Устройство для спуска и развальцовки труб в скважине

Изобретение относится к области бурения и капитального ремонта скважин. Устройство включает корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики с возможностью вращения. В верхней части корпус оснащен кольцевой выборкой для герметичного соединения с развальцовываемыми трубами. Углубления корпуса в зоне контакта с роликами снабжены продольными канавками, одни из которых заполнены твердым и износостойким относительно корпуса материалом, а другие - твердым смазочным материалом. Верх каждого ролика нижнего ряда смещен по окружности вперед по ходу вращения корпуса. Повышается надежность и износостойкость. 1 ил.

 

Предложение относится к бурению и капитальному ремонту скважин и предназначено, в частности, для развальцовывания труб при их установке в скважине.

Известно «Устройство для развальцовки труб» (патент РФ №2144128, Е21В 29/10, опубл. Бюлл. №1 от 10.01.2000 г.), включающее корпус с центральным каналом, муфтовыми и ниппельными концами с резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями в стенке, в которых размещены ролики, установленные на наклонных по отношению к оси корпуса осях с зазором между их боковой поверхностью и стенками углублений, при этом углубления для размещения роликов выполнены в виде продольных цилиндрических сверлений или канавок в стенке корпуса так, что большая часть боковой поверхности роликов охвачена стенками этих сверлений или канавок, а оси роликов одними своими концами разъемно закреплены в корпусе, а другие их концы снабжены хвостовиками, размещенными в цилиндрических сверлениях или канавках и образующими с незатронутой ими поверхностью ниппельного конца корпуса общую коническую поверхность, на которой выполнена ниппельная резьба.

Недостатками устройства являются:

- сложность изготовления и, как следствие, высокие материальные затраты на изготовление;

- высокие радиальные нагрузки непосредственно на оси, значительно сокращающие срок их службы;

- низкое качество развальцованных труб, так как ролики устройства снабжены узкими калибрующими участками;

- необходимость спускать устройство в скважину вторым рейсом после установки развальцовываемых труб, так как отсутствует узел для герметичного соединения с развальцовываемыми трубами.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является «Устройство для развальцовки труб» (патент РФ на полезную модель №55851, Е21В 29/10, опубл. Бюлл. №24 от 27.08.2006 г.), включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, причем корпус оснащен дополнительными углублениями под дополнительные ролики, расположенные выше углублений, причем дополнительные ролики установлены параллельно или с небольшим отклонением от параллельности к центральной оси устройства с возможностью вращения, при этом выше дополнительных углублений корпус оснащен кольцевой выборкой для герметичного соединения с развальцовываемыми трубами.

Недостатками данного устройства являются:

- повышенный износ углублений, в которых размещены ролики, при работе с высокими осевыми и радиальными нагрузками, когда требуется развальцевать толстостенные трубы или трубы, нуждающиеся в большей степени раздачи, что может привести к выпадению роликов из углублений и заклиниванию устройства;

- повышенный износ роликов, обусловленный отсутствием смазки, а также их продольным расположением относительно продольной оси устройства, в результате чего возникают высокие осевые нагрузки при развальцовке.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание надежного устройства для спуска и развальцовки труб в скважине, способного работать долгое время до замены изнашиваемых частей.

Техническая задача решается устройством для спуска и развальцовки труб в скважине, включающем корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики с возможностью вращения, причем в верхней части корпус оснащен кольцевой выборкой для герметичного соединения с развальцовываемыми трубами.

Новым является то, что углубления корпуса в зоне контакта с роликами снабжены продольными канавками, одни из которых заполнены твердым и износостойким относительно корпуса материалом, а другие - твердым смазочным материалом, причем верх каждого ролика нижнего ряда смещен по окружности вперед по ходу вращения корпуса.

На чертеже изображено устройство для развальцовки труб с осевым разрезом.

