Устройство для развальцовки труб в скважине Российский патент 2023 года по МПК E21B29/10 

Изобретение относится к области бурения скважин и предназначено, в частности, для расширения профильных труб при их установке в скважине для изоляции зон осложнений.

Известно устройство для развальцовки труб (патент RU №46527, МПК Е21 В 29/10, опубл. 10.07.2005 г., Бюл. №19), включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях. Нижние и верхние концы осей закреплены в корпусе жестко, при этом ось расположена параллельно или с небольшим отклонением от параллельности центральной оси корпуса. Ролики выполнены наборными из установленных расширяющимися последовательно вверх и бесступенчато друг над другом цилиндров, оснащенных снизу и сверху фасками.

Недостатками данного устройства являются:

- невозможность развальцовывания шестилучевых профильных труб из-за кратного количества осей и роликов равного трем, как следствие заклинивание и вибрация во впадинах профильных труб;

- низкая прочность корпуса на скручивание, как следствие создание аварийной ситуации при поломке корпуса в скважине при развальцовывании;

- возможность ослабления и отворачивания болтов на которых закреплены оси при развальцовывании из-за заклиниваний и вибрации, как следствие создание аварийной ситуации;

- низкий ресурс из-за износа осей и роликов, так как оси расположены параллельно или с небольшим отклонением от параллельности центральной оси корпуса происходит проскальзывание роликов относительно внутренней поверхности расширяемой трубы при подаче устройства с вращением вниз.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для развальцовки труб» (патент RU №60597, МПК Е21 В 29/10, опубл. 27.01.2007 г., Бюл. №3), включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, оснащенные сверху и снизу фасками и установленные на осях, которые закреплены в корпусе жестко. Оси закреплены в верхних и нижних пазах углублений корпуса под углом к центральной оси при помощи штифтов, размещенных вдоль горизонтальных хорд наружной поверхности корпуса, а ролики выполнены в виде расширяющихся кверху усеченных конусов с цилиндрическими верхними и нижними основаниями.

Недостатками данного устройства являются:

- невозможность развальцовывания шестилучевых профильных труб из-за кратного количества осей и роликов равного трем, как следствие заклинивание и вибрация во впадинах профильных труб;

- низкая прочность корпуса на скручивание, как следствие создание аварийной ситуации из-за поломки корпуса в скважине при развальцовывании;

- низкий ресурс осей, так как оси не симметричны относительно центральной оси, что исключает их повторное использование;

- возможность выпадения осей и роликов при повреждении или выпадении штифтов от вибрации при развальцовывании, как следствие создание аварийной ситуации.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются создание простой в изготовлении, надежной в работе конструкции за счет надежного крепления осей, исключающего их выпадение, значительное повышение работоспособности устройства за счет того, что оси симметричны относительно центральной оси, эффективности расширения труб за счет пятироликовой конструкции и продолжительности работы развальцевателя при больших крутящих моментах за счет усиления корпуса.

Технические задачи решаются 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, оснащенные сверху и снизу фасками и установленные на осях, закрепленых в верхних и нижних пазах углублений корпуса под углом к центральной оси.

Новым является то, что нижний паз углубления корпуса выполнен квадратным сечением с закрепленной жестко снаружи втулкой с внутренней конусной поверхностью, а верхний паз углубления корпуса выполнен прямоугольным сечением с наклонной упорной плоскостью внутри и завинченной снаружи на левой резьбе втулкой, закрепленной винтами и стопорным кольцом, ось снизу оснащена квадратным хвостовиком, устанавливаемым в нижний паз углубления корпуса, а сверху - призматическим концом с фасками, вставляемым в верхний паз углубления корпуса, при этом ось выполнена симметричной относительно центральной оси, а углублений корпуса с пазами выполнено в количестве пяти под количество осей и роликов, а корпус выполнен из конструкционной легированной стали.

На фиг. 1 показано устройство в сборе.

На фиг. 2 - сечение А-А.

На фиг. 3 - сечение Б-Б.

На фиг. 4 - ось.

Устройство для развальцовки труб в скважине включает корпус 1 (фиг. 1) с центральным каналом 2, резьбами 3, 4 для соединения со скважинным оборудованием (на фиг. не показано) и углублениями 5 на наружной поверхности 6, в которых размещены ролики 7, оснащенные сверху и снизу фасками 8, 9 и установленные на осях 10, закрепленых в верхнем пазу 11 и нижнем пазу 12 (фиг. 1, 2, 3) углублений 5 корпуса 1 под углом α к центральной оси развальцевателя 13.

Нижний паз 12 углубления 5 корпуса 1 выполнен прямоугольным сечением с закрепленной жестко снаружи втулкой 14 с внутренней конусной поверхностью 15, а верхний паз 11 углубления 5 корпуса 1 выполнен прямоугольным сечением с наклонной упорной плоскостью 16 внутри и завинченной снаружи на левой резьбе 17 втулкой 18, закрепленной винтами 19 и стопорным кольцом 20. Ось 10 (фиг. 1, 4) снизу оснащена квадратным хвостовиком 21, устанавливаемым в нижний паз 12 углубления 5 корпуса 1. Сверху ось 10 оснащена призматическим концом 22 с фасками 23, вставляемым в верхний паз 11 углубления корпуса 13. Ось 10 выполнена симметричной относительно ее центральной оси 24. Углублений 5 корпуса 1 с пазами 11, 12 выполнено в количестве пяти под количество осей 10 и роликов 7. Корпус 1 выполнен из конструкционной легированной стали.

