Устройство для развальцовки труб в скважине

Изобретение относится к бурению и предназначено для развальцовки устройств из профильных труб при установке их в скважинах. Устройство содержит корпус с центральным каналом и конической поверхностью с углублениями, в которых размещены ролики, установленные на осях. Верхние концы осей закреплены разъемно, а нижние установлены в опорах, размещенных в корпусе с помощью шарниров с возможностью поворота их в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов. Выдвижение роликов в рабочее положение осуществляется с помощью подпружиненного кольцевого поршня с толкателями, взаимодействующими с осями роликов. Корпус снабжен радиальными выступами, размещенными на конической поверхности корпуса, между роликами. Максимальный диаметр окружности, описанной вокруг выступов, приблизительно равен номинальному диаметру скважины в интервале установки развальцовываемых труб. Обеспечивается повышение работоспособности и качества развальцовки труб. 1 з.п.ф-лы, 5 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, резьбами, для соединения со скважинным оборудованием, и конической поверхностью с углублениями, в которых размещены ролики, установленные на осях, снабженных хвостовиками. При этом верхние концы осей роликов закреплены в корпусе разъемно (патент РФ №2144128, Е 21 В 29/10, 2000).

Основным недостатком этого устройства является недостаточная прочность его корпуса из-за необходимости выполнения в нем сверлении под хвостовики осей.

Другим недостатком известного устройства является сложность нарезания резьбы на хвостовиках осей в сборе и невозможность их замены в случае поломки, поскольку они изготавливаются индивидуально для каждого устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и количеству совпадающих существенных признаков является устройство для развальцовки труб в скважинах, включающее корпус с центральным каналом, резьбами, для соединения со скважинным оборудованием, и конической поверхностью с углублениями, в которых размещены ролики, установленные на осях, верхние концы которых закреплены в корпусе разъемно, а нижние установлены в опорах, размещенных в корпусе с помощью шарниров с возможностью поворота их в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов (патент РФ №2191883, Е 21 В 29/10, 2002).

Основным недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает получение правильной цилиндрической формы развальцованных труб, особенно их концевых участков. Проходное сечение профильных перекрывателей, например, принимало некую форму треугольников, вследствие недостаточной жесткости материала составляющих их труб. Это затрудняло последующие спуски в скважину буровых долот, и возникала необходимость повторного развальцовывания перекрывателя.

Другим недостатком устройства-прототипа является преждевременный износ роликов вследствие истирания о стенки необсаженной скважины при спуске устройства, особенно в наклонных и горизонтальных скважинах.

Относительно решаемой технической задачи указанные недостатки присущи и аналогу (см. выше).

Задача изобретения - повышение работоспособности устройства и качества развальцовки труб.

Это достигается тем, что в описываемом устройстве для развальцовки труб в скважине, содержащем корпус с центральным каналом, резьбами, для соединения со скважинным оборудованием, и конической поверхностью с углублениями, в которых размещены ролики, установленные на осях, верхние концы которых закреплены в корпусе разъемно, а нижние установлены в опорах, размещенных в корпусе с помощью шарниров с возможностью поворота в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов, согласно изобретению корпус снабжен радиальными выступами, размещенными симметрично на его конической поверхности, между роликами, при этом максимальный диаметр окружности, описанной вокруг выступов, приблизительно равен номинальному диаметру скважины в интервале установки развальцовываемых труб.

Это повышает работоспособность устройства за счет предотвращения преждевременного изнашивания роликов при спуске устройства в скважину, а благодаря дополнительному центрированию устройства повышается качество развальцовки труб, что исключает повторные операции по исправлению брака.

Другим отличием описываемого устройства является то, что радиальные выступы корпуса выполнены в виде выпуклых сегментных пластин, изготовленных из твердосплавного материала и жестко закрепленных на корпусе.

Это обеспечивает получение наиболее оптимальной конструктивной формы радиальных выступов корпуса, повышает его прочностные характеристики и позволяет использовать выступы в качестве дополнительных вальцующих элементов, что снижает нагрузку на ролики и уменьшает износ их при развальцовке.

На фиг.1 показано устройство в исходном положении перед началом развальцовки профильного перекрывателя; на фиг.2 - устройство в процессе развальцовывания профильного перекрывателя; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.2.

