УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗВАЛЬЦОВКИ ТРУБ В СКВАЖИНЕ

Устройство для развальцовки труб в скважине
Предложение относится к бурению и капитальному ремонту скважин и предназначено, в частности, для развальцовывания расширяемых устройств из профильных труб при установке их в скважинах.
Известно «Устройство для развальцовки труб» (пат. RU №2191883, Е 21 В 29/10, опубл. Бюл. №30 от 27.10.02 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 геометрические оси корпуса и роликов.
Недостатком данного аналога являются:
во-первых, ограниченная возможность применения, так как внешний диаметр окружности, описываемый вокруг роликов, которые не регулируются по вылету, не может быть больше диаметра скважины;
во-вторых, не исключена возможность аварийных ситуаций в виде заклинивания при спуске и подъеме устройства в горизонтальных скважинах и скважинах со сложным профилем, так как диаметр окружности, описываемый вокруг роликов, стараются взять максимально приближенным диаметру скважины.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для развальцовки труб в скважине» (пат. RU №2235849, Е 21 В 29/10, опубл. Бюл №25 от 10.09.04 г.), включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях, верхние концы которых закреплены в корпусе разъемно, а нижние установлены в опорах, отличающееся тем, что нижние концы осей установлены в опорах, размещенных в корпусе, с помощью шарниров с возможностью поворота их в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов, верхние концы роликов установлены в корпусе с радиальным зазором, а в центральном канале корпуса
подпружиненный в осевом направлении и имеющий толкатели, взаимодействующие с верхними концами роликов.
Недостатками данного устройства являются:
во-первых, возможность аварийных ситуаций в виде опасности заклинивания устройства в рабочем положении при снятии давления, воздействующего на поршень (например, при поломке пружины), так как в рабочем положении диаметр окружности, описываемой вокруг роликов, больше диаметра скважины;
во-вторых, неравномерная развальцовка расширяемого устройства по всей длине, так как давление, создаваемое буровыми насосами, не всегда стабильно, а сила, действующая от стенок расширяемого устройства, может превосходить усилие поршня, воздействующего на толкатель, что в итоге затрудняет прохождение скважинного оборудования через расширяемое устройство или требует дополнительных операций для развальцовки.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является повышение надежности и работоспособности устройства за счет исключения аварийных ситуаций при извлечении оборудования и улучшение качества выполнения операций развальцовки за счет равномерности развальцовки по всей длине расширяемого устройства.
Техническая задача решается устройством для развальцовки труб в скважине, включающим корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях, верхние концы которых закреплены в корпусе разъемно с радиальным зазором, а нижние установлены в опорах корпуса с помощью шарниров с возможностью поворота их в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов, и толкатель, взаимодействующий с верхними концами осей роликов.
Новым является то, что корпус выполнен сборным, состоящим из верхнего корпуса и нижнего корпуса с роликами, причем верхний и нижний корпусы соединены между собой с возможностью только осевого перемещения навстречу без разгерметизации центрального канала, а толкатель жестко соединен с нижней частью верхнего корпуса, который также оснащен поршнем, а сверху - упором, при этом нижний корпус сверху оснащен гидроцилиндром, в котором установлен поршень верхнего корпуса, причем между упором верхнего корпуса и гидроцилиндром установлена пружина сжатия, а надпоршневая полость гидроцилиндра соединена с центральным каналом.
Новым является также то, что гидроцилиндр зафиксирован в транспортном положении относительно верхнего корпуса подпружиненным внутрь фиксатором, взаимодействующим с центральным каналом при помощи радиального отверстия.
На фиг.1 показано устройство в исходном (транспортном) положении с осевым разрезом.
На фиг.2 - устройство в рабочем положении с осевым разрезом.
На фиг.3 - сечение А-А (см. фиг.1).
На фиг.4 - сечение Б-Б (см. фиг.1).
На фиг.5 - сечение В-В (см. фиг.2).
На фиг.6 - сечение Г-Г (см. фиг.2).
