Устройство для расширения труб в скважине
WELL PIPE EXPANSION DEVICE

Изобретение относится к бурению и ремонту скважин и предназначено, в частности, для расширения и калибровки устройств из профильных труб.
Известно устройство для установки профильного перекрывателя в скважине (патент РФ № 2522360, МПК Е21В 29/10, опубл. 10.07.2014 г., бюл. № 19.), включающее корпус с верхним и нижним переводниками, направляющими на наружной поверхности, расширяющимися снизу вверх дорнирующими вставками, выполненными с возможностью ограниченного продольного перемещения при помощи толкателей вдоль направляющих, и расположенный ниже направляющих цилиндр с кольцевым поршнем, взаимодействующим с толкателями и выполненным с возможностью ограниченного перемещения вверх при тарированной нагрузке благодаря регулятору, цилиндр жестко соединен с нижним переводником, корпус снаружи оснащен упором, а регулятор выполнен в виде пружины, установленной между упором корпуса и кольцевым поршнем для его прижатия вниз.
Недостатками этого устройства являются:
- отсутствуют промежуточные положения дорнирующих вставок, как следствие, не регулируется диаметр расширения, из-за этого, большая нагрузка при расширении труб вниз, так как устройство выходит в рабочее положение до упора дорнирующих вставок в верхний переводник;
- невозможность осуществлять расширение труб при подъеме устройства, так как дорнирующие вставки принимают транспортное положение;
- сложность изготовления пазов типа «ласточкин хвост» на корпусе и дорнирующих вставках устройства, как следствие, высокие материальные затраты при изготовлении.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является регулируемый пуансон (патент РФ № 2390620, МПК Е21В 29/10, опубл. 27.05.2010 г., бюл. № 15), содержащий верхний и нижний упоры с набором формующих секторов, установленных между ними с возможностью ограниченного радиального перемещения, диафрагму из эластичного материала, установленную внутри формующих секторов, полость которой заполнена несжимаемой подвижной средой, формующие секторы установлены с возможностью ограниченного перемещения внутрь в радиальном направлении, а полость диафрагмы сообщена с упругим автономным компенсатором, обеспечивающим постоянный подпор среды в диафрагме непосредственно или через поршень, установленный над диафрагмой.
Недостатками этого устройства являются:
- постоянный подпор среды не позволяет регулировать усилие формующих секторов с устья, что может привести к заклиниванию устройства в наклонных и горизонтальных скважинах;
- низкий ресурс устройства из-за применения диафрагмы из эластичного материала;
- невозможность осуществлять расширение труб при работе устройства вниз, так как устройство не предназначено для расширения вниз.
Техническими задачами предлагаемого изобретения являются создание надежной и простой конструкции устройства для расширения труб в скважине, позволяющей исключить заклинивание устройства в наклонных и горизонтальных скважинах и осуществлять постепенное расширение труб за счет постепенного повышения давления через колонну бурильных труб, кроме того осуществлять расширение труб как при работе устройства вверх, так и вниз.
Технические задачи решаются устройством для расширения труб в скважине, содержащим верхний и нижний упоры с набором формующих секторов, установленных между ними с возможностью ограниченного радиального перемещения ограничителями.
Новым является то, что что верхний и нижний упоры выполнены заодно с корпусом, а формующие сектора снабжены сферической рабочей поверхностью и установлены в пазах корпуса, снабженного центральным каналом, в котором установлен ствол с радиальными отверстиями, при этом корпус сверху и снизу снабжен переводниками, образующими со стволом верхнюю и нижнюю гидрокамеры, в которые установлены подвижные подпружиненные конические поршни с возможностью ограниченного перемещения вдоль ствола навстречу друг другу, взаимодействующие с формующими секторами и выталкивающие формующие сектора наружу при создании перепада давления в стволе, снабженном насадкой, причем переводник сверху снабжен резьбой для соединения с колонной бурильных труб.
На фиг. 1 показано устройство для расширения труб в скважине с осевым разрезом в транспортном положении.
На фиг. 2 показано устройство для расширения труб в скважине с осевым разрезом в рабочем положении.
На фиг. 3 показан разрез А-А устройства для расширения труб в скважине.
Устройство для расширения труб в скважине, содержит верхний упор 1 (фиг. 1, 2, 3) и нижний упор 2 с набором формующих секторов 3, установленных между ними с возможностью ограниченного радиального перемещения ограничителями 4, 5. Верхний 1 и нижний 2 упоры выполнены заодно с корпусом 6. Формующие сектора  3 снабжены сферической рабочей поверхностью 7 и установлены в пазах 8 корпуса 6, снабженного центральным каналом 9, в котором установлен ствол 10 с радиальными отверстиями 11, 12. Корпус сверху и снизу снабжен переводниками 13, 14, образующими со стволом 10 верхнюю 15 и нижнюю 16 гидрокамеры, в которые установлены подвижные подпружиненные пружиной 17 конические поршни 18, 19 с возможностью ограниченного перемещения вдоль ствола 10 навстречу друг другу. Конические поршни 18, 19 взаимодействуют с формующими секторами 3 и выталкивают формующие сектора 3 наружу при создании перепада давления в стволе 10, снабженном насадкой 20. Переводник 13 сверху снабжен резьбой 21 для соединения с колонной бурильных труб (на фиг. 1, 2 не показаны).
Устройство для расширения труб в скважине работает следующим образом.
Устройство для расширения труб в скважине соединяют с колонной бурильных труб по резьбе 21 на переводнике 13 и спускают в скважину (на фиг. 1, 2 не показана). По достижении расширяемых труб (на фиг. 1, 2 не показаны) создают перепад давления промывочной жидкостью за счет насадки 20, например, 10 МПа, при этом жидкость через отверстия 11, 12 поступает в гидрокамеры 15, 16 и перемещает конические поршни 18, 19 навстречу друг другу, выталкивая формующие сектора 3, при этом устройство через колонну бурильных труб пропускают через расширяемые трубы, увеличивая их в диаметре. Если из-за недостатка веса колонны труб устройство не удается пропустить через колонну расширяемых труб, уменьшают давление, при этом уменьшается усилие выхода формующих секторов 3, за счет чего уменьшается диаметр расширения, что приводит к уменьшению усилия при расширении труб. После предварительного расширения и выхода устройства, увеличивают давление, например, 15 МПа, и тянут устройство вверх, расширяя трубы еще больше. Таким образом проход вниз и вверх устройства через расширяемые трубы производят до тех пор, пока при максимальном давлении, например, 20 МПа, не будет посадок и затяжек при расширении. После чего при отключении промывки за счет пружины 17 конические поршни 18, 19 раздвигаются, при этом формующие сектора 3 перемещаются в транспортное положение и устройство извлекается. Благодаря тому, что регулирование усилия выхода формующих секторов 3 производится с устья, отсутствует вероятность заклинивания устройства в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах. Благодаря симметричной конструкции, включающей верхнюю 15 и нижнюю 16 гидрокамеры, в которые установлены подвижные подпружиненные пружиной 17 конические поршни 18, 19 и формующим секторам 3 со сферической рабочей поверхностью7 возможно осуществлять расширение труб, как при работе устройства вверх, так и вниз. Благодаря тому, что детали устройства выполнены стальными, значительно возрастает ресурс устройства.
Предлагаемое устройство является надежной и простой конструкцией для расширения труб в скважине, позволяющей исключить заклинивание устройства в наклонных и горизонтальных скважинах и осуществить постепенное расширение труб за счет постепенного повышения давления через колонну бурильных труб, кроме того осуществить расширение труб, как при работе устройства вверх, так и вниз.