Устройство для развальцовки труб
PIPE FLARING DEVICE

Изобретение относится к бурению и капитальному ремонту скважин и предназначено, в частности для развальцовывания труб при их установке в скважине.
Известно устройство для развальцовки продольногофрированных труб (патент RU № 51658, МПК Е21В 29/10, опубл. 27.02.2006 г., бюл. № 6), включающее корпус с центральным каналом, фиксатором, муфтовой и ниппельной резьбами для соединения со скважинным оборудованием и сверлениями или канавками в стенке корпуса, в которых размещены ролики, установленные на наклонных по отношению к оси корпуса осях с зазором между их боковой поверхностью и стенками сверлений или канавкой, при этом один конец оси роликов закреплен в корпусе разъемно, при этом второй конец оси роликов закреплен в корпусе фиксатором корпуса, выполненным в виде втулки, ввинченной в муфтовую резьбу корпуса и приспособленной для соединения со скважинным оборудованием, причем количество роликов некратно количеству продольных гофр труб.
Недостатками устройства являются:
- невозможность прохождения устройства после установки продольногофрированных труб при перекрытии зон осложнений и обвалов, так как в суженных участках скважины происходит недовыправление труб и, как следствие повышенный износ роликов устройства, приводящий к потере описанного диаметра или заклиниванию устройства в скважине;
- отсутствие переменного рабочего диаметра устройства по роликам, что не позволяет устанавливать продольногофрированные трубы «впотай», когда внутренний диаметр установленных труб равнялся бы внутреннему диаметру скважины.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для развальцовки труб (патент RU № 60599, МПК Е21В 29/10, опубл. 27.01.2007 г., бюл. № 3), содержащее корпус и установленную на нем на наклонной цапфе с возможностью вращения оправки, наружная поверхность которой образована сопряженными между собой чередующимися участками поверхности шара и фигурными поверхностями, причем фигурные поверхности образованы боковыми поверхностями цилиндров, оси которых расположены в перпендикулярной к оси оправки плоскости, причем цапфа оснащена замковым механизмом, фиксирующим оправку в транспортном положении, причем в транспортном положении оправка оснащена цилиндрической наружной выборкой, соосной оси корпуса, максимальный диаметр которой на 2-3 % меньше диаметра поверхности шара оправки, причем замковый механизм выполнен в виде срезного элемента.
Недостатками устройства являются:
- высокая вероятность заклинивания устройства при извлечении из скважины, так как не обеспечивается фиксация устройства в транспортном положении после развальцовки труб;
- невозможность развальцовывания двух и более отдельно установленных в скважине участков обсадных труб за одну спускоподъемную операцию, так как из-за невозможности фиксации устройства в транспортном положении затруднен его вход в последующий участок недоразвальцованных труб.
Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей устройства, что позволило бы фиксировать его в транспортном положении при прохождении узких зон внутри расширяемых труб и при извлечении из скважины за счет применения специального замкового механизма, срабатывающего от избыточного гидравлического давления.
Техническая задача решается устройством для развальцовки труб, содержащим корпус и установленную на нем на наклонной цапфе с возможностью вращения оправку, наружная поверхность которой образована сопряженными между собой чередующимися участками поверхности шара и фигурными поверхностями, цапфа оснащена замковым механизмом, фиксирующим оправку в транспортном положении, причем в транспортном положении оправка оснащена цилиндрической наружной выборкой, соосной оси корпуса, максимальный диаметр которой меньше диаметра поверхности шара оправки.
Новым является то, что замковый механизм выполнен в виде подвижного запорного штока, расположенного в промывочном отверстии корпуса и завинченного сверху в поршень и вставленного снизу в проточку, выполненную в торцевой поверхности оправки, при этом подпружиненный вниз поршень оснащен проточкой под пружину, промывочным каналом и установлен в переводник, свинченный с корпусом, причем в верхней части переводник оснащен втулкой, ограничивающей движение поршня вверх, а выше втулки корпус оснащен резьбой для соединения с колонной труб.
На фиг. 1 показано устройство в транспортном положении.
