Скважинный развальцеватель профильного перекрывателя

Полезная модель относится к бурению и капитальному ремонту скважин и предназначена, в частности, для развальцовывания труб при их установке в скважине.
Из уровня техники известно устройство для развальцовки продольно-гофрированных труб (см. патент РФ №51658, 27.02.2006, МПК Е21 В 29/10), включающее корпус с центральным каналом, фиксатором, муфтовой и ниппельной резьбами для соединения со скважинным оборудованием и сверлениями или канавками в стенке корпуса, в которых размещены ролики, установленные на наклонных по отношению к оси корпуса осях с зазором между их боковой поверхностью и стенками сверлений или канавок, причем большая часть роликов охвачена стенками сверлений или канавок корпуса, при этом один конец оси роликов закреплен в корпусе разъемно, второй конец оси роликов закреплен в корпусе фиксатором корпуса, выполненным в виде втулки, ввинченной в муфтовую резьбу корпуса и приспособленной для соединения со скважинным оборудованием, причем количество роликов в корпусе подбирается таким образом, что количество продольных гофр труб, подлежащих развальцовке, не должно быть кратным количеству роликов.
Из уровня техники известно «Устройство для развальцовки продольно-гофрированных труб» (см. патент РФ №74157, МПК Е21В 29/10, 20.06.2008), содержащее корпус с центральным каналом, фиксатором, муфтовой и ниппельной резьбами для соединения со скважинным оборудованием и сверлениями или канавками в стенке корпуса, в которых размещены ролики, установленные на наклонных по отношению к оси корпуса осях с зазором между их боковой поверхностью и стенками сверлений или канавок, причем большая часть роликов охвачена стенками сверлений или канавок корпуса, при этом один конец оси ролика закреплен в корпусе разъемно, второй конец оси ролика закреплен в корпусе фиксатором корпуса, выполненным в виде втулки, ввинченной в муфтовую резьбу корпуса и приспособленной для соединения со скважинным оборудованием, причем количество роликов в корпусе подбирается таким образом, что количество продольных гофр труб, подлежащих развальцовке, не должно быть кратным количеству роликов, при этом каждая ось выполнена ступенчатой с расширением внизу, взаимодействующей с расширением соответствующей оси с образованием поршневой камеры, сообщающейся с центральным каналом корпуса, причем сверху ролика размещен разрушаемый фиксатор.
Недостатком известных устройств является ограничение в применении при расширении продольно-гофрированных труб большого диаметра.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для расширения труб в скважине (см. патент РФ №2459066, МПК Е21В 29/10, 20.08.2012), включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики с осями с возможностью ограниченного радиального перемещения, гидравлический кольцевой поршень, вставленный в центральный канал корпуса с возможностью продольного перемещения вниз и подпружиненный вверх, при этом поршень оснащен наружной конической поверхностью, расширяющейся вверх и взаимодействующей изнутри с роликами, которые снабжены расширяющей и калибрующей наружными поверхностями, отличающееся тем, что кольцевой поршень выполнен сборным, состоящим из нижней упорной втулки, опирающейся на пружину, и верхнего конусного вала, вставленного в центральный канал корпуса с возможностью вращения, при этом конусная поверхность вала выполнена из двух участков, нижний из которых выполнен с возможностью взаимодействия с расширяющей поверхностью ролика, а верхний, выполненный с большим углом, - с калибрующей поверхностью ролика в крайнем нижнем положении поршня, при этом внутри конусного вала установлена сменная насадка с калиброванным отверстием.
Недостатком известного устройства является невозможность в его применении при расширении продольно-гофрированных труб большого диаметра, поскольку диаметры корпуса и роликов выполнены небольшого размера, а за счет прямого контакта между роликом и валом, выбрать ролик большого диаметра невозможно, поскольку прочностные характеристики корпуса устройства при расширении труб будут ухудшаться.
Техническим результатом заявленной полезной модели является возможность увеличения диаметра корпуса устройства для расширения продольно-гофрированных труб большого диаметра без ухудшения его прочностных характеристик.
Технический результат достигается за счет того, что скважинный развальцеватель профильного перекрывателя включает корпус с центральным каналом, втулками, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности в стенке корпуса, в которых размещены ролики с осями, выполненными в виде цилиндрического стержня с возможностью ограниченного радиального перемещения, ролики установлены на наклонных по отношению к оси корпуса осях с зазором между их боковой поверхностью и стенками углублений, причем большая часть роликов охвачена стенками углублений. При этом в центральном канале выполнен подвижный вал, опирающийся на пружину, наружная поверхность верхней части которого выполнена в виде расширяющегося к верху конуса, а верхняя часть каждой оси роликов выполнена с утолщением, имеющим наклонную коническую поверхность, способную взаимодействовать с наружной поверхностью верхней части вала.
Новым является то, что конструкция скважинного развальцевателя предусматривает расположение внутри корпуса устройство перемещения роликов, выполненное в виде подвижного вала, расположенного в полости центрального канала и подпружиненного пружиной, и центральной оси роликов, верхняя часть которой выполнена с утолщением, имеющим наклонную коническую поверхность, расширяющуюся к низу, а наружная поверхность верхней части вала выполнена конической формы, расширяющейся вверх. За счет этого, происходит прямой контакт коническими поверхностями вала и оси, что позволяет проводить расширение труб большого диаметра. Поскольку отсутствует непосредственный контакт у роликов с валом, обеспечивается беспрепятственная работа роликов при расширении продольно-гофрированных труб. Данная конструкция позволяет увеличивать диаметр корпуса, без ухудшения его прочностных характеристик, а также увеличивать диаметры вала и роликов для заданных параметров расширения продольно-гофрированных труб, например, от 240 до 302 мм.
