РАСШИРИТЕЛЬ СУЖЕННЫХ ТРУБ
NARROW PIPE EXPANDER

Область техники
Настоящее изобретение относится к расширителю суженных труб, который, в частности, предназначен для восстановления деформированных участков обсадных труб или отремонтированных труб и может применяться для восстановления деформированных обсадных труб в глубоких скважинах на нефтепромыслах.
Предпосылки создания изобретения
В процессе эксплуатации подземных нефтяных, газовых и водных скважин вследствие коррозии, перемещений земной коры и других процессов часто возникает деформация, износ и уменьшение проходимости обсадных труб или отремонтированных труб, что приводит к нарушениям нормальной работы нефтяных скважин. При традиционном ремонте труб применяются в основном такие технологии, как восстановление формы трубы грушеобразным инструментом, фрезерное и взрывное восстановление формы. Технология с использованием грушеобразного инструмента включает спуск данного инструмента на кессоне в деформированные места обсадных труб и их расширение посредством ударов. Такая технология имеет недостаток, состоящий в том, что упругая деформация приводит к отскоку расширенных обсадных труб и получению внутреннего диаметра обсадной трубы менее стандартного диаметра. При использовании фрезерной технологии для правки деформированных труб шлифование или фрезерование труб может привести к повреждению обсадных труб. При использовании вышеуказанных двух технологий существует общий недостаток, заключающийся в необходимости многократного съема кессона, требующего значительных трудовых затрат. При использовании взрывной технологии необходимо размещать взрывчатые вещества в деформированные места обсадных труб, воспламенять взрывчатые вещества и взрывать деформированные обсадные трубы, что может привести к их повреждению.
Заявитель настоящего изобретения в патентной заявке Китая № 200620039368. X раскрыл один вид головки расширителя суженных труб. Эта головка размещена в кожухе с конусобразной головкой, который имеет радиальные цилиндрические отверстия с размещенными в них маленькими стальными шариками. В кожухе расположены большие стальные шары и прокладки, и в нижней части кожуха установлены пружины. При преодолении толкающей силой давления пружины шарики, находящиеся спереди больших шаров, вытесняются наружу большими шарами в деформированные места обсадной трубы и расширяют их для восстановления диаметра обсадных труб.
Такие головки расширителя, успешно используемые при ремонте некоторых скважин, частично обеспечили хорошее восстановление труб и сокращение затрат.
Однако указанная известная расширительная головка может легко ломаться при расширении в связи с приложением значительного давления на маленькие стальные шары, при этом внутренняя структура кожуха состоит из больших стальных шаров и подкладок, и напряжение концентрируется на внутренней неплотной структуре головки расширителя.
В патенте США № 6702030В2 раскрыт расширитель труб, имеющий металлический корпус с включенными в него стальными шариками под землей подвергается действиям сил разных направлений, которые легко его искажают, деформируют и разрушают. В одном раскрытом в патенте варианте выполнения все стальные шары расположены в одной конической поверхности, а не в различных наклонных и изогнутых поверхностях на цилиндрическом корпусе, что препятствует действию расширителя труб при деформации корпуса в связи с тем, что он не может использовать больший радиус кривизны, формируемый более длинным цилиндрическим корпусом.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является создание расширителя суженных труб, обеспечивающего эффективное их расширение, способного многократно использоваться и имеющего единую и неразрушаемую конструкцию оправки.
Согласно изобретению создан расширитель суженных труб, содержащий трубчатый корпус с конической головкой и размещенную в нем оправку, множество радиальных отверстий, выполненных в стенке корпуса, и множество стальных шаров, расположенных в отверстиях с возможностью перемещения в направлении, параллельном оси корпуса и выступающих из корпуса.
Оправка может иметь множество канавок, соответствующих отверстиям в стенке корпуса и имеющих, каждая, коническую, наклонную или изогнутую поверхность для удержания стального шара.
Поверхность канавок может быть выполнена так, что стальные шары, размещенные в отверстиях стенки корпуса, больше выступают из корпуса при их перемещении от головки корпуса, чем при их обратном перемещении к головке.
Корпус и оправка могут быть посажены плотно или с натягом.
Отверстия в стенке корпуса могут быть расположены в шахматном порядке.
Вышеописанный расширитель имеет следующие преимущества.
При введении расширителя в трубу и его контакте с деформированным участком трубы стальные шары автоматически перемещаются вверх для осуществления расширения данного участка трубы без приложения дополнительного давления, что обеспечивает экономию энергии.
Единая оправка способствует увеличению прочности расширителя и обеспечивает возможность его многократного использования без разрушения.
Диаметр восстановленной трубы не является меньшим, чем стандартный диаметр, что обеспечивает автоматическое нахождение расширителем прохода и его поворот при изгибе трубы.
Ниже приведено подробное описание варианта выполнения настоящего изобретения со ссылками на приложенный чертеж, иллюстрирующий вид в сечении расширителя суженных труб согласно настоящему изобретению.
Расширитель суженных труб содержит наружный трубчатый корпус 2 с конической головкой, оправку 3, расположенную в корпусе 2, и стальные шары 4, размещенные в радиальных цилиндрических отверстиях 21, выполненных в стенке корпуса. Шары 4 выступают из корпуса 2 и способны свободно перемещаться в направлении, противоположном направлению К, от позиции А (вблизи головки) к позиции В (от головки).
Оправка 3 имеет канавки 31, соответствующие отверстиям 21 корпуса 2. Нижняя поверхность канавок 31 является изогнутой. Стальные шары 4 перемещаются в отверстиях 21 и поддерживаются в них данной изогнутой поверхностью. Стальные шары 4 выступают наружу из корпуса 2 в позиции В в большей степени, чем в позиции А.
Корпус 2 и оправка 3 плотно прилегают друг к другу или посажены с натягом.
Стальные шары 4 и отверстия 21 расположены в корпусе 2 в шахматном порядке.
Расширитель вводится в расширяемую трубу в направлении К. Когда труба препятствует движению вперед расширителя, стальные шары 4 перемещаются в направлении, противоположном направлению К, для непосредственного расширения трубы. При прохождении корпуса 2 через расширяемую трубу стальные шары перемещаются вниз в направлении К для возвращения к первоначальному положению.
Расширитель соединен гибким образом с соединителем 1 для обеспечения возможности автоматического поворота расширителя на угол в пределах до 90 градусов относительно направления K и для автоматического нахождения прохода при контакте с изгибом расширяемой трубы.
При перемещении расширяемой трубы в направлении К и препятствовании прохождению расширителя вперед стальные шары 4 первоначально соприкасаются с расширяемой трубой в связи с их выступанием из корпуса 2 и продолжают перемещаться вверх по изогнутой поверхности в направлении, противоположном направлению К, под действием силы трения между ними. В процессе перемещения стальные шары 4 осуществляют расширительные движения и непосредственно расширяют внутреннюю стенку трубы. Когда корпус проходит через расширяемую трубу, шары перемещаются вниз в направлении К для возвращения к первоначальному положению.