УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗВАЛЬЦОВКИ ТРУБ

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, Е 21 В 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 боковыми поверхностью и стенками углублений, при этом углубления для размещения роликов выполнены в виде продольных цилиндрических сверлений и 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 образующих с незатронутой ими поверхностью ниппельного конца корпуса общую коническую поверхность, на которой выполнена ниппельная резьба.
Недостатком данного устройства является то, что с его помощью можно развальцовывать трубы только одного определенного диаметра, равного диаметру окружности, описанной вокруг вальцующих элементов.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и количеству совпадающих существенных признаков является «Устройство для развальцовки труб в скважине» (патент РФ №2225498, Е 21 В 29/10, опубл. Бюлл. №7 от 10.03.2004 г.), включающее корпус с центральным каналом и резьбовыми элементами для соединения со скважинным оборудованием. В наружной стенке корпуса имеются углубления, в которых размещены вальцующие элементы, установленные на осях в опорах, с возможностью продольных, относительно корпуса, скольжений по наклонной поверхности. Устройство снабжено механизмом выдвижения вальцующих элементов в рабочее положение, выполненным в виде размещенного в центральном канале корпуса кольцевого поршня с подпружиненным в осевом направлении штоком. Поршень шарнирно соединен с опорами посредством тяг.
Недостатками данного устройства являются невысокая надежность конструкции. вследствие невозможности размещения в опоре более мощных и крупных оси и ролика, из-за чего наблюдается очень крутой угол атаки ролика и, как следствие этого, повышенные нагрузки на вальцующий элемент, небольшая площадь рабочей поверхности, увеличенный износ и недолговечность работы конструкции в целом.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание надежной конструкции устройства для развальцовки труб. обеспечивающей более длительную работу устройства без замены сменных элементов, и более надежную - в безаварийном отношении.
Техническая задача решается устройством для развальцовки труб, включающем корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной стенке, в которых размещены установленные на осях в опорах вальцующие элементы, а опоры установлены в наклонных пазах, выполненных в углублениях корпуса с возможностью продольных, относительно корпуса, скольжений по наклонной поверхности, при этом устройство снабжено механизмом выдвижения вальцующих элементов в рабочее положение, выполненным в виде размещенного в центральном канале корпуса кольцевого поршня с подпружиненным в осевом направлении штоком, шарнирно соединенным с опорами посредством тяг.
Новым является то, что вальцующие элементы выполнены в виде шаровых сегментов, ось которых установлена под углом к оси корпуса, при этом на конце опор установлены сменные упоры, ограничивающие максимальный выход по диаметру вальцующих элементов. В результате этого уменьшается угол атаки вальцующего элемента, что снижает нагрузку на него. Увеличивается площадь рабочей поверхности, в результате чего уменьшается удельная нагрузка на вальцующий элемент и, следовательно, увеличивается его ресурс работы. Так же такая конструкция дает возможность регулировать выход вальцующих элементов на строго заданный диаметр.
На фиг.1 показано устройство в исходном положении перед началом развальцовывания профильного перекрывателя; на фиг.2 показано устройство в процессе развальцовывания профильного перекрывателя; на фиг.3-сечение А-А; на фиг.4 - сечение Б-Б; на фиг.5 вид В - увеличенное изображение крепления вальцующих элементов.
Устройство для развальцовки труб содержит корпус 1 (фиг.1) с центральным каналом 2, углублениями 3 и внутренним выступом 4. Внутри проходного канала 2 корпуса 1 размещен подпружиненный пружиной 5 шток 6, жестко соединенный с кольцевым поршнем 7, который с помощью двухзвенных тяг 8 шарнирно соединен с опорами 9, установленными в наклонных пазах 10 типа «ласточкин хвост», выполненных в углублениях
3 корпуса 1. В опорах 9 размещены вальцующие элементы 11. установленные на осях 12. При этом оси 12 наклонены относительно оси корпуса 1, а вальцующие элементы 11 выполнены в виде шаровых сегментов. На конце опор 9 установлены сменные упоры 13 (см. фиг.5), ограничивающие максимальный выход по диаметру вальцующих элементов.
Корпус 1 (см. фиг.1) имеет присоединительные резьбы: 14 - для соединения с колонной бурильных труб (не показана) и 15 - с бурильным инструментом (не показан), имеющим штуцирующие промывочные отверстия.
Шток 6 имеет верхнюю расширенную часть 16, образующую с основной его частью наружную 17 и внутреннюю 18 опорные поверхности, первая из которых взаимодействует с выступом 4 корпуса 1, а внутренняя 18 служит упором для пружины 5. Верхний конец пружины 5 упирается в кольцевой бурт 19, выполненный во втулке 20, соединенной с корпусом 1.
Работа устройства поясняется на примере развальцовки профильных труб 21 при изоляции ими зоны 22 поглощения бурового раствора.
Профильные трубы 21 спускают в предварительно расширенный интервал 23 (зона поглощения) скважины 24 и расширяют созданием внутреннего гидравлического давления до прижатия их стенок к стенке расширенного участка 23 скважины 24 (фиг.1). Затем с помощью резьбы 14 корпуса 1 устройство присоединяют к колонне бурильных труб (не показана) и спускают в скважину 24. 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, образующегося в промывочных отверстиях долота (не показано), кольцевой поршень 7 со штоком 6 перемещаются вверх, пружина 5 сжимается, а тяги 8 перемещают опоры 9 с вальцующими элементами 12 по наклонным пазам 10 вверх до упора сменных упоров 13 (см. фиг.5) в наружный выступ 25 (см. фиг.2) корпуса 1, выводя, таким образом, вальцующие элементы 12 в рабочее положение (фиг.3).
При дальнейшем вращении колонны бурильных труб недожатые давлением жидкости участки 26 (фиг.3) профильных труб 21 выправляются до плотного прижатия всей наружной поверхности профильных труб 21 (см. фиг.4) к стенкам расширенного участка 23 скважины 24 (см. фиг.1). После окончания развальцовки профильных труб 21 нагнетание жидкости прекращают. При этом пружина 5 (см. фиг.1), воздействуя на опорную поверхность 18 штока 6, перемещает его, поршень 7 с тягами 8 и опоры 9 с вальцующими элементами 11 и сменными упорами 13 в исходное положение, и устройство поднимают из скважины.
Описанные усовершенствования устройства позволяют увеличить ресурс работы устройства за счет применения более мощных осей и вальцующих элементов, а также расширить его технологические возможности за счет увеличения диапазона диаметров развальцовки труб путем применения сменных упоров.