УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗВАЛЬЦОВКИ ТРУБ В СКВАЖИНЕ

Предложение относится к бурению и капитальному ремонту скважин и предназначено, в частности, для развальцовывания расширяемых устройств из расширяемых труб при установке их в скважинах.
Известно «Устройство для развальцовки труб» (патент 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 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 геометрические оси корпуса и роликов.
Недостатком данного аналога являются:
- ограниченная возможность применения, так как внешний диаметр окружности, описываемый вокруг роликов, которые не регулируются по вылету, не может быть больше диаметра скважины;
- 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, выбирают максимально приближенным диаметру скважины;
- необходимы высокие осевые нагрузки в процессе развальцовки труб;
- высокие радиальные нагрузки непосредственно на оси, значительно сокращающие срок их службы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для развальцовки труб в скважине» (патент 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, при этом, 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 размещен гидравлический кольцевой поршень, подпружиненный в осевом направлении и имеющий толкатели, взаимодействующие с верхними концами роликов.
Недостатками устройства являются:
- сложность изготовления и, как следствие, высокие материальные затраты на изготовление;
- необходимы высокие осевые нагрузки в процессе развальцовки труб;
- высокие радиальные нагрузки непосредственно на оси, значительно сокращающие срок их службы.
Технической задачей полезной модели является снижение осевых нагрузок на корпус и радиальных нагрузок на оси роликов в процессе работы, а также упрощение конструкции устройства и, как следствие, снижение материальных затрат на изготовление, ремонт и эксплуатацию.
Техническая задача решается устройством для развальцовки труб скважине, включающим корпус с центральным каналом и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики с осями, а в центральном канале корпуса размещен кольцевой поршень, подпружиненный в осевом направлении, а также резьбу для соединения со скважинным оборудованием.
Новым является то, что ролики жестко соединены с осями, верхние и нижние концы которых установлены в корпусе с возможность вращения и ограниченного радиального перемещения, при этом корпус выше углублений, в которые установлены ролики снабжен внутренней кольцевой выборкой, в которой размещена цилиндрическая ступень, выполненная на наружной поверхности кольцевого поршня, при этом внутрь кольцевого поршня с возможностью взаимодействия герметично установлена полая втулка, причем кольцевой поршень подпружинен вверх относительно полой втулки и связан с ним шпоночным соединением, при этом внутренняя поверхность корпуса и верхний торец цилиндрической ступени кольцевого поршня образуют гидравлическую камеру, сообщенную с внутренним пространством полой втулки радиальными отверстиями, выполненными в полой втулке, причем корпус и полая втулка имеют возможность ограниченного осевого перемещения относительно кольцевого поршня в рабочем положении, при этом снаружи кольцевого поршня ниже цилиндрической ступени выполнена коническая поверхность, взаимодействующая с поверхностью роликов, причем резьба для соединения устройства со скважинным оборудованием выполнена на верхнем конце полой втулки.
На фигуре изображено устройство с частичным продольным разрезом в транспортном
положении.
Устройство для развальцовки труб в скважине содержит корпус 1 с центральным каналом 2 и углублениями 3 на наружной поверхности 4, в которых размещены ролики 5 с верхними 6 и нижними 6' осями. В центральном канале 2 корпуса 1 размещен кольцевой поршень 7.
Ролики 5, жестко соединены с верхними 6 и нижними 6' осями, которые установлены в корпусе 1 с возможность вращения и ограниченного радиального перемещения в пределах зазоров 8 и 8' соответственно. Корпус 1 выше углублений 4, в которые установлены ролики 5 снабжен внутренней кольцевой выборкой 9, в которую установлена цилиндрическая ступень 10, выполненная на наружной поверхности кольцевого поршня 7. Внутрь кольцевого поршня 7 с возможностью взаимодействия установлена полая втулка 11.
Кольцевой поршень 7 подпружинен посредством пружины 12 вверх относительно полой втулки 11 и связан с ним шпоночным соединением 13, состоящим из шпонки 14 и шпоночного паза 15.
Внутренняя поверхность корпуса 1 и верхний торец цилиндрической ступени 10 кольцевого поршня 7 образуют гидравлическую камеру 16, сообщенную с внутренним пространством 17 полой втулки 11 радиальными отверстиями 18, выполненными в полой втулке 11. Корпус 1 и полая втулка 11 имеют возможность осевого перемещения относительно кольцевого поршня 7 в рабочем положении. Снаружи кольцевого поршня 7 ниже цилиндрической ступени 10 выполнена коническая поверхность 19, взаимодействующая с поверхностью роликов 5.
