Результат интеллектуальной деятельности: РАЗВАЛЬЦЕВАТЕЛЬ-КАЛИБРАТОР

Изобретение относится к бурению и капитальному ремонту скважин и предназначено, в частности, для развальцовывания и калибрования расширяемых систем из профильных труб при установке их в скважинах.

Известно «устройство для развальцовки труб в скважине» (патент РФ №2268986, Е21В 29/10, опубл. Бюлл. №3 от 27.01.2006 г.), включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной конической 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, причем внизу корпус жестко соединен с технологической втулкой, оборудованной осевым каналом, имеющим проходное сечение меньше, чем у центрального канала, при этом выше технологической втулки и ниже осей роликов в корпусе расположен герметичный кольцевой цилиндр с поршнем, подпоршневая полость которого сообщается с центральным каналом корпуса выше осевого канала технологической втулки, причем оси дополнительно снабжены внутренними осевыми полостями, а между осями и роликами расположены втулки, установленные герметично с возможностью вращения относительно роликов и без возможности вращения относительно осей, при этом наружная поверхность втулок снабжена винтовыми канавками и параллельными лысками, ориентированными параллельно плоскости поворота оси и сообщающимися через внутренние осевые полости осей с надпоршневой полостью кольцевого цилиндра.

Недостатками данного устройства являются:

- возможность возникновения аварийной ситуации при засорении надпоршневой полости устройства или разрушении пружины, так как поршень и оси с роликами будут находиться в рабочем положении, что приведет к заклиниванию устройства при подъеме его из скважины;

- невысокое качество развальцовки, так как конструкция роликов с короткими цилиндрическими участками не позволяет получить строго цилиндрическую внутреннюю поверхность трубы - внутренняя поверхность трубы получается в виде многозаходной резьбы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и количеству совпадающих существенных признаков является «устройство для развальцовки труб» (патент РФ №65554, Е21В 29/10, опубл. Бюлл. №22 от 10.08.2007 г.), включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях и выполненные наборными из установленных расширяющимися последовательно вверх и бесступенчато друг над другом цилиндров с фасками, нижний конец оси соединен с корпусом с возможностью поворота в радиальной плоскости, а верхний конец оси выполнен с возможностью ограниченного перемещения внутрь, при этом верхний конец оси взаимодействует с толкателем, причем толкатель выполнен в виде подпружиненного снизу вверх кольцевого поршня, герметично размещенного в корпусе с возможностью осевого перемещения, причем надпоршневая полость кольцевого поршня сообщена с центральным каналом.

Недостатками данного устройства являются:

- возможность возникновения аварийной ситуации при засорении надпоршневой полости устройства или разрушении пружины, так как поршень и оси с роликами будут находиться в рабочем положении, что приведет к заклиниванию устройства при подъеме его из скважины;

- невысокое качество развальцовки, так как конструкция роликов с короткими цилиндрическими участками не позволяет получить строго цилиндрическую внутреннюю поверхность трубы - внутренняя поверхность трубы получается в виде многозаходной резьбы;

- низкая эффективность развальцовывания профильных труб и недостаточная продолжительность работы из-за отсутствия смазки в сопряжении оси и ролика и, как следствие, преждевременный износ оси и ролика.

Технической задачей предлагаемого изобретения является исключение аварийной ситуации при засорении надпоршневой полости устройства или разрушении пружины за счет принудительного возврата осей с роликами в транспортное положение, а также повышение работоспособности устройства, эффективности развальцовывания профильных труб и продолжительности работы развальцевателей до ремонта.

Техническая задача решается развальцевателем-калибратором, включающим корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях и выполненные в виде цилиндров с фасками, верхние концы осей выполнены с возможностью ограниченного перемещения наружу, в кольцевой полости образованной между двумя корпусными деталями размещен подпружиненный кольцевой поршень, установленный с возможностью осевого перемещения, причем подпоршневая полость кольцевого поршня сообщена с центральным каналом.

Новым является то, что оси сверху и снизу оснащены призматическими концами, вставлены в корпус с возможностью ограниченного продольного перемещения вверх и радиального перемещения наружу под действием упорной и наклонной, взаимодействующей с нижнем торцом оси, поверхностей поршня, подпружиненного вниз и выполненного с возможностью ограниченного продольного перемещения вверх, причем центральная ось каждой оси расположена в соответствующей ей плоскости параллельной оси корпуса, при этом корпус выполнен с наклонными поверхностями под соответствующие верхние призматические концы осей, а центральный канал корпуса ниже поршня снабжен технологическим сужением.

Новым является также то, что призматические концы оси выполнены симметричными относительно своих центральных осей.

Новым является также то, что оси расположены в корпусе таким образом, что верх каждой оси смещен по окружности вперед по ходу вращения устройства относительно низа оси.

Новым является также то, что оси в местах контакта с роликами снабжены износостойкими вставками.

Новым является также то, что оси снабжены боковыми замкнутыми продольными полостями для смазки.

Новым является также то, что оси снабжены цилиндрическим каналом, сообщенным с боковыми замкнутыми полостями и заполненным консистентной смазкой, причем в цилиндрическом канале размещен поршень, подпружиненный к противоположному концу цилиндрического канала.

На фиг.1 показано устройство в исходном положении;

на фиг.2 - устройство в рабочем положении;

на фиг.3 - фрагмент вида А;

на фиг.4 - фрагмент оси Б.

