Устройство для расширения труб в скважине Российский патент 2025 года по МПК E21B29/10 

Изобретение относится к бурению и ремонту скважин и предназначено, в частности, для расширения и калибровки устройств из профильных труб.

Известен регулируемый пуансон (патент РФ № 2390620, МПК Е21В 29/10, опубл. 27.05.2010 г., бюл. № 15), содержащий верхний и нижний упоры с набором формующих секторов, установленных между ними с возможностью ограниченного радиального перемещения, диафрагму из эластичного материала, установленную внутри формующих секторов, полость которой заполнена несжимаемой подвижной средой, отличающийся тем, что формующие секторы установлены с возможностью ограниченного перемещения внутрь в радиальном направлении, а полость диафрагмы сообщена с упругим автономным компенсатором, обеспечивающим постоянный подпор среды в диафрагме непосредственно или через поршень, установленный над диафрагмой.

Недостатками этого устройства является:

- постоянный подпор среды не позволяет регулировать усилие формующих секторов с устья, что может привести к заклиниванию устройства в наклонных и горизонтальных скважинах;

- низкий ресурс устройства из-за применения диафрагмы из эластичного материала;

- невозможность осуществлять расширение труб при работе устройства вниз, так как устройство не предназначено для расширения вниз.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для расширения труб в скважине (патент РФ № 2390620, МПК Е21В 29/10, опубл. 27.05.2010 г., бюл. № 15), содержащее верхний и нижний упоры с набором формующих секторов, установленных между ними с возможностью ограниченного радиального перемещения ограничителями. Верхний и нижний упоры выполнены заодно с корпусом, а формующие сектора снабжены сферической рабочей поверхностью и установлены в пазах корпуса, снабженного центральным каналом, в котором установлен ствол с радиальными отверстиями, при этом корпус сверху и снизу снабжен переводниками, образующими со стволом верхнюю и нижнюю гидрокамеры, в которые установлены подвижные подпружиненные конические поршни с возможностью ограниченного перемещения вдоль ствола навстречу друг другу, взаимодействующие с формующими секторами и выталкивающие формующие сектора наружу при создании перепада давления в стволе, снабженном насадкой, причем переводник сверху снабжен резьбой для соединения с колонной бурильных труб.

Недостатками этого устройства являются:

- при выходе формующих секторов в рабочее положение появляются большие зазоры в пазах корпуса между боковыми плоскостями формующих секторов и боковыми плоскостями пазов корпуса, как следствие, смещение формующих секторов и несанкционированное увеличение зазора между формующими секторами при работе, что приводит к не выправленным участкам расширяемых труб;

- верхний и нижний переводники, соединенные с корпусом резьбой, не воспринимают высоких осевых нагрузок, как следствие, возможно страгивание резьбовых соединений и разрушение устройства;

- сферическая рабочая поверхность формующих секторов способствует увеличению осевой нагрузки при расширении, что ограничивает область применения;

- малое количество формующих секторов приводит к увеличенным зазорам между ними в рабочем положении, что приводит к не выправленным участкам расширяемых труб;

- требуется высокая точность в изготовлении, как следствие высокие материальные затраты, так как конические поршни одновременно сопрягаются с внутренним диаметром корпуса и ствола, закреплённого в корпусе.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются создание надежной в изготовлении конструкции устройства для расширения труб в скважине, исключающего недовыправленные участки при расширении труб, позволяющего воспринимать высокие осевые нагрузки при расширении, а также разбурить башмак.

Технические задачи решаются устройством для расширения труб в скважине, содержащим корпус с верхним и нижним упорами и центральным каналом, в котором установлен ствол с набором формующих секторов, установленных между упорами в пазах корпуса с возможностью ограниченного радиального перемещения ограничителями, в корпусе установлены подвижные подпружиненные конические поршни с возможностью ограниченного перемещения вдоль ствола навстречу друг другу, при этом взаимодействующие с формующими секторами и выталкивающие формующие сектора наружу при создании перепада давления

Новым является то, что формующие сектора выполнены с параллельными боковыми плоскостями под пазы корпуса с ответными им параллельными плоскостями, кроме того формующие сектора выполнены с калибрующей частью и конической рабочей частью, а ствол жестко соединен с верхним коническим поршнем, при этом ход верхнего и нижнего конических поршней в транспортном положении ограничен стопорными кольцами, установленными в канавках корпуса, а в нижней части корпуса установлена фреза с калиброванными отверстиями, причем количество формующих секторов выбирается из условия зазора между ними в рабочем положении 1-1,5 толщины стенки расширяемых труб.

На фиг. 1 изображено устройство в транспортном положении с частичным разрезом.

На фиг. 2 изображено устройство в рабочем положении с частичным разрезом.

На фиг. 3 изображено сечение А-А.

Устройство для расширения труб в скважине, содержащее корпус 1 (фиг. 1) с верхним 2 и нижним 3 упорами и с центральным каналом 4 (фиг. 2), в котором установлен ствол 5 (фиг. 1) с набором формующих секторов 6, установленных между упорами 2 и 3 в пазах 7 (фиг. 3) корпуса 1 (фиг. 1) с возможностью ограниченного радиального перемещения ограничителями 8 (фиг. 2), в корпусе установлены подвижные подпружиненные пружиной 9 (фиг. 1) конические поршни 10, с возможностью ограниченного перемещения вдоль ствола 5 навстречу друг другу, при этом, взаимодействующие с формующими секторами 6 и выталкивающие формующие сектора 6 наружу при создании перепада давления. Формующие сектора 6 выполнены с параллельными боковыми плоскостями 11 (фиг. 3) под пазы корпуса 7 с ответными им параллельными плоскостями, кроме того, формующие сектора 6 (фиг.1) выполнены с калибрующей частью 12 (фиг. 2) и конической рабочей частью 13 обеспечивающей минимальную нагрузку при расширении. Ствол 5 (фиг. 1) жестко соединен с верхним коническим поршнем 10, ход верхнего и нижнего конических поршней 10 в транспортном положении ограничен стопорными кольцами 14 (фиг. 2), установленными в канавках корпуса 1 (фиг. 1), а в нижней части корпуса 1 установлена фреза 15 с калиброванными отверстиями 16. Количество формующих секторов 6 выбирается из условия зазора между ними в рабочем положении 1-1,5 толщины стенки расширяемых труб.