Заявленная конструкция позволяет легко разобрать указанное соединение после отработки на скважине.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид устройства с частичным осевым разрезом.
Устройство скважинного развальцевателя профильного перекрывателя состоит из корпуса 1 (см. фиг. 1) с центральным каналом 2, втулок 3, 4, муфтовой 5 и ниппельной 6 резьбами для соединения со скважинным оборудованием (на фиг. не показано) и углублениями 7 в стенке корпуса 1, в которых размещены ролики 8.
Ролики 8 установлены на наклонных по отношению к оси корпуса 1 осях 9 с зазором между их боковой поверхностью и углублениями 7, причем большая часть роликов 8 охвачена стенками канавок 7 корпуса 1. Поскольку ролики 8 расположены в углублении 7 корпуса 1, они не соприкасаются с поверхностью корпуса 1, т.е. меньше подвержены износу.
Ось 9 выполнена в виде цилиндрического стержня, при этом ось 9 выполнена с утолщением в верхней части 10, которое имеет наклонную коническую поверхность, расширяющуюся к низу. Оси 9 роликов 8 установлены в корпусе 1 устройства скважинного развальцевателя и ограничены в перемещении втулкой 4 и дополнительной втулкой 11, расположенными в верхней и нижней части корпуса.
Втулка 4 служит для фиксации (является фиксатором) верхних концов 10 осей 9, на которой размещены ролики 8. Втулка 4 установлена при помощи резьбы 5 на втулке 3. Боковые поверхности роликов 8 расположены в стенке корпуса 1 в углублениях 7. Нижний конец оси 9 роликов 8 закреплен в корпусе 1 разъемно, при помощи дополнительной втулки 11.
Количество роликов 8 в корпусе подбираются таким образом, что количество продольных гофр труб, подлежащих развальцовке, не должно быть кратным количеству роликов 8.
Кроме того, устройство скважинного развальцевателя дополнительно снабжено устройством перемещения роликов 8, состоящим из вала 12 и пружины 13, расположенных в центральном проходном канале 2 корпуса 1 с возможностью их свободного хода. При этом пружина 13 одним концом упирается в расположенный в канале 2 ограничитель/упор 14. Второй конец пружины 13 упирается в вал 12. Верхняя часть вала 12 выполнена конической формы, расширяется в верхней части и выполнена с возможностью контакта/взаимодействия с наклонной конической поверхностью верхней части 10 оси 9.
Работа устройства скважинного развальцевателя осуществляется следующим образам.
Устройство скважинного развальцевателя спускают в скважину (на фиг. не показана) в составе скважинного оборудования. При достижении участка скважины с продольно-гофрированной трубой, что фиксируется снижением веса скважинного оборудования на устье скважины приборами, через колонну труб (не показана) давление промывочной жидкости передается в центральный канал 2 устройства. Под его действием вал 12 начинает двигаться вниз, сжимая пружину 13. Смещаясь вниз, он выдвигает оси 9, которые передают движение роликам 8 и выводят их в рабочее положение. При этом контакт/взаимодействие при работе устройства происходит только у скошенных/конических поверхностей вала 12 и верхней части осей 9. При этом ролики 8 развальцовывают продольные гофры вместе с трубой до необходимого наружного диаметра (чаще всего до стенок скважины или стенок обсадной трубы скважины).
Жидкость, подаваемая с устья скважины, проходя через центральный канал 2 (см. фиг. 1) и попадая в зону развальцовки продольно-гофрированных труб с роликами 8, выполняет роль смазочно-охлаждающей жидкости, уменьшая износ роликов 8 и осей 9 (см. фиг. 1) при развальцовке.
После расширения заданного участка давление сбрасывается, и нагнетание жидкости прекращают. При этом пружина 13 толкает вал 12, воздействуя на его опорную поверхность, и перемещает его вверх. Ролики 8 с осями 9 возвращаются из рабочего положения в транспортное (исходное положение), затем расширитель извлекается из скважины.
Так как ролики 8 не взаимодействуют углублениями 7, то они не подвергаются дополнительному износу, связанному с трением о стенки углублений 7 в корпусе, что увеличивает срок службы устройства.
При этом вся нагрузка распределяется на оси 9 и ролики 8, которые после каждой операции развальцовки подвергаются ревизии. Изношенные оси 9 и/или ролики 8 заменяются.
После завершения работы устройство извлекают из скважины и производят ревизию деталей устройства, при необходимости заменяют износившиеся ролики 8 или оси 9, для чего вынимают втулки 4 из корпуса 1, затем демонтируют оси 9 с роликами 8. Предлагаемое устройство для развальцовки труб позволяет производить расширение в горизонтальных и наклонных скважинах, а также там, где требуется расширить внутренний диаметр трубы, превышающий диаметр скважины над местом установки продольно-гофрированной трубы.