Регулируемый пуансон для расширения металлических патрубков

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам и устройствам герметизации эксплуатационной колонны в скважине.

Регулируемый пуансон предназначен для устройств, осуществляющих герметизацию эксплуатационной колонны путем расширения суженных наконечников длинной трубы с надетыми на них уплотнителями (например, патент RU на полезную модель №186556, МПК Е21В 29/10, опубл. 23.01.2019 в бюл. №3, патент RU №2465435, МПК Е21В 29/10, опубл. 27.10.2012 в бюл. №30). В некоторых скважинах, где эксплуатационная колонна имеет малую толщину стенки, т.е. большой внутренний диаметр, необходимый диаметр нижнего пуансона может оказаться более внутреннего диаметра трубы. Для того чтобы иметь возможность протащить его через всю трубу нужно уменьшить его диаметр.

Известен регулируемый пуансон, содержащий верхний и нижний упоры, шток, формирующие выдвижные секторы и диафрагму (а.с. SU №1747673, МПК Е21В 29/10, опубл. 15.07.1992 в бюл. №26).

Его недостатками являются сложность конструкции, необходимость управления с поверхности, предназначенность для гофрированных труб.

Наиболее близок по своей технической сущности к предлагаемому регулируемый пуансон, содержащий верхний и нижний упоры с набором формирующих секторов и шток. Внутри формующих секторов установлена диафрагма из эластичного материала, которая управляется автономным упругим компенсатором, позволяющим уменьшить внешний диаметр секторов при уменьшении внутреннего диаметра эксплуатационной колонны и увеличение нагрузки на сектора (патент RU №2390620, Е21В 29/10, опубл. 27.05.2010 в бюл. №15).

Его недостатками являются сложность конструкции из-за наличия диафрагмы и компенсатора и то, что уменьшившись в диаметре, он продолжает создавать радиальное расширение.

Технической задачей, решаемой предлагаемым регулируемым пуансоном, является упрощение конструкции, создание автоматически складывающейся конструкции после расширения суженного участка металлического патрубка.

Указанная задача решается предлагаемым регулируемым пуансоном для расширения металлических патрубков, содержащим верхний и нижний упоры, шток и набор формообразующих секторов.

Новым является то, что формообразующие секторы выполнены с хвостовиком, собраны на ступеньке верхнего упора с возможностью осевого перемещения по ней и подперты вверх нижним упором, охватывающим их хвостовики, причем верхний упор выполнен с конической верхней частью для частичного расширения патрубка и подпружинен вверх относительно нижнего упора.

На фиг. 1 изображен регулируемый пуансон в рабочем состоянии, на фиг. 2 - его сечение по формообразующим секторам.

На фиг. 3 изображен регулируемый пуансон в сложенном состоянии, на фиг.4 - его сечение по формообразующим секторам.

Регулируемый пуансон (фиг. 1 и 2) содержит верхний 1 и нижний 2 упоры, одетые на шток 3 с возможностью осевого перемещения, и набор формообразующих секторов 4, собранных на ступеньке 5 верхнего упора 1 с возможностью осевого перемещения по ней. Сектора 4 выполнены с хвостовиками 6, оснащенными штифтами 7, вставленными в отверстия 8 нижнего упора 2 с возможностью радиального перемещения и обеспечивающих равномерное размещение секторов 4 по окружности ступеньки 5. Сектора 4 подперты вверх нижним упором, охватывающим их хвостовики 6. Верхний упор 1 подпружинен вверх пружиной 9 относительно нижнего упора 2. Шток 3 оснащен утолщением 10 и ограничителем 11 для верхнего упора 2. На хвостовики 6 секторов 4 одето резиновое кольцо 12. Снаружи верхний упор 1 выполнен с цилиндрической 13 для центрирования пуансона и конической 14 для возможности частичного расширения металлического патрубка 15 поверхностями.

Работает регулируемый пуансон следующим образом.

При сборке на поверхности производят сжатие пружины 9 натяжением и фиксацией в этом положении штока 3 с посадочным инструментом (на фиг. не показан).

При расширении металлического патрубка 15, шток 3 движется вверх, толкая вверх через утолщение 10 нижний упор 2, формообразующие сектора 4 с хвостовиками 6 и верхний упор 1, который своей конической поверхностью 14 начинает, а сектора 4 довершают расширение суженной части патрубка 15. При этом цилиндрическая поверхность 13 без зазора, перемещаясь по суженной части патрубка 15, обеспечивает соосное расположение пуансона и патрубка 15 и симметричное его расширение. Для расширения патрубка 15 конической поверхности 14 верхнего упора требуется определенное осевое усилие, которое значительно превышает расталкивающее усилие сжатия пружины 9.

Его же превышает и сила трения секторов 4 о ступеньку 5 от действия на них радиальных сил расширения патрубка. При окончании расширения сначала верхний упор 1 выходит в широкую часть патрубка 15 и перестает оказывать сопротивление пружине 9. Затем и сектора 4 с хвостовиками 6 выходят в широкую часть патрубка 15 и перестают создавать радиальное усилие и трение, пружина 9 выталкивает вперед до упора в ограничитель 11 верхний упор 1, а сектора 4 с хвостовиками 6, удерживаемые штифтами 7, вставленными в отверстия 8 нижнего упора 2, соскальзывают со ступеньки 5 и сжимаются резиновым кольцом 12 (фиг. 3 и 4). Наружный диаметр секторов 4 уменьшается и пуансон свободно перемещается по металлическому патрубку 15 и далее по основной трубе.

Таким образом, предлагаемый регулируемый пуансон для расширения металлических патрубков позволяет легко уменьшить его диаметр после расширения суженной части металлического патрубка и найдет широкое применение в конструкции устройств для герметизации эксплуатационных колонн с использованием расширения металлических патрубков.