Устройство для спуска и развальцовки труб в скважине состоит из корпуса 1 с центральным каналом 2, резьбами 3 и 3' для соединения со скважинным оборудованием и углублениями 4 и 5 на наружной поверхности, в которых размещены соответственно ролики 6 и 7 с возможностью вращения. Ролики 6 и 7 установлены в углублениях 4 и 5 таким образом, что большая часть роликов 6 и 7 охвачена углублениями 4 и 5, за исключением выступающих за пределы корпуса 1 частей. В верхней части корпус 1 оснащен кольцевой выборкой 8 для герметичного за счет манжеты 9 соединения с развальцовываемыми трубами (не показаны). При этом углубления корпуса 4 и 5 в зоне контакта 10 с роликами 6 и 7 снабжены продольными канавками. Канавки 11 заполнены твердым и износостойким относительно корпуса материалом 12, например релитом, а другие канавки 13 - твердым смазочным материалом 14, например графитизированной сталью. Верх каждого ролика нижнего ряда смещен по окружности вперед по ходу вращения корпуса на угол α.

Устройство работает следующим образом.

Устройство соединяют с развальцовываемыми трубами (не показаны) путем осаживания усадочным кольцом (не показано) в кольцевую выборку 8 корпуса 1 устройства. При этом манжета 9 обеспечивает герметичность соединения устройства с развальцовываемыми трубами. Затем устройство с герметично соединенными развальцовываемыми трубами при помощи резьбы 3 корпуса 1 соединяют с колонной бурильных труб (не показано), в составе с которыми спускают в скважину (не показана).

Далее развальцовываемые трубы расширяют гидравлическим давлением, создаваемым закачкой жидкости через бурильные трубы и центральный канал 2 корпуса 1 устройства. После расширения труб, при достижении определенного значения гидравлического давления создают натяжку устройства через бурильную колонну, при этом осаженный участок трубы выходит из зацепления с кольцевой выборкой 8 корпуса 1 устройства. При этом устройство освобождается от соединения с расширенными гидравлическим давлением (прижатыми к стенке скважины) трубами.

После чего устройству придают одновременно вращательное и поступательное движение. В результате ролики 6, установленные в углублениях 4 корпуса 1, развальцовывают трубы до необходимого диаметра. При этом ролики 7, установленные в углублениях 5, калибруют и «разглаживают» предварительно развальцованные трубы (не показаны) роликами 6.

Ввиду того, что углубления 4 и 5 снабжены продольными канавками 11, заполненными более твердым и износостойким материалом 12, например релитом, нагрузки, воспринимаемые роликами 6 и 7 при работе устройства, не могут вызвать повышенного износа углублений 4 и 5. Благодаря продольным канавкам 13, заполненным твердым смазочным материалом 14, например графитизированной сталью, происходит смазывание роликов 6 и 7, что исключает их прихватывание к корпусу и снижает износ. Кроме того, благодаря тому, что верх каждого ролика нижнего ряда смещен по окружности вперед по ходу вращения корпуса на угол α, исключено проскальзывание роликов относительно развальцовываемых труб при развальцовывании, снижается осевая нагрузка и крутящий момент α, так же снижается износ роликов.

После завершения работы устройство в сборе извлекают из скважины. После чего производят ревизию частей устройства и, при необходимости, заменяют износившиеся ролики 6, 7 и манжету 9.

Предлагаемая конструкция устройства позволяет устанавливать и развальцовывать в скважине толстостенные трубы или трубы, нуждающиеся в большой степени раздачи за одну спускоподъемную операцию без снижения качества их раздачи. Конструкция устройства благодаря твердому и износостойкому относительно корпуса материалу под роликами позволяет снизить износ корпуса устройства и использовать его многократно, а наличие твердой смазки и расположение роликов под углом α к центральной оси устройства способствует снижению износа роликов, осевой нагрузке и крутящего момента. В результате устройство способно работать долгое время до замены изнашиваемых частей.

Устройство для спуска и развальцовки труб в скважине, включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики с возможностью вращения, причем в верхней части корпус оснащен кольцевой выборкой для герметичного соединения с развальцовываемыми трубами, отличающееся тем, что углубления корпуса в зоне контакта с роликами снабжены продольными канавками, одни из которых заполнены твердым и износостойким относительно корпуса материалом, а другие - твердым смазочным материалом, причем верх каждого ролика нижнего ряда смещен по окружности вперед по ходу вращения корпуса.