типа РВ конструкции ЗАО «Сиб. Трейд. Сервис»: Рис.8. Труборез наружный механический типа РН конструкции ЗАО «Сиб. Трейд. Сервис»: 1 — переводник; 2 — корпус трубореза; 3 — фиксатор; 4 — подшипник; 5 — пружина; 6 — штифт срезной; 7 — резцы; 8 — воронка направ­ляющая 1 — корпус; 2 — резцы; 3 — устройство клиновое; 4 — подшипник скольжения; 5 — пружина; 6 — плашки заякоревающего узла; 7 — плаш­ки фрикциона; 8 — наконечник ФРЕЗЕРЫ И УСТРОЙСТВА ВЫРЕЗАЮЩИЕ Отечественной промышленностью выпускаются фрезеры забойные (ФЗ, ФЗВ, ФЗС, ФЗН и др.), торцевые (ФТ), кольцевые (ФК), пилотные (ФП), конусные или райберы (ФКК), раздвижные (ФР). Рис. 9. Фрезеры торцевые конструкции ЗАО «Сиб. Трейд. Сервис»: а — типа 1Ф; б — типа ЗФ; в — типа 6Ф; г — типа 8Ф; д — типа 9Ф тип 6Ф — зубчатая; тип 8Ф — вогнутая; тип 9Ф — плоская с направляющей воронкой, выполненной в форме кольцевого фрезера. МАГНИТНЫЕ ЛОВИТЕЛИ Магнитные ловители предназначены для извлечения из скважины мелких металлических предметов, обладающих ферромагнитными свойст­вами. Отечественной промышленностью выпускаются магнитные ловители по шифрами ФМ, ФЛМ, ФМЗ, МЛ, МСМ, Титан, УОЭ1. Магнитный фрезер-ловитель типа ФМ (рис. 10) магнитная система представляет набор постоянных магнитов марки ЮН14ДК25БА, которые размещены в металли­ческом стакане, служащем магнитопроводом. Замковая резьба на верхнем конце переводника обеспечивает присое­динение фрезера-ловителя к колонне бурильных труб. Поток промывочной жидкости направляется по периферии магнитной системы. Рис.10. Магнитный фрезер-ловитель типа ФМ: 1 — переводник; 2 — корпус фрезера; 3 — система магнитная Нормальный режим работы магнитных фрезеров определяется номи­нальной осевой нагрузкой 0,03 — 0,12 кН при частоте вращения ротора от 0,3 до 1,0 с^-1 и производительности насоса от 12 до 20 л/с (в зависимости от типоразмера фрезера). Рис.11. Фрезеры-ловители магнитные конструкции ЗАО завод «ИЗМЕРОН»: а — типа ФЛМ; б — типа ФМЗ с механиче­ским захватом Магнитный фрезер-ловитель типа ФЛМ (рис.11, а) предназначен для извлечения из скважины предметов, обладающих ферромагнитными свойствами, в том числе изготовленных из твердого сплава. Конструкция ловителей обеспечивает подачу промывочной жидкости на забой (цен­тральная схема промывки). Ловители могут эксплуатироваться в скважи­нах при температуре от —10 до +120 °С. По требованию заказчика лови­тели могут комплектоваться воронками или защитными кольцами. Ловите­ли выпускаются с правой или левой замковой присоединительной резь­бой. МЕТАЛЛОУЛОВИТЕЛИ Металлоуловители предназначены для обеспечения подъема с забоя и улавливания мелких кусочков металла и крупных кусков обвального шлама, скопившихся на забое строящейся скважины. Металлошламоуловитель имплозивный типа «Барс» предназначен для очистки забоя скважины от посторонних предметов массой до 20 кг и очи­стки «головы» прихваченного инструмента после фрезерования. Шламоуловитель типа ШМУ и УМК (рис.12) состоит из корпуса и корзины и предназначены для улавливания обломков разрушаемых в сква­жине металлических объектов и отдельных фрагментов вооружения породоразрушающих инструментов (долот, калибраторов, фрезеров и т.д.). Шламометаллоуловители выпускаются с правой или левой присоединительной замковой резьбой сле­дующих видов: Рис. 12. Шламоуловители конструкции ЗАО завод «ИЗМЕРОН»: а - типа ШМУ НМ; б - типа ШМУ ММ по длине — короткий (К) для использования в ком­поновке с долотом, средний (С) и длинный (Д) — для использования в компоновке с фрезером; по виду присоединительных элементов — свер­ху — ниппель, снизу муфта (НМ), сверху и снизу — муфта (ММ). ОТКЛОНИТЕЛИ Рис.13. Отклонители типа ОТЗ конструкции Хадыженского МЗ:1 — переводник; 2 — клин спускной; 3 — болт; 4 — клин-отклонитель; 5, 9 — винт специаль­ный; 6 — корпус; 7 — плашкодержатель; 8 — плашки Отклонители типа ОТЗ (рис.13) предназначены для обеспечения не­обходимого отклонения от оси основного ствола скважин при прорезании «окна» в обсадной колонне, а также отклонения инструмента при бурениивторого ствола. Отклонители устанавливают на забой естественный или искусственный. Угол наклона клина — 2,5°. Отклонитель типа ОТЗ состоит из трех узлов: узла опоры и закрепле­ния, клина-отклонителя 4 и спускного клина 2. Узел опоры и закрепления позволяет посадить отклонитель на забой и закрепить его в обсадной ко­лонне при помощи трехплашечной системы, исключая возможность прово­рачивания