Развальцеватель-калибратор включает корпус 1 (см. фиг.1) с центральным каналом 2, резьбами 3 и 3′ для соединения со скважинным оборудованием и углублениями 4 на наружной поверхности 5, в которых размещены ролики 6, установленные на осях 7 и выполненные в виде цилиндров 8 с фасками 9. Верхние концы 10 осей 7 выполнены с возможностью ограниченного перемещения наружу. Подпружиненный пружиной 11 кольцевой поршень 12 размещен в кольцевой полости 13 образованной между двумя корпусными деталями и установлен с возможностью осевого перемещения, причем кольцевая полость 13 кольцевого поршня 12 сообщена с центральным каналом 2. Оси 7 сверху и снизу оснащены соответственно призматическими концами 14, 15 (фиг.1-4) и вставлены в корпус 1 с возможностью ограниченного продольного перемещения вверх и при этом радиального перемещения наружу под действием упорной 16 и наклонной 17 поверхностей поршня 12, при взаимодействии с нижним торцом оси 18. Поршень 12 поджат вниз пружиной 11 и выполнен с возможностью ограниченного продольного перемещения вверх. Центральная ось 19 каждой оси 7 расположена в соответствующей ей плоскости (не показана) параллельной оси 20 корпуса 1. Корпус 1 выполнен с наклонными поверхностями 21 под соответствующие верхние призматические концы 14 осей 7, а центральный канал 2 корпуса 1 ниже поршня 12 снабжен технологическим сужением 22. Призматические концы 14 и 15 осей 7 могут быть выполнены симметричными относительно своих центральных осей 19. Оси 7 могут быть расположены в корпусе 1 таким образом, что верхний конец 14 (см. фиг.3) каждой оси 7 смещен по окружности вперед по ходу вращения устройства относительно нижнего конца 15 оси 7. Оси 7 (см. фиг.2) в местах контакта 23 с роликами 6 могут быть снабжены износостойкими вставками 24. Оси 7 могут быть снабжены боковыми замкнутыми продольными полостями 25 для смазки 26. Оси 7 (см. фиг.3) также могут быть снабжены цилиндрическим каналом 27, сообщенным с боковыми замкнутыми полостями 25 и заполненным консистентной смазкой 26, причем в цилиндрическом канале 27 размещен поршень 28, подпружиненный к противоположному концу цилиндрического канала 27.

Устройство работает следующим образом. Профильный перекрыватель (не показан) спускают на колонне труб (на фиг. не показаны) в предварительно расширенный интервал (например: зона поглощения) скважины и расширяют созданием внутреннего гидравлического давления до прижатия их стенок к стенке расширенного интервала скважины (не показана). Затем колонну труб извлекают и с помощью резьбы 3 (см. фиг.1) корпуса 1 присоединяют к ней устройство в сборе и спускают в скважину, предварительно заполнив полости 25 (см. фиг.3) и канал 27 специальной консистентной смазкой 26. По достижении устройством верхнего конца профильного перекрывателя колонну труб начинают вращать при одновременном создании осевой нагрузки и промывки колонны труб и устройства через центральный канал 2 корпуса 1 закачкой жидкости. Под действием перепада давления за счет сужения 22 поршень 12, сжимая пружину 11, перемещается вверх (см. фиг.2). При этом наклонная поверхность 17 и упорная 16 поршня 11 взаимодействует с нижним призматическим концом 15 и торцом 18 оси 7 перемещается наружу и вверх. Далее, при перемещении вверх оси 7 с роликом 6 верхний призматический конец 14 оси 7, взаимодействуя с наклонными поверхностями 21 корпуса 1, при этом ось 7 с роликом 6 выходит в рабочее положение, при котором центральная ось 19 каждой оси 7 расположена в соответствующей ей плоскости параллельной оси 20 корпуса 1. Благодаря тому, что призматические концы 14 (см. фиг.1-4) и 15 осей 7 могут быть выполнены симметричными относительно своих центральных осей 19 после износа осей 7 в местах контакта 23 их можно перевернуть относительно своих центральных осей 19. При этом ресурс осей 7 увеличивается в 2 раза, так как при работе изнашивается только верхняя часть каждой оси. Благодаря тому, что оси 7 расположены в корпусе 1 таким образом, что верхний конец 14 каждой оси 7 может быть смещен по окружности вперед по ходу вращения устройства относительно нижнего конца 15 оси 7 при вращении устройства с одновременной подачей исключены проскальзывания роликов относительно вальцуемой трубы и, как следствие, уменьшается износ роликов 6. Благодаря тому, что оси 7 в местах контакта 23 с роликами 6 могут быть снабжены износостойкими вставками 24 и снабжены боковыми замкнутыми продольными полостями 25 для смазки 26 значительно увеличивается ресурс осей 6 до замены. Для многократного увеличения ресурса осей 7 и роликов 6, оси 7 также могут быть снабжены цилиндрическим каналом 27 (см. фиг.3), сообщенным с боковыми замкнутыми полостями 25 и заполненным консистентной смазкой 26, причем в цилиндрическом канале 27 размещен поршень 28, подпружиненный к противоположному концу цилиндрического канала 27, для выдавливания консистентной смазки в продольные полости 25, откуда она поступает в места контакта 23 осей 6 с роликами 7.

По окончании развальцовывания промывку прекращают, при этом, если произошло разрушение пружины 11 (см. фиг.2) или засорение кольцевой полости 13 при подъеме устройства, ролики 6 на осях 7 взаимодействуют со стенками развальцованной трубы и опускаются в транспортное положение, при этом оси 7 торцами 18 возвращают поршень 12 в транспортное положение.

Далее устройство извлекают из скважины. Данная конструкция развальцевателя-калибратора позволяет исключить аварийные ситуации при засорении надпоршневой полости устройства или разрушении пружины за счет принудительного возврата осей с роликами в транспортное положение, а также повысить работоспособность устройства, эффективность развальцовывания профильных труб и многократно увеличить продолжительность работы развальцевателя-калибратора до ремонта.