Устройство для развальцовки труб в скважине

Изобретение относится к бурению и капитальному ремонту скважин и предназначено для развальцовки устройств из профильных труб. Устройство содержит корпус с центральным каналом и конической поверхностью с углублениями, в которых размещены ролики, установленные на осях, верхние концы которых 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. Внизу корпус жестко соединен с технологической втулкой, оборудованной осевым каналом, имеющим проходное сечение меньше, чем у центрального канала. Выше технологической втулки и ниже осей роликов в корпусе расположен герметичный кольцевой цилиндр с поршнем, подпоршневая полость которого сообщается с центральным каналом корпуса выше осевого канала технологической втулки. Оси дополнительно снабжены внутренними осевыми полостями. Между осями и роликами расположены втулки, установленные герметично с возможностью вращения относительно роликов и без возможности вращения относительно осей. Наружная поверхность втулок выполнена с винтовыми канавками и параллельными лысками, ориентированными параллельно плоскости поворота оси и сообщающимися через внутренние осевые полости осей с надпоршневой полостью кольцевого цилиндра. Повышается работоспособность устройства и эффективность развальцовывания труб. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

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

Известно "Устройство для развальцовки труб" (патент РФ №2144128, Е 21 В 29/10, опубл. Бюлл. №1 от 10.01.2000 г.), 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.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и количеству совпадающих существенных признаков является "Устройство для развальцовки труб" (патент РФ №2191883, Е 21 В 29/10, опубл. Бюлл. №30 от 27.10.2002 г.), 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

Недостатками устройств являются:

во-первых, низкая эффективность развальцовывания профильных труб и недостаточная продолжительность работы из-за преждевременного износа сопряжения оси и ролика;

во-вторых, сложность реставрации и изготовления осей, поскольку они имеют сложную геометрическую форму и требуют дополнительной механической обработки после термической обработки;

в-третьих, высокие материальные затраты в процессе изготовления, эксплуатации и ремонта осей и роликов развальцевателей.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение работоспособности устройства, эффективности развальцовывания профильных труб и продолжительности работы развальцевателей до ремонта, снижение затрат и времени на ремонт развальцевателей и как следствие экономия материальных и финансовых ресурсов.

Техническая задача решается устройством 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.

Новым является то, что внизу корпус жестко соединен с технологической втулкой, оборудованной осевым каналом, имеющим проходное сечение меньше, чем у центрального канала, при этом выше технологической втулки и ниже осей роликов в корпусе расположен герметичный кольцевой цилиндр с поршнем, подпоршневая полость которого сообщается с центральным каналом корпуса выше осевого канала технологической втулки, причем оси дополнительно снабжены внутренними осевыми полостями, а между осями и роликами расположены втулки, установленные герметично с возможностью вращения относительно роликов и без возможности вращения относительно осей, при этом наружная поверхность втулок снабжена винтовыми канавками и параллельными лысками, ориентированными параллельно плоскости поворота оси и сообщающимися через внутренние осевые полости осей с надпоршневой полостью кольцевого цилиндра.

Новым является так же то, что втулки изготовлены из износостойкого материала и выполнены съемными с осей вместе с роликами.

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 - увеличенное изображение оси, втулки и ролика в сборе на фиг.1;

на фиг.4 - сечение А-А (см. фиг.1);

на фиг.5 - сечение Б-Б (см. фиг.1);

на фиг.6 - сечение В-В (см. фиг.2).

Устройство для развальцовки труб в скважине, включающее корпус 1 (см. фиг.1) с центральным каналом 2, резьбами 3 и 3' для соединения со скважинным оборудованием (не показано), и углублениями 4 на наружной конической поверхности 5, в которых размещены ролики 6, установленные на осях 7. Верхние концы 8 осей 7 закреплены в корпусе 1 разъемно при помощи втулки 9, а нижние 10 установлены в опорах 11, размещенных в корпусе 1 с помощью шарниров 12 с возможностью поворота их в плоскости F (см. фиг.4), проходящей через продольные геометрические оси корпуса 1 и роликов 6. Внизу корпус 1 (см. фиг.1) жестко соединен при помощи резьбы 3' с технологической втулкой 13, оборудованной осевым каналом 14, имеющим проходное сечение d1 меньше, чем d2, у центрального канала 2. Выше технологической втулки 13 и ниже осей 7 роликов 6 в корпусе 1 расположен герметичный кольцевой цилиндр 15 с поршнем 16, подпоршневая полость 17 которого сообщается с центральным каналом 2 корпуса 1 выше осевого канала 14 технологической втулки 13. Оси 7 дополнительно снабжены внутренними осевыми полостями 18. Между осями 7 (см. фиг.3) и роликами 6 расположены втулки 19, установленные герметично (благодаря уплотнениям 20) с возможностью вращения относительно роликов 6 и без возможности вращения относительно осей 7. Наружная поверхность 21 втулок 19 снабжена винтовыми канавками 22 и параллельными лысками 23. Лыски 23 ориентированы параллельно плоскости поворота F (см. фиг.4) оси 7 и сообщаются через внутренние осевые полости 18 (см. фиг.3) осей 7 с надпоршневой полостью 24 (см. фиг.2) кольцевого цилиндра 15 (см. фиг.1) благодаря каналам 25 и 26 (см. фиг.3). Втулки 19 для обеспечения технологичности конструкции могут быть изготовлены из износостойкого материала и выполненными съемными с осей 7 вместе с роликами 6.