отклонителя при зарезке «окна» и бурении второго ствола. Клин-отклонитель имеет наклонную поверхность в виде желоба, задающего направление и увеличивающего площадь опоры режущего инструмента. Спускной клин служит для спуска и установки отклонителя в скважину. К спускному клину на резьбе закреплен переводник 1 для соединения с колонной бурильных труб. Отклонитель на колонне бурильных труб спускают в скважину и резко сажают на забой. При посадке происходит срезание специальных винтов и болтов, в резуль­тате чего клин-отклонитель вместе с опорой остается в скважине, а осво­божденный спускной клин поднимают на поверхность. УДОЧКА ШАРНИРНАЯ Удочка шарнирная типа УШ (рис. 14) предназначена для захвата и последующего извлечения каротажного кабеля, каната и проволок при про­ведении ловильных работ в нефтяных, газовых и иных скважинах. Удочка шарнирная типа УШ состоит из корпуса 3, наконечника 7, переводника 1, крючков 4, пружин 5 и осей 6 крючков. Рис. 14. Удочка шарнирная типа УШ конструкции ЗАО «Сиб. Трейд. Сервис»: 1 — переводник; 2 — воронка; 3 — корпус; 4 — крючок; 5 — пружина; 6 — ось; 7 — наконеч­ник Корпус шарнирной удочки изготавливается из кованой, легированной стали. В верхней части корпуса выполнена замковая резьба для соединения с переводником. В средней — в трех пазах, расположенных в плане под 120° — шарнирно закреплены подпружиненные, нормально раскрытые крючки. В нижней части корпуса с помощью резьбы крепится наконечник в виде штопора. Для центрирования корпуса в скважине и препятствования перехода захватываемого объекта в пространство над удочкой, на нижнюю часть переводника на резьбе установлена воронка. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ПРИХВАТОВ Устройства для ликвидации прихватов предназначены для создания ударных нагрузок как вниз, так и вверх при ликвидации аварий в нефтя­ных, газовых и иных скважинах, связанных как с прихватом, вызванным образованием сальников или под действием перепада давления в пластах-коллекторах, так и заклиниванием бурильных, обсадных, насосно-компрессорных труб, а также отдельных элементов трубных колонн, испы­тателей пластов, калибраторов, долот и ловильного инструмента. Отечественной промышленностью выпускаются серийно механиче­ские ударники типа УМ, гидравлические ударники типов ГУМ, ГУМД и МГ. Кроме того, освоено производство разъединителей колонны (РК), безопасного переводника (БП) и замка безопасного (ЗБ и ЗБП). Рис. 15. Механический ударник типа УМ конструкции ЗАО «Сиб. Трейд. Сервис»: 1 — хвостовик; 2 — корпус; 3 — шток Механический ударник типа УМ (рис.15) состоит из корпуса 2, штока 3, хвостовика штока 1 и уплотнительных элементов. Корпус состоит из трех частей, соединенных специальными резьбами. В верхней части корпуса выполнена муфтовая присоединительная резьба. На внутренней поверхности нижней части корпуса выполнены шестигранные шлицы, взаимодействующие с ответными шлицами на штоке и служащие для пере­дачи ударником крутящего момента. Нижняя часть штока оканчивается ниппельной замковой резьбой, а к верхней, с помощью специальной резь­бы, крепится хвостовик штока. В проточках на наружной поверхности хво­стовика, для герметизации подвижного соединения «шток — корпус», ус­тановлены уплотнительные кольца. Рис. 16. Гидравлический ударный механизм типов ГУМ и ГУМД:1, 2 — места соударения при срабатывании вверх и вниз; 3 — корпус; 4 — шпиндель; 5 — дроссель; 6 — звено разрывное Гидравлический ударный механизм типов ГУМ и ГУМД (рис. 16) со­стоит из корпуса 3, шпинделя 4, дросселя 5, разрывного звена 6. Применя­ется в составе бурового инструмента (встраивается в бурильную колонну в начале работы) и самостоятельно (в случае аварии). Механизм включается срабатыванием разрывного звена 6. Шпиндель 4 ударяет по корпусу 3 вверх при растяжении трубной колонны и вниз при ее сжатии. Места со­ударения при срабатывании вверх 2 и вниз 1 для механизмов двойного действия. Интенсивность удара легко регулируется оператором (бурильщи­ком) с поверхности. Механизм работает в любом буровом растворе. ИНСТРУМЕНТЫ ТРОСОВОЙ ТЕХНИКИ К инструментам тросовой техники относятся спускатели, извлекатели и якоря различной конструкции. Отечественной промышленностью освоен выпуск спускателей типов ИСП и ТС, извлекателей типа ТИ и якорей ти­па ТЯ. Рис. 17. Спускатель типа ТС конструкции ЗАО « Сиб. Трейд. Сервис» Спускатель типа ТС (рис.17) состоит из корпуса и механизма захва­та и освобождения. Корпус спускателя состоит из трех частей, соединен­ных с помощью метрических резьб. Верхняя часть корпуса оканчивается ниппельной присоединительной резьбой для крепления ловильной головки с устройством закрепления проволоки. Механизм захвата и освобождения, размещенный в верхней и средней частях корпуса, включает подпружи­ненные, шарнирно закрепленные коромысла с выступами на нижних кон­цах. Коромысла служат для удержания якоря за ловильную головку. Ниж­няя часть корпуса служит кожухом для удержания эксцентрика якоря в транспортном положении и предотвращения преждевременной фиксации якоря в процессе спуска. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЧИСТКИ КОЛОНН Для предупреждения аварий предназначены устройства для очистки внутренней поверхности обсадных колонн от перфорационных заусенцев, ржавчины, цементной корки, парафина и других отложений. Отечествен­ной промышленностью освоено производство скребков и скреперов раз­личной конструкции под шифрами С, СМ и СГМ. Рис. 18. Скрепер механический типа С: 1 — корпус; 2 — лезвия; 3 — пружины; 4 — винт; 5 — кольцо разрезное Скрепер механический типа С (рис. 18) состоит из неразъемного трубчатого корпуса 1, на верхнем и нижнем концах которого выполнены муфтовая и ниппельная присоединительные резьбы (правые или левые). В продольных пазах корпуса установлены, с возможностью радиального пе­ремещения, шесть лезвий 2 плашечного типа с износостойкой закаленной поверхностью режущих кромок. Усилия, прижимающие лезвия к поверх­ности очищаемой трубы, создаются за счет действия сжатых пружин 3 (по три пружины на каждое лезвие). Лезвия располагаются на корпусе в два яруса, по три штуки в каждом, обеспечивая контакт со 100 % периметра внутренней поверхности трубы. В пазах корпуса лезвия удерживаются разрезным кольцом 5, закрепленным четырьмя винтами 4. В состав комплекта входят запасные части, включающие два комплекта (12 шт.) лезвий для каждого диаметра очищаемых труб; два разрезных кольца; два ком­плекта (36 шт.) пружин; два комплекта (8 шт.) винтов крепления разрезного кольца. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Рис. 19. Скважинный механический фиксатор типа ФГМ: 1 — корпус; 2 — пружина консольная; 3 — защелка; 4 — палец; 5 — штифт; 6 — поршень; 7 — ловушка; 8 — винт установочный; 9 — пружина центрирующая Скважинные механические фиксаторы типа ФГМ (рис.19) предна­значены для определения места нахождения муфтовых соединений обсад­ных колонн в скважине. Фиксатор типа ФГМ состоит из корпуса, узла фиксации, узла центрирования и патрубка с ловушкой. Корпус 1 — основ­ная деталь фиксатора — изготовлен в виде ствола с приваренными к нему наконечниками и ребрами. Резьба в верхней части корпуса служит для присоединения к колонне заливочных труб. Узел фиксации состоит из трех защелок 3, подпружиненных консольными пружинами 2 и закрепленных в прорезях корпуса пальцем 4 и штифтом 5, а также поршня 6, закрепленного в корпусе установочным винтом 8. Узел центрирования состоит из трех центрирующих пружин 9, закрепленных в корпусе. Патрубок с муфтой и ловушкой 7, соединяемый с нижним концом корпуса при помощи резьбы, служит для создания цементного забоя и улавливания поршня с целью по­вторного использования (на рисунке показана только ловушка). Универсальная печать типа ПУ2 (рис.20) предназначена для опреде­ления по оттиску, полученному на ее алюминиевой оболочке, положения верхнего конца объекта, оставшегося в скважине из-за аварии. Основными узлами печати являются корпус с деталями для получения оттиска предме­тов и зажимное устройство. На утолщение в нижней части корпуса 2 наде­вается резиновый стакан 8, который прикреплен к корпусу четырьмя вин­тами 7. На резиновый стакан, в свою очередь, надевается алюминиевая оболочка 6, «перья» которой загибаются на кольцевой заплечик корпуса. На средней (цилиндрической) части корпуса установлен направляющий винт 4 Рис. 20. Универсальная печать типа ПУ2:1 — переводник соединитель­ный; 2 — корпус; 3 — гайка нажимная; 4 — винт направ­ляющий; 5 — втулка нажимная;6 — оболочка алюминиевая;7 — винты крепежные; 8 — стакан резиновый и нарезана резьба. По винту и резьбе движется зажимное устройст­во, при помощи которого зажимаются «перья» алюминиевой оболочки. Вывод: изучил особенности конструкций и способов применения инструментов для ликвидации последствий аварий.
Выполнил:	Арутюнов Ю.Э.		Подпись
Принял:	Гринько Д.А.

14