Устройство для развальцовки труб в скважине

 

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено, в частности, для развальцовывания профильных перекрытий при устанавке их в скважинах. Устройство включает корпус с центральными каналами. Для соединения со скважинным оборудованием корпус имеет резьбы. В корпусе имеются углубления на наружной поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях. Верхние концы осей роликов закреплены в корпусе разъемно. Нижние концы осей установлены в опорах с помощью шарниров. Это обеспечивает возможность поворота в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов. Опоры размещены в корпусе. В центральном канале корпуса размещен гидравлический кольцевой поршень, подпружиненный в осевом направлении и имеющий толкатели. Верхние концы осей роликов установлены в корпусе с радиальным зазором и взаимодействуют с толкателями. Изобретение расширяет технологические возможности устройства за счет увеличения диаметра развальцовки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено, в частности, для развальцовывания устройств из профильных труб при установке их в скважинах.

Известно устройство для развальцовки труб в скважинах, включающее корпус с центральным каналом, в котором размещен с возможностью вращения конусный опорный ролик, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями в наружной стенке, в которых размещены ролики, установленные в опорных подшипниках, размещенных сверху и снизу роликов и жестко закрепленных в корпусе (патент РФ № 1518995, В 21 D 39/10, 1989).

Основным недостатком этого устройства является недостаточная прочность его корпуса из-за необходимости выполнения в нем центрального канала увеличенного диаметра для размещения опорного ролика и сквозных радиальных углублений под вальцующие ролики.

Другим недостатком известного устройства является низкая работоспособность подшипников вследствие воздействия на них больших контактных радиальных нагрузок из-за малой их опорной поверхности, которые могут привести к заклиниванию роликов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и количеству совпадающих существенных признаков является устройство для развальцовки труб в скважине, включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях, верхние концы которых закреплены в корпусе разъемно, а нижние - установлены в опорах (патент РФ № 2144128, Е 21 В 29/10, 2000). В известном устройстве верхние концы осей роликов закреплены в корпусе жестко, а нижние концы осей роликов снабжены хвостовиками, образующими с незатронутой ими поверхностью ниппельного конца корпуса общую коническую поверхность, на которой выполнена ниппельная резьба. В результате повышается надежность устройства.

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает получения внутреннего проходного канала, диаметр которого превышает номинальный диаметр скважины при установке перекрывателей из профильных труб в потай за счет отсутствия возможности поворота осей с роликами в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов. Это затрудняет прохождение бурильного инструмента ниже места установки профильного перекрывателя.

Техническая задача - расширение технологических возможностей устройства за счет увеличения диаметра развальцовки.

Это достигается тем, что в описываемом устройстве для развальцовки труб в скважине, содержащем корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях, верхние концы которых закреплены в корпусе разъемно, а нижние - установлены в опорах, согласно изобретению, нижние концы осей установлены в опорах, размещенных в корпусе с помощью шарниров с возможностью поворота их в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов, верхние концы осей роликов установлены в корпусе с радиальным зазором, а в центральном канале корпуса размещен гидравлический кольцевой поршень, подпружиненный в осевом направлении и имеющий толкатели, взаимодействующие с верхними концами осей роликов.

Это обеспечивает нормальное прохождение устройства по стволу скважины при спуске его в зону установки профильного перекрывателя и последующее выдвижение роликов из углублений в корпусе для развальцовки профильных труб при установке их в потай в предварительно расширенную зону осложнения бурения.

Другим отличием описываемого устройства является то, что величина радиального зазора между корпусом и верхними концами осей роликов приблизительно равна разности между диаметром скважины и внутренним диаметром трубы после ее развальцовки.

Это обеспечивает получение диаметра развальцовки трубы несколько большего, чем номинальный диаметр скважины, что также способствует нормальному прохождению бурильного инструмента через установленный профильный перекрыватель.

На фиг.1 показано устройство в исходном положении перед началом процесса развальцовывания профильного перекрывателя; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - устройство в процессе развальцовывания профильного перекрывателя; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.3.

