УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗВАЛЬЦОВКИ ТРУБ В СКВАЖИНЕ

Предложение относится к бурению скважин и предназначено, в частности, для развальцовывания устройств из профильных труб при установке их в скважинах.
Известно «Устройство для развальцовки труб в скважине» (патент РФ №2235849, 7 Е 21 В 29/10, опубл. Бюлл. №25 от 10.09.2004 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, размещенных в корпусе с помощью шарниров с возможностью поворота их в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов, верхние концы осей роликов установлены в корпусе с радиальным зазором, а в центральном канале корпуса размещен гидравлический кольцевой поршень, подпружиненный в осевом направлении и имеющий толкатели, взаимодействующие с верхними концами осей роликов».
Недостатками устройства являются:
- устройство не обеспечивает получение правильной цилиндрической формы развальцованных труб, особенно их концевых участков. Проходное сечение концевых участков профильных перекрывателей, например, принимало некую форму треугольников, вследствие недостаточной жесткости материала составляющих их труб. Это затрудняло последующие спуски в скважину буровых долот, и возникала необходимость повторного развальцовывания перекрывателя;
- преждевременный износ роликов вследствие истирания о стенки необсаженной скважины при спуске и подъеме устройства, особенно в наклонных и горизонтальных скважинах.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и количеству совпадающих существенных признаков является «Устройство для развальцовки труб в скважине» (патент РФ №2259462, Е 21 В 29/10, опубл. Бюлл. №24 от 27.08.2005 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 продольные геометрические оси корпуса и роликов, а корпус снабжен радиальными выступами, размещенными симметрично на его конической поверхности между роликами, при этом максимальный диаметр окружности, описанной вокруг выступов, приблизительно равен номинальному диаметру скважины в интервале установки развальцовываемых труб, причем, радиальные выступы корпуса выполнены в виде выпуклых сегментных пластин, изготовленных из твердосплавного материала и жестко закрепленных на корпусе.
Недостатками устройства являются:
- преждевременный износ сегментных пластин вследствие истирания их о стенки скважины при развальцовке профильных перекрывателей, при этом происходит уменьшение проходного сечения перекрывателя, что затрудняло последующие спуски в скважину бурового оборудования;
- высокий крутящий момент при развальцовке, так как между сегментными пластинами и стенкой профильного перекрывателя возникает трение скольжения при высоких удельных давлениях.
Технической задачей предлагаемого устройства являются:
- исключение трения скольжения при развальцовке профильных перекрывателей, как следствие, снижение крутящего момента при работе, действующего на корпус и на бурильные трубы, снижение износа сегментных пластин и роликов;
- возможность замены изношенных сегментных пластин и роликов и, как следствие, снижение материальных затрат на ремонт и эксплуатацию.
Техническая задача решается устройством для развальцовки труб в скважине, включающим 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 продольные геометрические оси корпуса и роликов, а корпус снабжен радиальными выступами, размещенными симметрично на его конической поверхности между роликами, причем радиальные выступы корпуса выполнены в виде выпуклых сегментных пластин, изготовленных из износостойкого материала и жестко закрепленных на корпусе.
Новым является то, что сегментные пластины выполнены съемными и оснащены по наружной поверхности выборками, в которых расположены дополнительные ролики из износостойкого материала с возможностью вращения.
На фиг.1 показано устройство в исходном положении перед началом развальцовки профильного перекрывателя; на фиг.2 - устройство в процессе развальцовывания профильного перекрывателя; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.2.
Устройство для развальцовки труб в скважине (фиг.1) содержит корпус 1 с центральным каналом 2 и резьбами 3 и 4 для соединения со скважинным оборудованием. В средней части корпуса 1 имеется коническая поверхность 5, в которой выполнены углубления 6, в которых размещены оси 7 с установленными на них коническими роликами 8. При этом верхние концы 9 осей 7 разъемно и с зазорами 10 закреплены с помощью втулки 11 в гнездах 12, а нижние 13 - в шарнирах 14, установленных в опорах 15 так, что оси 7 с роликами 8 можно отклонять от корпуса 1 в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса 1 и роликов 8, извлекать из шарниров 14 и заменять на новые. Опоры 15 крепят в корпусе 1 жестко, например, с помощью сварки. Для выведения роликов 8 из углублений 6 корпуса 1 в рабочее положение (фиг.2) устройство снабжено размещенным в центральном канале 2 гидравлическим кольцевым поршнем 16, подпружиненным в осевом направлении пружиной 17 и имеющим толкатели 18, взаимодействующие с верхними концами 9 осей 7. Корпус 1 имеет радиальные выступы в виде сегментных пластин 19 (фиг.1 и 3), выполненных съемными (например, крепятся с помощью резьбовой втулки), изготовленных из износостойкого материала и расположенных симметрично на конической поверхности 5 корпуса 1 между роликами 8. Сегментные пластины 19 оснащены выборками 20, в которых расположены дополнительные ролики 21 из износостойкого материала с возможностью вращения и извлечения при восстановлении работоспособности устройства после развальцовки.
Работа устройства поясняется на примере развальцовки профильных труб 22 при изоляции ими зоны поглощения бурового раствора (фиг.2, 4, 5).
Профильные трубы 22 спускают в предварительно расширенный интервал 23 (зона поглощения) скважины 24 и расширяют созданием внутреннего гидравлического давления до прижатия их стенок к стенке расширенного интервала 23 скважины 24 (фиг.1). Затем с помощью резьбы 3 устройство присоединяют к колонне бурильных труб (не показана) и спускают в скважину 24. По достижении устройством верхнего
конца профильных труб 22 колонну труб начинают вращать при одновременном создании осевой нагрузки и промывки полости труб и устройства через центральный канал 2 корпуса 1 закачкой жидкости. Под действием перепада давления кольцевой поршень 16, сжимая пружину 17, перемещается вниз до упора 25 и, воздействуя толкателями 18 на верхние концы 9 осей 7, выводит ролики 8 в рабочее положение (фиг.2). При дальнейшем вращении колонны бурильных труб недожатые давлением жидкости участки 26 (фиг.4) профильных труб 22 выправляются до плотного прижатия всей наружной поверхности их к стенкам расширенного участка 23 скважины 24 (фиг.5). При этом дополнительные ролики 21, установленные в выборках 20 пластин 19, также участвуют в процессе развальцовки труб 22, усиливая тем самым эффективность работы роликов 8 в процессе развальцовывания труб 22. Благодаря этому вся внутренняя поверхность труб 22 становится цилиндрической и повышается срок службы роликов 8.
По окончании развальцовывания профильных труб 22 колонну бурильных труб с устройством поднимают из скважины и, при необходимости, производят замену износившихся роликов 21 и 8.
Описанные усовершенствования позволяют повысить качество и надежность установки профильных труб в скважинах, что обеспечивает свободное прохождение бурильного инструмента через профильные перекрыватели при последующем бурении скважин. Кроме того, увеличивается продолжительность работы сегментных пластин и роликов и появляется возможность замены изношенных сегментных пластин и роликов и, как следствие, снижения материальных затрат на ремонт и эксплуатацию.