Устройство для развальцовки труб в скважине состоит из корпуса 1 с центральным каналом 2 (см. фиг.1), резьбами 3 и 3' для соединения со скважинным оборудованием (на фиг не показано) и углублениями 4 (см. фиг.1 и 2) на наружной поверхности, в которых размещены ролики 5, установленные на осях 6, верхние концы 7 которых закреплены в корпусе 1 разъемно с радиальным зазором 8, а нижние 9 установлены в опорах 10 корпуса 1 с помощью шарниров 11 с возможностью поворота их в плоскости F (см. фиг.3), проходящей через продольные геометрические оси корпуса 1 и роликов 5, и толкатель 12 (см. фиг.1 и 2), взаимодействующий с верхними концами 7 осей 6 роликов 5. Корпус 1 выполнен сборным, состоящим из верхнего корпуса 13 и нижнего корпуса 14 с роликами 5. Верхний 13 и нижний 14 корпусы соединены между собой с возможностью только осевого перемещения навстречу без разгерметизации центрального канала 2. Толкатель 12 жестко соединен с нижней частью верхнего корпуса 13, который также оснащен поршнем 15, а сверху - упором 16. Нижний корпус 14 сверху оснащен гидроцилиндром 17, в котором установлен поршень 15 верхнего корпуса 13. Между упором 16 верхнего корпуса 13 и гидроцилиндром 17 установлена пружина сжатия 18. Надпоршневая полость 19 гидроцилиндра 17 соединена с центральным каналом 2. Для исключения несанкционированного срабатывания устройства при спуске в горизонтальные скважины 20 или скважины 20 со сложным профилем гидроцилиндр 17 может быть зафиксирован в транспортном положении относительно верхнего корпуса 13 подпружиненным внутрь фиксатором 21, взаимодействующим с центральным каналом 2 при помощи радиального отверстия 22. Для исключения проворота верхнего корпуса 13 относительно нижнего 14 нижняя наружная часть верхнего корпуса 13 ниже поршня выполнена в виде шестигранника 23 (см. фиг.1 и 4), взаимодействующего с внутренним шестигранником 24 нижней части гидроцилиндра 17 (см. фиг.1 и 4).
Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнениями 25 (см. фиг.1), 26, 27 и 28.
Устройство работает следующим образом:
Устройство в сборе в составе скважинного оборудования (на фиг. не показано), с которым соединяется резьбами 3 и 3' (см. фиг.1), спускают в скважину 20 (см. фиг.1 и 2) до расширяемого устройства 29 (например: в виде предварительно установленного в расширении 30 открытого ствола скважины 20 профильного перекрывателя). После чего создают поток жидкости по центральному каналу 2 и придают вращение корпусу 1. За счет соединения наружного шестигранника 23 (см. фиг.1 и 4) верхнего корпуса 13 и внутреннего шестигранника 24 гидроцилиндра 17 нижнего корпуса 14 (см. фиг.1) вся конструкция вращается синхронно. При этом перепад давлений, образующийся между давлениями внутри скважины 20 и внутри центрального канала 2 при потоке жидкости, приводит к тому, что фиксатор 21 (см. фиг.1 и 2) через отверстие 22 поджимается наружу, освобождая гидроцилиндр 17 от верхнего корпуса 13. В результате давление, передающееся из центрального канала 2 в надпоршневую полость 19 гидроцилиндра 17, поднимает гидроцилиндр 17 относительно поршня 15, сжимая находящуюся между упором 16 и гидроцилиндром 17 пружину сжатия 18, а толкатель 12 выдвигает верхние концы 7 осей 6 вместе с роликами 5 из углублений 4, выбирая зазор 8 до минимальных размеров, при этом нижние концы 9 повернутся на шарнирах 11 в опорах 10. Оси 6 поворачиваются в плоскости F (см. фиг.3), проходящей через продольные геометрические оси корпуса 1 и роликов 5, переходя в рабочее положение.
Далее устройству придают поступательное движение вниз, в результате под действием роликов 5 (см. фиг.2) расширяемое устройство 29 (см. фиг.5) из первоначального состояния в скважине 20 развальцовывается плотно по расширению 30 (см. фиг.6) открытого ствола скважины 20. При этом для выдвижения роликов 5 (см. фиг.2) используется не только перепад давления в надпоршневой полости 19 гидроцилиндра 17, но и вес скважинного оборудования расположенного над устройством, исключая несанкционированное сложение роликов 5 (см. фиг.1) в транспортное положение. В результате получается равномерное по всей длине развальцовывание расширяемого устройства 29 (см. фиг.2 и 6).
После завершения развальцовки циркуляцию жидкости по центральному каналу 2 (см. фиг.2) прекращают, под действием пружины 18, опирающейся на упор 16, гидроцилиндр 17 с нижним корпусом 14 отжимается вниз (автоматический возврат), возвращая устройство в транспортное положение (см. фиг.1), толкатель 12 перестает поджимать верхние концы 7 осей 6 роликов 5 наружу. В случаях заклинивания роликов
5, когда для возврата в транспортное положение усилий пружины 18 не хватает, скважинное оборудование приподнимают вместе с верхним корпусом 13 и толкателем 12, относительно нижнего корпуса 14 заклиненного роликами в скважине 20 (принудительный возврат), возвращая устройство в транспортное положение. В транспортном положении верхний корпус 13 фиксируется относительно гидроцилиндра 17, пружинным фиксатором 21, который при совмещении с отверстием 22 в него заходит. В случаях, когда ролики 5 несанкционированно расходятся, то под действием внешних усилий, которые исходя из конструктивной формы роликов 5 всегда имеют радиальную составляющую, направленную во внутрь, ролики 5 возвращаются в транспортное положение, исключая заклинивания устройства в скважине 20.
Конструкция предлагаемого устройства для развальцовки труб в скважине позволяет повысить надежность и работоспособность устройства за счет исключения аварийных ситуаций при извлечении оборудования и улучшить качество выполнения операций развальцовки за счет равномерности развальцовки по всей длине расширяемого устройства.