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

Корпус 1 имеет радиальные выступы в виде выпуклых сегментных пластин 16 (фиг.1 и 3), изготовленных из твердосплавного материала (например сплава РЭЛИТ-3-3 ТУ 48-19-279-82) и жестко закрепленных (например, с помощью сварки) симметрично на конической поверхности 5 корпуса 1, между роликами 8. При этом максимальный диаметр D окружности, описанной вокруг выступающих за пределы корпуса 1 пластин 16, приблизительно равен номинальному диаметру скважины в интервале установки развальцовываемых труб. Так, для скважины диаметром 216 мм опытный образец развальцевателя был изготовлен с диаметром описанной вокруг пластин 16 окружности, равным 215 мм. При этом максимальная толщина пластин 16 в выпуклой их части составила 7,5 мм.

Для выведения роликов 8 из углублений 6 корпуса 1 в рабочее положение (фиг.2) устройство снабжено размещенным в центральном канале 2 гидравлическим кольцевым поршнем 17, подпружиненным в осевом направлении пружиной 18 и имеющим толкатели 19, взаимодействующие с верхними концами 9 осей 7.

Величина вывода роликов 8 в рабочее положение регулируется величиной зазоров 10 между втулкой 11 и верхними концами 9 осей 7, которая приблизительно равна разности между внутренним диаметром профильной трубы 20 (фиг.5) после ее развальцовки и диаметром скважины 21 (фиг.1). Это обусловлено тем, чтобы профильную трубу 20 можно было устанавливать в расширенную зону 22 скважины 21 уверенно в потаи, что обеспечивает свободное прохождение бурильного инструмента через профильную трубу при последующем бурении скважины.

Работа устройства поясняется на примере развальцовки профильных труб 20 при изоляции ими зоны поглощения бурового раствора (фиг.2, 4, 5).

Профильные трубы 20 спускают в предварительно расширенный интервал 22 (зона поглощения) скважины 21 и расширяют созданием внутреннего гидравлического давления до прижатия их стенок к стенке расширенного интервала 22 скважины 21 (фиг.1). Затем с помощью резьбы 3 устройство присоединяют к колонне бурильных труб (не показана) и спускают в скважину 21. При этом пластины 16 надежно центрируют устройство в скважине и предотвращают истирание роликов 8. По достижении устройством верхнего конца профильных труб 20 колонну труб начинают вращать при одновременном создании осевой нагрузки и промывки полости труб и устройства через центральный канал 2 корпуса 1 закачкой жидкости. Под действием перепада давления кольцевой поршень 17, сжимая пружину 18, перемещается вниз до упора 23 и, воздействуя толкателями 19 на верхние концы 9 осей 7, выводит ролики 8 в рабочее положение (фиг.2). При дальнейшем вращении колонны бурильных труб недожатые давлением жидкости участки 24 (фиг.4) профильных труб 20 выправляются до плотного прижатия всей наружной поверхности их к стенкам расширенного участка 22 скважины 21 (фиг.5). При этом пластины 16 своими выпуклостями также участвуют в процессе развальцовки труб 20, усиливая тем самым эффективность работы роликов 8 как в процессе развальцовывания, так и центрирования труб 20. Благодаря этому вся внутренняя поверхность труб 20 становится цилиндрической и повышается срок службы роликов 8.

По окончании развальцовывания профильных труб 20 колонну бурильных труб с устройством поднимают из скважины.

Описанные усовершенствования позволяют повысить качество и надежность установки профильных труб в скважинах, что обеспечивает свободное прохождение бурильного инструмента через профильные перекрыватели при последующем бурении скважин. Кроме того, повышаются эффективность развальцовывания и продолжительность работы роликов без замены.

1. Устройство для развальцовки труб в скважине, включающее корпус с центральным каналом, резьбами, для соединения со скважинным оборудованием, и конической поверхностью с углублениями, в которых размещены ролики, установленные на осях, верхние концы которых закреплены в корпусе разъемно, а нижние установлены в опорах, размещенных в корпусе с помощью шарниров с возможностью поворота их в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов, отличающееся тем, что корпус снабжен радиальными выступами, размещенными симметрично на его конической поверхности, между роликами, при этом максимальный диаметр окружности, описанной вокруг выступов, приблизительно равен номинальному диаметру скважины в интервале установки развальцовываемых труб.

2. Устройство п.1, отличающееся тем, что радиальные выступы корпуса выполнены в виде выпуклых сегментных пластин, изготовленных из твердосплавного материала и жестко закрепленных на корпусе.