На верхнем конце кольцевого поршня 7 выполнена резьба 20 для соединения устройства со скважинным оборудованием (на фигуре не показано).
С целью исключения несанкционированных перетоков жидкости в процессе работы устройства, сопрягаемые поверхности снабжены уплотнительными элементами 21, 22 и 23.
Устройство для развальцовки труб в скважине работает следующим образом.
В скважину (на фигуре не показано) в интервал установки (на фигуре не показано) спускают расширяемые трубы, в которых создают избыточное давление, предварительно прижимая их к стенкам или к обсадной колонне (на фигуре не показаны) скважины.
Далее устройство в сборе при помощи резьбы 20 корпуса 1 (см. фигуру) соединяют со скважинным оборудованием и колонной труб (на фигуре не показано).
Далее устройство на колонне труб спускают в скважину до интервала установки расширяемой трубы, при этом колонна труб заполняется скважинной жидкостью через внутреннее пространством 17 полой втулки 11. По достижении устройством верхнего конца
расширяемых труб колонну труб (на фигуре не показано) начинают вращать при одновременном создании осевой нагрузки и промывки полости колонны труб и внутреннего пространства 17 (см. фигуру) полой втулки 11 закачкой жидкости.
В процессе закачки жидкость через радиальные отверстия 18 полой втулки 11 попадает в гидравлическую камеру 16. Подачу жидкости в колонну труб и соответственно во внутреннее пространство 17 полой втулки 11 увеличивают, при этом за счет сужения внутреннего пространства 17, выполненного внутри полой втулки 11 на ее нижнем конце давление жидкости в гидравлической камере 16 повышается. В результате полая втулка 11 с корпусом 1, и находящимися на корпусе 1 роликами 5 перемещается вверх относительно находящегося неподвижно кольцевого поршня 7, при этом шпонка 14 перемещается вниз по шпоночному пазу 15 шпоночного соединения 13, а полая втулка 11 передает вращение на кольцевой поршень 7.
Одновременно с этим пружина 13 сжимается, а кольцевой поршень 7 своей цилиндрической ступенью 10 смещается вниз в пределах внутренней кольцевой выборки 9 корпуса 1, при этом кольцевой поршень 7 своей конической поверхностью 19, воздействует на ролики 5, которые осями 6 и 6' смещаются радиально наружу в пределах зазоров 8 и 8' относительно корпуса 1. В результате ролики 5 занимают рабочее положение. Вращение колонны труб продолжают, при этом ролики 5, вращаясь в углублениях 4 корпуса 1, взаимодействуют с расширяемой трубой, которую по всей длине плотно и герметично прижимают к стенке скважины или к обсадной колонне. Ролики 5 взаимодействуют с конической поверхностью 19 кольцевого поршня 7, вращаясь вокруг своих верхней 6 и нижней 6' осей благодаря вращению кольцевого поршня 7, причем корпус 1 остается неподвижным.
По окончании развальцовывания закачку жидкости в колонну труб прекращают, и соответственно давление жидкости во внутреннем пространстве 17 кольцевого поршня 7 и гидравлической камере 16 резко снижается, при этом полая втулка 11 и корпус 1 с находящимися в нем роликами 5 за счет возвратной силы пружины 13 перемещаются вниз до взаимодействия полой втулки 11 с кольцевым поршнем 7, занимая транспортное положение, при этом шпонка 14 перемещается вверх по шпоночному пазу 15 шпоночного соединения 13, а ролики 5 перемещаются вниз относительно конической поверхности 15 кольцевого поршня 7, а также смещаются радиально внутрь, занимая транспортное положение.
Благодаря тому, что ролики 5 в процессе раскатки расширяемой трубы взаимодействуют с конической поверхностью 19 кольцевого поршня 7, одновременно вращаясь в разных направлениях, при этом корпус 1 остается не подвижным, что
обеспечивает снижение осевых нагрузок на корпус и радиальных нагрузок на оси роликов в процессе работы.
Кроме того, устройство имеет простую конструкцию что позволяет снизить материальные затраты на изготовление, ремонт и эксплуатацию.