Устройство для развальцовки труб в скважине Российский патент 2025 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 № 60597, МПК Е21В 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.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для развальцовки труб в скважине (патент RU № 2799306, МПК Е21В 29/10, опубл. 07.41.2023 г., Бюл. № 19), 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. 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. 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.

Недостатками данного устройства являются:

- ограниченный ресурс развальцевателя, так как при износе роликов развальцевателя необходимы дополнительные спуско-подъёмные операции для продолжения развальцовывания расширяемых труб, что приводит к дополнительным материальным затратам;

- возможность заклинивания устройства при извлечении, так как после развальцовывания диаметр цилиндрических концов расширяемых труб равен или немного меньше диаметра развальцевателя по роликам.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются создание простой в изготовлении, долговечной в работе конструкции за счет возможности компенсировать износ роликов путём повышения перепада давления, а также исключить заклинивание устройства при его извлечении.

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, 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, 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.

Новым является то, что в центральном канале корпуса размещен конический поршень, взаимодействующий с толкателем с фасками, установленным в отверстии, которое расположено на наклонной упорной плоскости верхнего паза корпуса перпендикулярно конической поверхности поршня снизу и перпендикулярно нижней плоскости призматического конца оси, при этом втулка с левой резьбой изготовлена с конусной поверхностью с зазором, позволяющим перемещаться оси с роликом наружу в радиальном направлении для увеличения описанного диаметра по роликам на 1-1,5 % при создании давления над поршнем и взаимодействии конического поршня и толкателя с нижней плоскостью призматического конца, причем конический поршень снабжен насадкой, устойчивой к гидроабразивному износу.

На фиг. 1 - устройство с осевым продольным разрезом.

На фиг. 2 - сечение А-А.

На фиг. 3 - устройство с осевым продольным разрезом с увеличенным на 1-1,5 % описанным диаметром.

Устройство для развальцовки труб в скважине, включающее корпус 1 (фиг. 1) с центральным каналом 2, резьбами 3, 4 для соединения со скважинным оборудованием (на фиг.1-3 не показано) и углублениями 5 (фиг. 1, 2) на наружной поверхности 6, в которых размещены ролики 7, установленные на осях 8, закреплённых в верхних 9 пазах и нижних пазах 10 углублений 5 корпуса 1 под углом к центральной оси 11. Нижний паз 10 углубления 5 корпуса 1 выполнен прямоугольным сечением с закрепленной жестко снаружи втулкой 12 с внутренней конусной поверхностью 13. Верхний паз 9 (фиг. 2) углубления 5 корпуса 1 выполнен прямоугольным сечением с наклонной упорной плоскостью 14 внутри и завинченной снаружи на левой резьбе 15 втулкой 16, закрепленной винтами 17 и стопорным кольцом 18. Ось 8 снизу оснащена квадратным хвостовиком 19, устанавливаемым в нижний паз 10 углубления 5 корпуса 1, а сверху - призматическим концом 20 с фасками 21, вставляемым в верхний паз 9 углубления 5 корпуса 1, при этом ось 8 выполнена симметричной относительно центральной оси 11.

В центральном канале 2 корпуса 1 размещен конический поршень 22, взаимодействующий с толкателем 23 с фасками 24, установленным в отверстии 25, которое расположено на наклонной упорной плоскости 14 верхнего паза 9 корпуса 1 перпендикулярно конической поверхности поршня 22 снизу и перпендикулярно нижней плоскости 26 призматического конца 20 оси 8. Втулка 16 с левой резьбой 15 изготовлена с конусной поверхностью 13 с зазором, позволяющим перемещаться оси 8 с роликом 7 наружу в радиальном направлении для увеличения описанного диаметра D по роликам на 1-1,5 % при создании давления над поршнем 22 и взаимодействии конического поршня 22 и толкателя 23 с нижней плоскостью 26 призматического конца 20 оси 8. Конический поршень 22 снабжен насадкой 27, устойчивой к гидроабразивному износу.

Устройство работает следующим образом.

В скважину в интервал установки на колонне труб (на фиг. 1-3 не показана) спускают расширяемые профильные трубы для перекрытия зоны поглощения (на фиг. 1-3 не показаны). Создают избыточное давление, предварительно прижимая их к стенкам скважины (на фиг. не показаны). Устройство в сборе при помощи резьбы 3 (фиг. 1) корпуса 1 соединяют с колонной бурильных труб (на фиг. 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 8, взаимодействуют с расширяемой трубой, которую по всей длине расширяют. Верхний паз 9 и нижний паз 10 выполнены прямоугольного сечения, а оси 8 снабжены квадратными хвостовиками 19 и сверху призматическими концами 20. После расширения цилиндрических концов профильных труб (на фиг. не показаны), приподнимают компоновку, создают необходимый перепад давления, при этом, конический поршень 22 перемещаясь вниз выталкивает оси 8 с роликом 7 наружу в радиальном направлении для увеличения описанного диаметра D по роликам на 1-1,5% при взаимодействии конического поршня 22 и толкателя 23 с нижней плоскостью 26 призматического конца 20 оси 8 (фиг. 3), благодаря чему, компенсируется износ роликов 7 путём повышения перепада давления, а также исключить заклинивание устройства при его извлечении. Благодаря тому, что конический поршень 22 снабжен насадкой 27 устойчивой к гидроабразивному износу возможна работа устройства как на воде, так и на буровом растворе.

Предлагаемая конструкция устройства для развальцовки труб в скважине является простой в изготовлении, надежной в работе конструкцией за счет возможности компенсировать износ роликов путём повышения перепада давления, исключить заклинивание устройства при его извлечении, а также исключить размыв центрального канала корпуса за счет применения насадки, устойчивой к гидроабразивному износу.

Изобретение относится к области бурения скважин и предназначено, в частности, для расширения профильных труб при их установке в скважине для изоляции зон осложнений. Устройство для развальцовки труб в скважине содержит корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности. В углублениях размещены ролики, установленные на осях, закреплённых в верхних пазах 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. В центральном канале корпуса размещен конический поршень, взаимодействующий с толкателем с фасками, установленным в отверстии. Отверстие расположено на наклонной упорной плоскости верхнего паза корпуса перпендикулярно конической поверхности поршня снизу и перпендикулярно нижней плоскости призматического конца оси. Втулка с левой резьбой изготовлена с конусной поверхностью с зазором, позволяющим перемещаться оси с роликом наружу в радиальном направлении для увеличения описанного диаметра D по роликам на 1-1,5 % при создании давления над поршнем и взаимодействии конического поршня и толкателя с нижней плоскостью призматического конца оси. Конический поршень снабжен насадкой, устойчивой к гидроабразивному износу. Достигается технический результат – повышение надежности устройства за счет компенсирования износа роликов, исключения заклинивания устройства при его извлечении и размыва центрального канала корпуса за счет применения насадки, устойчивой к гидроабразивному износу. 3 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, 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, 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, отличающееся тем, что в центральном канале корпуса размещен конический поршень, взаимодействующий с толкателем с фасками, установленным в отверстии, которое расположено на наклонной упорной плоскости верхнего паза корпуса перпендикулярно конической поверхности поршня снизу и перпендикулярно нижней плоскости призматического конца оси, при этом втулка с левой резьбой изготовлена с конусной поверхностью с зазором, позволяющим перемещаться оси с роликом наружу в радиальном направлении для увеличения описанного диаметра по роликам на 1-1,5 % при создании давления над поршнем и взаимодействии конического поршня и толкателя с нижней плоскостью призматического конца, причем конический поршень снабжен насадкой, устойчивой к гидроабразивному износу.