Устройство для развальцовки труб в скважине (фиг.1) содержит корпус 1 с центральным каналом 2, муфтовым 3 и ниппельным 4 концами с резьбами 5 и 6 соответственно для соединения со скважинным оборудованием. Между муфтовым 3 и ниппельным 4 концами корпус имеет участок 7 с конической поверхностью, в стенке которого выполнены углубления 8, в которых размещены оси 9 с установленными на них коническими роликами 10. При этом верхние концы 11 осей 9 разъемно и зазорами 12 закреплены с помощью втулки 13 в гнездах 14, а нижние 15 - в шарнирах 16, установленных в опорах 17 так, что оси 9 с роликами 10 можно отклонять от корпуса 1 в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса 1 и роликов 10, извлекать из шарниров 16 и заменять на новые. Опоры 17 крепят в корпусе 1 с помощью сварки.

Для выведения роликов 10 в рабочее положение (фиг.3) устройство снабжено размещенным в центральном канале 2 гидравлическим кольцевым поршнем 18, подпружиненным в осевом направлении пружиной 19 и имеющим толкатели 20, взаимодействующие с верхними концами 11 осей 9.

Величина вывода роликов 10 из углублений 8 корпуса 1 в рабочее положение регулируется величиной зазоров 12 между втулкой 13 и верхними концами осей 9, которая приблизительно равна разности между внутренним диаметром профильной трубы 21 после ее развальцовки и диаметром скважины 22. Это обусловлено тем, чтобы профильную трубу 21 можно было устанавливать, в расширенную зону 23 скважины 22 уверенно в потай, что обеспечивает свободное прохождение бурильного инструмента через профильную трубу 21 при последующем бурении скважины.

Работа устройства поясняется на примере развальцовки профильных труб 21 при изоляции ими зоны 24 поглощения бурового раствора (фиг.2, 3, 4).

Профильные трубы 21 спускают в предварительно расширенный интервал 23 (зона поглощения) скважины 22 и расширяют созданием внутреннего гидравлического давления до прижатия их стенок к стенке расширенного участка 23 скважины 22 (фиг.2). Затем с помощью резьбы 5 муфтового конца 3 корпуса 1 устройство присоединяют к колонне бурильных труб (не показана) и спускают в скважину 22. По достижении устройством верхнего конца профильных труб 21 колонну труб начинают вращать при одновременном создании осевой нагрузки и промывки полости труб и устройства через центральный канал 2 корпуса 1 закачкой жидкости. При этом под действием перепада давления кольцевой поршень 18, сжимая пружину 19, перемещается вниз до упора 25 и, воздействуя толкателями 20 на верхние концы 11 осей 9, выводит ролики 10 в рабочее положение (фиг.3). При дальнейшем вращении колонны бурильных труб недожатые давлением жидкости участки 26 (фиг.2) профильных труб 21 выправляются до плотного прижатия всей наружной поверхности профильных труб 21 к стенкам расширенного участка 23 скважины 22 (фиг.4).

По окончании развальцовывания колонну бурильных труб с устройством поднимают из скважины.

Описанные усовершенствования устройства позволяют надежно устанавливать профильные трубы в потай, что обеспечивает свободное прохождение бурильного инструмента через профильный перекрыватель при последующем бурении скважины.

Формула изобретения

1. Устройство для развальцовки труб в скважине, включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях, верхние концы которых закреплены в корпусе разъемно, а нижние установлены в опорах, отличающееся тем, что нижние концы осей установлены в опорах, размещенных в корпусе, с помощью шарниров с возможностью поворота их в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов, верхние концы осей роликов установлены в корпусе с радиальным зазором, а в центральном канале корпуса размещен гидравлический кольцевой поршень, подпружиненный в осевом направлении и имеющий толкатели, взаимодействующие с верхними концами осей роликов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что величина радиального зазора между корпусом и верхними концами осей роликов приблизительно равна разности диаметра скважины и внутреннего диаметра трубы после ее развальцовки.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4