Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗВАЛЬЦОВКИ ТРУБ В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено, в частности, для развальцовывания профильных труб при их установке в скважинах.

Известен «Развальцовыватель труб» (а.с. СССР №1518995, B21D 39/10, опубл. Бюл. №10 от 10.04.1995 г.), содержащий размещенный в полом корпусе конусный опорный ролик, а также расположенные равномерно по окружности с возможностью взаимодействия с опорным роликом конусные вальцующие ролики со средствами удерживания их от выпадения, при этом вершины конусов роликов обращены в ту же сторону, что и вершина конуса опорного ролика, при этом с целью повышения надежности и расширения технологических возможностей путем обеспечения развальцовки длинномерных труб он снабжен жестко закрепленным в корпусе упорным подшипником, опорный ролик зафиксирован в корпусе от осевого перемещения посредством упорного подшипника, средства удержания от выпадения вальцующих роликов выполнены в виде упорных подшипников с каналами, при этом опорный ролик и упорный подшипник выполнены с продольными сквозными канавками, сообщающимися с полостью корпуса и каналами упорных подшипников для подачи охлаждающей среды.

Недостатками данного устройства являются:

- невозможность получения внутреннего проходного канала с диаметром, превышающим номинальный диаметр скважины, при установке профильных труб в потай за счет отсутствия возможности поворота осей с роликами в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов;

- быстрый износ опорного и вальцующих роликов при работе устройства из-за проскальзывания роликов относительно друг друга при развальцовывании некруглых или искривленных труб, что может вызвать уменьшение диаметра проходного канала и затруднить в дальнейшем прохождение бурильного инструмента ниже места установки профильных труб.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является «Устройство для развальцовки труб в скважине» (патент РФ №2235849, E21B 29/10, опубл. Бюл. №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, при этом величина радиального зазора между корпусом и верхними концами осей роликов приблизительно равна разности диаметра скважины и внутреннего диаметра трубы после ее развальцовки.

Недостатками этого устройства являются:

- высокие требования к точности изготовления и взаимному расположению толкателей и осей роликов, т.к. ролики после вывода их в рабочее положение должны находиться на одной описанной окружности;

- отсутствие синхронности при работе роликов при развальцовывании некруглых или искривленных труб, когда одни из них могут вращаться, а другие проскальзывать относительно развальцовываемых труб, что может привести к неравномерному износу роликов и выходу из строя устройства. Технической задачей предлагаемого устройства является увеличение ресурса роликов, а также возможность качественно развальцовывать некруглые или искривленные профильные трубы за счет исключения проскальзывания роликов при работе устройства.

Техническая задача решается устройством для развальцовки труб в скважине, включающим корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях, нижние концы которых установлены в опорах, размещенных в корпусе в шарнирах с возможностью поворота их в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов, а верхние концы закреплены в радиальных проточках корпуса с возможностью ограниченного перемещения наружу, а в центральном канале корпуса размещен подпружиненный в осевом направлении гидравлический кольцевой поршень с толкателем, имеющим наружную конусную поверхность.

Новым является то, что ролики по наружной поверхности оснащены выборками, а толкатель размещен снизу поршня с возможностью вращения и взаимодействия изнутри с наружной поверхностью роликов своей конусной поверхностью, имеющей выступы под выборки роликов.

На фиг.1 изображено устройство для развальцовки труб в скважине в транспортном положении (разрез), на фиг.2 - устройство при развальцовке труб в скважине, на фиг.3 - вид А на фиг.1, на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2.

Устройство для развальцовки труб в скважине (фиг.1) состоит из корпуса 1 с центральным каналом 2, резьб 3 для соединения со скважинным оборудованием и углублениями 4 на наружной поверхности, в которых размещены конические вальцующие ролики 5, установленные на осях 6. При этом нижние концы 7 осей 6 размещены в шарнирах 8, установленных в опорах 9 так, что оси 6 с роликами 5 можно отклонять от корпуса 1 в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса 1 и роликов 5, и извлекать из шарниров 8 в случае их замены. Верхние концы 10 осей 6 закреплены с помощью втулки 11 в радиальных проточках 12 корпуса 1 с возможностью ограниченного перемещения наружу. Центральный канал 2 корпуса 1 содержит подпружиненный, благодаря пружине 13, гидравлический кольцевой поршень 14 с толкателем 15, имеющим наружную конусную поверхность 16.

При этом ролики 5 (фиг.3, 4) по наружной поверхности оснащены продольными или смещенными, с целью увеличения эффекта «ввинчивания» (внедрения роликов в раздаваемую трубу по винтовой линии), под углом α выборками 17. Толкатель 15 (фиг.1, 4) размещен при помощи полой оси 18 снизу поршня 14 (фиг.1) соосно центральной оси корпуса 1 с возможностью вращения и взаимодействия изнутри с наружной поверхностью роликов 5, при выведении их в рабочее положение, своей конусной поверхностью 16, имеющей выступы 19 (фиг.4) под выборки 17 роликов 5.

Устройство работает следующим образом.

В предварительно расширенный интервал 20 (фиг.1) (зона осложнения бурения) скважины 21 спускают профильные трубы 22 и расширяют их созданием внутреннего гидравлического давления до прижатия их стенок к стенке расширенного участка 20 скважины 21. Затем устройство при помощи резьб 3 корпуса 1 соединяют с колонной бурильных труб (не показано), в составе с которыми спускают в скважину 21. По достижении устройством верхнего конца труб 22 колонну бурильных труб начинают вращать при одновременном создании осевой нагрузки и промывки полости труб и устройства через центральный канал 2 корпуса 1 закачкой жидкости.

При этом под действием перепада давления гидравлический кольцевой поршень 14 (фиг.2), сжимая пружину 13, перемещается вниз и, воздействуя через упорный подшипник 23 на толкатель 15, перемещает его вдоль полой оси 18 до взаимодействия своей наружной конусной поверхностью 16 с наружной поверхностью роликов 5, выводя их в рабочее положение. При этом выступы 19 (фиг.4) на конусной поверхности 16 (фиг.2) толкателя 15 входят в зацепление с выборками 17 (фиг.4) на наружной поверхности роликов 5 (фиг.2).

При дальнейшем вращении колонны бурильных труб происходит выправление недожатых гидравлическим давлением стенок труб 22 (фиг.1) до плотного прижатия их к стенкам расширенного участка 20 скважины 21. Нагрузки, воздействующие на вальцующие ролики 5 при этом передаются на толкатель 15, заставляя его совершать вращательное движение вокруг центральной оси корпуса 1. Благодаря взаимодействию выборок 17 (фиг.4) роликов 5 с выступами 19 толкателя 15 исключается проскальзывание роликов 5 относительно развальцовываемых труб 22 (фиг.2), позволяя уменьшить осевую нагрузку на устройство и развальцовываемые им трубы 22.

По окончании развальцовывания колонну бурильных труб с устройством поднимают из скважины.

Предлагаемое устройство благодаря наличию на вальцующих роликах выборок, взаимодействующих с ответными выступами на толкателе, позволяет производить развальцовку труб без проскальзывания роликов, что значительно увеличивает ресурс роликов и позволяет более качественно развальцовывать профильные трубы, в том числе имеющие некруглые или искривленные поверхности.