УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗВАЛЬЦОВКИ ТРУБ В СКВАЖИНЕ
DEVICE FOR EXPANSION OF PIPES IN WELL

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для развальцовки труб, устанавливаемых в скважинах.
Известно «Устройство для развальцовки труб в скважине» (патент на ПМ РФ №58155, Е21В 29/10, опубл. бюл. №31 от 10.11.2006 г.), включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики с осями, а в центральном канале корпуса размещен гидравлический кольцевой поршень, подпружиненный в осевом направлении, при этом ролики жестко соединены с осями, верхние и нижние концы которых установлены в корпусе с возможностью вращения и ограниченного радиального перемещения, при этом поршень выполнен коническим с возможностью взаимодействия изнутри с поверхностью роликов.
Недостатком устройства является возможность возникновения аварийных ситуаций в виде прихватов и заклинивания инструмента, так как при снятии давления поршень, зажатый цилиндрическими роликами, не возвращается в транспортное положение, и, как следствие, возможность повреждения устройства и вальцуемых труб при подъеме, так как диаметр развальцованных труб на 0,5-1% меньше диаметра, описанного вокруг роликов устройства.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для развальцовки труб» (патент на ПМ РФ №62967, Е21В 29/10, опубл. бюл. №13 от 10.05.2007 г.), содержащее полый стержень с муфтовой и ниппельной резьбами на концах, расположенный с возможностью вращения на средней части стержня, корпус с окнами, в которых под углом к оси стержня расположены ролики, взаимодействующие со стержнем и выполненные в виде цилиндров, которые оснащены в нижней части радиальными фасками, длина которых более чем в три раза меньше длины цилиндра, при этом средняя часть стержня выполнена в виде сужающегося книзу конуса, а корпус выполнен подпружиненным вверх и с возможностью ограниченного осевого перемещения вниз относительно средней части стержня.
Недостатками устройства являются:
- невозможность установки перекрывателя впотай, так как устройство, подпружиненное в рабочее положение, имеет тот же диаметр, что и диаметр скважины;
- возможность возникновения аварийных ситуаций и, как следствие, возможность повреждения устройства при спуске его в скважину, так как устройство при спуске находится в рабочем положении, при этом диаметр, описанный вокруг роликов, равен диаметру ствола скважины;
- изнашивание роликов как при спуске устройства в скважину, так и при подъеме устройства из-за контакта роликов о породу, так как корпус с роликами постоянно подпружинен в рабочее положение.
Технической задачей предлагаемого устройства является создание простой и надежной конструкции, позволяющей избежать аварийных ситуаций за счет возможности уменьшения описанного диаметра устройства как при спуске устройства в скважину, так и при его подъеме и качественно вальцевать трубы по всей их длине.
Техническая задача решается устройством для развальцовки труб в скважине, содержащим полый стержень с муфтовой и ниппельной резьбами на концах, расположенный с возможностью вращения на средней части стержня, корпус с окнами, в которых под углом к оси стержня расположены ролики, взаимодействующие со стержнем и выполненные в виде цилиндров, которые оснащены в нижней части радиальными фасками, средняя часть стержня выполнена в виде сужающегося книзу конуса, а корпус выполнен с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно средней части стержня.
Новым является то, что полый стержень выше сужающегося книзу конуса оснащен снаружи поршнем, вставленным с возможностью осевого перемещения вниз в гидроцилиндре, который соединен с корпусом сверху с возможностью вращения, при этом в гидроцилиндре изнутри выполнена проточка под фиксатор, подпружиненный наружу и установленный выше поршня в стержне, между стержнем и гидроцилиндром герметично установлен толкатель с возможностью продольного перемещения вниз и взаимодействия с фиксатором для прижатия его внутрь, а полость гидроцилиндра выше толкателя сообщена с центральным каналом полого стержня.
На фиг.1 изображено устройство с частичным продольным разрезом в транспортном положении.