Устройство может применяться для установки профильных перекрывателей 27 в открытом стволе скважины 28 (см. фиг.1 и 2) в предварительно увеличенный 29 (расширенный) ствол скважины 28 (в потаи), без предварительного увеличения диаметра ствола скважины 28 (с последующим уменьшением проходного сечения ствола скважины) (не показано), при ремонте обсадных колонн (не показана), при развальцовке гладких труб (не показана).

Устройство работает следующим образом (на примере установки профильного перекрывателя впотай):

Профильный перекрыватель 27 спускают на колонне труб 30 (процесс не показан) в предварительно расширенный интервал 29 (например, зона поглощения) скважины 28 и расширяют созданием внутреннего гидравлического давления до прижатия их стенок к стенке расширенного интервала 29 скважины 28 (см. фиг.1). Затем колонну труб извлекают и с помощью резьбы 3 присоединяют к ней устройство в сборе и спускают в скважину 28, предварительно заполнив надпоршневую полость 24 кольцевого цилиндра 15 смазкой. По достижении устройством верхнего конца профильного перекрывателя 27 колонну труб начинают вращать при одновременном создании осевой нагрузки и промывки полости колонны труб 30 и устройства через центральный канал 2 корпуса 1 закачкой жидкости. При этом ролики 6 с осями 7, снабженными втулками 19, расходятся до упора верхних концов 8 осей 7 во втулку 9. Причем оси 7 (см. фиг.2), вращаясь благодаря шарнирам 12 относительно своих нижних концов 10, установленных в опорах 11, выводят ролики 6 из углубления 4 наружной конической поверхности 5 в плоскости F (см фиг.4), приводя их в рабочее положение, например, за счет подпружиненного снизу гидротолкателя 31 (см. фиг.2). В результате устройство, проходя через профильный перекрыватель 27 (см. фиг.5), выправляет его остаточную деформацию 32 до прижатия профильного перекрывателя 27 (см. фиг.2) к стенкам расширенного интервала 29 скважины 28. При этом благодаря тому, что втулка 13 имеет проходное сечение d1 осевого канала 14 меньше проходного сечения d2 центрального канала 2, выше осевого канала 14 технологической втулки 13 создается перепад давлений относительно внутреннего пространства скважины 33. Данный перепад давлений, передаваясь в подпоршневую полость 17 кольцевого цилиндра 15, толкает вверх поршень 16. При этом смазка благодаря каналам 25 и 26 передается из надпоршневой полости 24 через осевые полости 18 к лыскам 23 (см. фиг.4) втулок 19, из которых смазка по винтовым канавкам 22 распространяется по наружной поверхности 21 втулок 19 за счет вращения роликов 6. Наличие герметичной посадки благодаря уплотнениям 20 роликов 6 на втулку 19 предотвращает попадание посторонних веществ между ними, которые могут вызвать повышенный износ роликов 6 и втулок 19 в местах их контакта во время работы (по наружной поверхности 21 втулки 19). Дополнительно уменьшает износ изготовление втулок 19 из износостойкого материала. По окончании развальцовывания профильных перекрывателей 27 (см. фиг.2) промывку прекращают и устройство возвращается в исходное состояние (см. фиг.1). Далее устройство извлекают из скважины 28.

В случае износа роликов 6 и втулок 19 больше допустимого их снимают с осей 7 и заменяют на годные к работе. После этого устройство готово к последующей эксплуатации.

Ниже к устройству может присоединяться дополнительное оборудование (например, дополнительное устройство для предварительной развальцовки труб), а выше - двигатель для вращения устройства, при использовании устройства на больших глубинах,

Описанные усовершенствования повышают эффективность развальцовывания и продолжительность работы осей, втулок и роликов без замены. Кроме того, позволяют изготавливать втулки с наименьшими затратами и оперативно заменять их в случае их износа или поломки на новые, годные к работе. В результате повышается качество и надежность установки профильных труб в скважинах, что обеспечивает свободное прохождение бурильного инструмента через профильные перекрыватели при последующем бурении скважин, и как следствие экономия материальных и финансовых ресурсов.

1. Устройство для развальцовки труб в скважине, включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной конической поверхности, 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 внизу корпус жестко соединен с технологической втулкой, оборудованной осевым каналом, имеющим проходное сечение меньше, чем у центрального канала, при этом выше технологической втулки и ниже осей роликов в корпусе расположен герметичный кольцевой цилиндр с поршнем, подпоршневая полость которого сообщается с центральным каналом корпуса выше осевого канала технологической втулки, причем оси дополнительно снабжены внутренними осевыми полостями, а между осями и роликами расположены втулки, установленные герметично с возможностью вращения относительно роликов и без возможности вращения относительно осей, при этом наружная поверхность втулок снабжена винтовыми канавками и параллельными лысками, ориентированными параллельно плоскости поворота оси и сообщающимися через внутренние осевые полости осей с надпоршневой полостью кольцевого цилиндра.

2. Устройство для развальцовки труб в скважине по п.1, отличающееся тем, что втулки изготовлены из износостойкого материала и выполнены съемными с осей вместе с роликами.