На фиг. 2 – устройство в рабочем положении, установленное гидравлическим давлением.
Устройство для развальцовки труб содержит корпус 1 (фиг. 1) с наклонной цапфой 2, на которой установлена с возможностью вращения оправка 3. Наружная поверхность оправки 3 образована сопряженными между собой чередующимися участками поверхности шара 4 диаметром D2 (фиг. 2) и фигурными поверхностями, образованными боковыми поверхностями цилиндров 5 (фиг. 1), оси которых перпендикулярны оси оправки 3.
Цапфа 2 оснащена замковым механизмом 6, фиксирующим оправку 3 в транспортном положении, причем в транспортном положении оправка 3 оснащена цилиндрической наружной выборкой 7, соосной оси корпуса 1, максимальный диаметр D которой меньше диаметра D2 поверхности шара 4 оправки 3.
Замковый механизм 6 выполнен в виде подвижного запорного штока 8, расположенного в промывочном отверстии 9 корпуса 1 и завинченного сверху в поршень 10 с уплотнительными кольцами 11. Причем шток 8 снизу вставлен в проточку 12, выполненную в торцевой поверхности 13 оправки 3. Подпружиненный вниз, благодаря пружине 14 поршень 10 оснащен проточкой 15 под пружину 14, промывочным каналом 16 и установлен в переводник 17, свинченный с корпусом 1. В верхней части переводник 17 оснащен втулкой 18 с уплотнительным кольцом 19, ограничивающей движение поршня 10 вверх, выше втулки 18 корпус 1 оснащен резьбой 20 для соединения с колонной бурильных труб (на фигуре не показана).
Работает устройство следующим образом.
Устройство соединяют с колонной труб и спускают в скважину (на фиг. не показана) в диапазон установки обсадных труб (на фигуре не показаны), которые необходимо развальцевать. Так как диаметр D устройства в транспортном положении благодаря цилиндрической выборке 7 меньше диаметра скважины и внутреннего диаметра обсадных труб, то исключены осложнения при спуске устройства в скважину.
При достижении зоны сужения обсадных труб внутри колонны бурильных труб создают избыточное гидравлическое давление, при этом поршень 10 (фиг. 2) замкового механизма 6, благодаря уплотнительным кольцам 11 и 19, перемещается вверх вместе со штоком 8, сжимая пружину 14. Проточка 12 в торцевой поверхности 13 оправки 3 освобождается от штока 8 замкового механизма 6 и оправка 3 больше не фиксируется в транспортном положении.
Далее придают устройству вращательно-поступательное движение и начинают развальцовку обсадных труб с помощью оправки 3, которая вращается вокруг оси цапфы 2, взаимодействуя поверхностями шара 4 (диаметром D2) со стенками обсадных труб, расширяя их в радиальном направлении и плотно прижимая к стенкам скважины.
При этом промывочная жидкость свободно проходит через промывочный канал 16 поршня 10 и промывочное отверстие 9 корпуса 1, вынося весь шлам на поверхность по затрубному пространству.
После развальцовки обсадных труб, сбрасывают гидравлическое давление внутри колонны бурильных труб и извлекают устройство из скважины, или спускают ниже и продолжают развальцовку следующей секции обсадных труб.
При этом оправка 3 устройства, взаимодействуя со стенками скважины, вращается до срабатывания замкового механизма 6, т.е. пружина 14, упираясь в неподвижную втулку 18, воздействует на поршень 10 со штоком 8 до взаимодействия штока 8 с проточкой 12 в торцевой поверхности 13 оправки 3. Таким образом оправка 3 фиксируется в транспортном положении (диаметром D), позволяя свободно перемещать устройство по всей длине скважины.
Предложенное устройство обладает большими технологическими возможностями и большей надежностью за счет возможности фиксации его в транспортном положении при прохождении узких зон внутри расширяемых труб и при извлечении из скважины за счет применения специального замкового механизма, подпружиненного в сторону вращающейся оправки и срабатывающего от избыточного гидравлического давления, что позволяют исключить дополнительные подъемы оборудования, повысить качество и снизить затраты на строительство скважины.