Устройство работает следующим образом.

В скважину в интервал установки на колонне труб (на фиг. 1-4 не показана) спускают расширяемые профильные шестилучевые трубы с буровым башмаком (на фиг. 1-4 не показаны), на которых производят бурение интервала с зонами осложнений (поглощения, осыпания). После вскрытия зон осложнений создают избыточное давление, предварительно прижимая их к стенкам скважины (на фиг. 1-4 не показаны). Устройство в сборе при помощи резьбы 3 (фиг. 1) корпуса 1 соединяют с колонной бурильных труб (на фиг. 1-4 не показана) и спускают в скважину до интервала установки расширяемых труб. При этом колонна труб заполняется скважинной жидкостью через центральный канал 2 корпуса 1. По достижении устройством верхнего конца расширяемых труб колонну бурильных труб начинают вращать при одновременном создании осевой нагрузки и промывки полости труб и устройства закачкой жидкости. Ролики 7, вращаясь в углублениях 5 корпуса 1 на осях 10, взаимодействуют с расширяемой трубой, которую по всей длине расширяют. Благодаря тому, что верхний паз 11 и нижний паз 12 выполнены прямоугольного сечения, а оси 10 снабжены квадратными хвостовиками 21 и сверху призматическими концами 22 исключается проворот осей 10 в процессе развальцовки. Благодаря тому, что верхний паз 11 с наклонной упорной плоскостью 16 внутри, на которую опирается ось 10 плоскостью 25, исключается уменьшение диаметра при развальцовке из-за их смятия. Благодаря закрепленной жестко снаружи втулкой 14 с внутренней конусной поверхностью 15 и завинченной снаружи на левой резьбе 17 втулкой 18, закрепленной винтами 19 и стопорным кольцом 20, исключается выпадение осей 10 с роликами 7 в скважине при развальцовывании, а при демонтаже втулки 18 осуществляется выемка осей 10 с роликами 7 для замены. Благодаря тому, что ось 10 выполнена симметричной относительно ее центральной оси 24 ресурс осей 10 увеличивается в два раза за счет возможности установки неизношенной частью вверх. Благодаря количеству углублений 5 корпуса 1 в количестве пяти под количество осей 10 и роликов 7 исключаются подклинки и ударные нагрузки при вальцевании шестилучевых профильных труб.

По окончании развальцовывания производят отворот бурового башмака от нижнего конца профильных труб. Благодаря тому, что корпус 1 выполнен из конструкционной легированной стали, исключается слом корпуса 1 при отвороте бурового башмака. После отворота бурового башмака подачу жидкости прекращают, устройство извлекают из скважины.

Предлагаемая конструкция устройства для развальцовки труб в скважине является простой в изготовлении, надежной в работе за счет надежного крепления осей, исключающего их выпадение, обеспечивающего значительное повышение работоспособности за счет того, что оси симметричны относительно центральной оси, эффективности расширения труб за счет пятироликовой конструкции и продолжительности работы развальцевателя при больших крутящих моментах за счет усиленного корпуса.

Заявлено устройство для развальцовки труб в скважине. Техническим результатом является создание простой в изготовлении, надежной в работе конструкции, значительное повышение работоспособности устройства, повышение эффективности расширения труб за счет пятироликовой конструкции и продолжительности работы развальцевателя при больших крутящих моментах за счет усиления корпуса. Устройство включает корпус с центральным каналом и резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности. В углублениях размещены ролики, оснащенные сверху и снизу фасками и установленные на осях, закреплённых в верхних и нижних пазах углублений корпуса под углом к центральной оси. Нижний паз углубления корпуса выполнен прямоугольным сечением с закрепленной жестко снаружи втулкой с внутренней конусной поверхностью. Верхний паз углубления корпуса выполнен прямоугольным сечением с наклонной упорной плоскостью внутри и завинченной снаружи на левой резьбе втулкой, закрепленной винтами и стопорным кольцом. Ось снизу оснащена квадратным хвостовиком, устанавливаемым в нижний паз углубления корпуса. Сверху - призматическим концом с фасками, вставляемым в верхний паз углубления корпуса. Ось выполнена симметричной относительно центральной оси. Углубления корпуса с пазами выполнены в количестве пяти под количество осей и роликов. Корпус выполнен из конструкционной легированной стали. 4 ил.

Устройство для развальцовки труб в скважине, включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, оснащенные сверху и снизу фасками и установленные на осях, закреплённых в верхних и нижних пазах углублений корпуса под углом к центральной оси, отличающееся тем, что нижний паз углубления корпуса выполнен прямоугольным сечением с закрепленной жестко снаружи втулкой с внутренней конусной поверхностью, а верхний паз углубления корпуса выполнен прямоугольным сечением с наклонной упорной плоскостью внутри и завинченной снаружи на левой резьбе втулкой, закрепленной винтами и стопорным кольцом, ось снизу оснащена квадратным хвостовиком, устанавливаемым в нижний паз углубления корпуса, а сверху - призматическим концом с фасками, вставляемым в верхний паз углубления корпуса, при этом ось выполнена симметричной относительно центральной оси, а углублений корпуса с пазами выполнено в количестве пяти под количество осей и роликов, а корпус выполнен из конструкционной легированной стали.