На фиг.2 изображено устройство с частичным продольным разрезом в рабочем положении.
Устройство для развальцовки труб в скважине содержит полый стержень 1 (см. фиг.1) с муфтовой 2 и ниппельной 3 резьбами для соединения со скважинным оборудованием (не показано), расположенный с возможностью вращения на средней части 4 стержня 1, корпус 5 с окнами 6. В окнах 6 под углом к оси стержня 1 расположены ролики 7, взаимодействующие со стержнем 1. Ролики 7 выполнены в виде цилиндров 8, оснащенных в нижней части радиальными фасками 9. Средняя часть 4 стержня 1 выполнена в виде сужающегося книзу конуса. Корпус 5 выполнен с возможностью ограниченного осевого перемещения вверх относительно средней части 4 стержня 1. Полый стержень 1 выше его средней части 4 оснащен снаружи поршнем 10, вставленным с возможностью осевого перемещения вниз в гидроцилиндре 11, который соединен с корпусом 5 сверху с возможностью вращения накидной гайкой 12. В гидроцилиндре 11 изнутри выполнена проточка 13 под фиксатор 14, подпружиненный наружу пружинами 15 и установленный выше поршня 10 в стержне 1. Между стержнем 1 и гидроцилиндром 11 герметично установлен толкатель 16 с возможностью продольного перемещения вниз и взаимодействия с фиксатором 14 для прижатия его внутрь, а полость гидроцилиндра 17 выше толкателя 16 сообщена с центральным каналом полого стержня 1 отверстием 18.
Устройство работает следующим образом.
В скважину (не показана) в интервал установки на колонне труб (не показана) спускают расширяемые трубы (не показаны), в которых создают избыточное давление, предварительно прижимая их к стенкам или к обсадной колонне (не показаны) скважины. Далее устройство в сборе при помощи резьб 2 и 3 стержня 1 соединяют со скважинным оборудованием и спускают на колонне труб (не показаны) в скважину до интервала установки расширяемой трубы. При этом колонна труб заполняется скважинной жидкостью через полый стержень 1. Над расширяемой трубой создают избыточное давление жидкости через колонну бурильных труб в полом стержне 1. При этом избыточное давление воздействует на толкатель 16 и гидроцилиндр 11 через отверстие 18 и полость гидроцилиндра 17 (см. фиг.2). Толкатель 16 перемещается вниз, прижимая фиксатор 14 внутрь, выводя его из проточки 13 гидроцилиндра 11. При этом гидроцилиндр 11, соединенный с корпусом 5 с роликами 7 с возможностью вращения накидной гайкой 12, благодаря поршню 10 перемещается вверх. Ролики 7, взаимодействующие со средней частью 4 стержня 1, выполненной в виде сужающегося книзу конуса, раздвигаются в рабочее положение. Далее, одновременно с промывкой устройству придают вращательное и поступательное движение вниз. Ролики 7, вращаясь в окнах 6 корпуса 5, взаимодействуют с вальцуемой трубой, которую по всей длине плотно и герметично прижимают к стенке скважины или к обсадной колонне. При этом цилиндр 8 ролика 7 взаимодействует с конической средней частью 4 стержня 1, вращаясь вокруг нее вместе с корпусом 5. По окончании развальцовки промывку прекращают, избыточное давление стравливают. При подъеме колонны бурильных труб полый стержень 1 перемещается вверх, при этом фиксатор 14 под действием пружин 15 перемещается в проточку 13 гидроцилиндра 11, а благодаря конической средней части 4 стержня 1 диаметр, описанный вокруг роликов 7 устройства, становится меньше, что обеспечивает свободный выход устройства из развальцованной трубы.
Предлагаемая конструкция устройства является управляемой конструкцией за счет перепада давления и позволяет избежать аварийных ситуаций за счет возможности уменьшения описанного диаметра устройства как при спуске устройства в скважину, так и при его подъеме и качественно вальцевать трубы по всей их длине.