Устройство для расширения труб в скважине работает следующим образом.

Корпус 1 (фиг. 1) устройства для расширения труб в скважине соединяют с колонной бурильных труб (на фиг. не показана) и спускают в скважину. По достижении расширяемых труб, (на фиг. не показаны) начинают прокачивать промывочную жидкость. Проходя по центральному каналу 4 (фиг.2), она попадает в калиброванные отверстия 16 (фиг. 1) выполненных во фрезе 15 благодаря чему, создается гидравлический перепад давления примерно 10 МПа. Далее гидравлическое давление начинает передаваться на конические поршни 10 и перемещает их навстречу друг другу сжимая пружину 9 и выталкивая формующие сектора 6. Таким образом разгружают колонну бурильных труб и пропускают через расширяемые трубы, увеличивая их в диаметре. Если из-за недостатка веса колонны труб устройство не удается пропустить через колонну расширяемых труб, уменьшают давление, при этом, уменьшается усилие выхода формующих секторов 6, за счет чего, уменьшается диаметр расширения, что приводит к уменьшению усилия при расширении труб. После предварительного расширения и выхода устройства, увеличивают давление, например 15 МПа, и тянут устройство вверх, расширяя трубы еще больше. Таким образом проход вниз и вверх устройства через расширяемые трубы производят до тех пор, пока при максимальном давлении, например 20 МПа, не будет посадок и затяжек при расширении. После чего, при отключении промывки, за счет пружины 9 конические поршни 10 раздвигаются, при этом, формующие сектора 6 перемещаются в транспортное положение и устройство извлекается. Благодаря тому, что регулирование усилия выхода формующих секторов 6 производится с устья, отсутствует вероятность заклинивания устройства в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах.

Упоры 2 и 3 центрируют сектора 6 и позволяют исключить перекос в процессе их выдвижения в радиальном направлении. За счет ограничителей 8 (фиг. 2) сектора 6 (фиг. 1) выходят строго на определенный размер. Конические поршни 10 в транспортном положении имеют ограничение стопорными кольцами 14 (фиг.2), установленными в канавках корпуса 1. Для того чтобы зазор между формующими секторами 6 как в транспортном, так и в рабочем положениях был равномерным, они выполнены с параллельными боковыми плоскостями 11 (фиг. 3) под пазы корпуса 7 с параллельными плоскостями. А количество формующих секторов 6 (фиг. 1) выбирается из условия зазора между ними в рабочем положении 1-1,5 толщины стенки расширяемых труб, что не позволяет «затекать» металлу раздаваемой трубы между формующими секторами.

Формующие сектора 6 выполнены с калибрующей частью 12 (фиг. 2) и конической рабочей частью 13, что позволяет снизить нагрузку при расширении. Таким образом расширяют трубы по всей длине до башмака, после чего с минимальным расходом для исключения выдвижения формующих секторов 6 (фиг. 2) производят удаление башмака фрезой. Благодаря тому, что в нижней части корпуса установлена фреза 15 с калиброванными отверстиями 16 исключается дополнительное СПО отдельной фрезы для удаления башмака.

Предлагаемое устройство являются надежной и простой конструкцией для расширения труб в скважине, исключающей недовыправленные участки при расширении труб, позволяющего воспринимать высокие осевые нагрузки при расширении, а также разбурить башмак.

Изобретение относится к бурению и ремонту скважин и предназначено, в частности, для расширения и калибровки устройств из профильных труб. Устройство для расширения труб в скважине содержит корпус с верхним и нижним упорами и с центральным каналом. В центральном канале установлен ствол с набором формующих секторов, установленных между упорами в пазах корпуса с возможностью ограниченного радиального перемещения ограничителями. В корпусе установлены подвижные подпружиненные конические поршни с возможностью ограниченного перемещения вдоль ствола навстречу друг другу, взаимодействующие с формующими секторами и выталкивающие формующие сектора наружу при создании перепада давления. Формующие сектора выполнены с параллельными боковыми плоскостями под пазы корпуса с ответными им параллельными плоскостями. Формующие сектора выполнены с калибрующей частью и конической рабочей частью. Ствол жестко соединен с верхним коническим поршнем. Ход верхнего и нижнего конических поршней в транспортном положении ограничен стопорными кольцами, установленными в канавках корпуса. В нижней части корпуса установлена фреза с калиброванными отверстиями. Количество формующих секторов выбирается из условия зазора между ними в рабочем положении 1-1,5 толщины стенки расширяемых труб. Достигается технический результат – повышение надежности конструкции, исключение недовыправления участков труб при расширении, восприятие высоких осевых нагрузок при расширении, а также возможность разбурить башмак. 3 ил.

Устройство для расширения труб в скважине, содержащее корпус с верхним и нижним упорами и с центральным каналом, в котором установлен ствол с набором формующих секторов, установленных между упорами в пазах корпуса с возможностью ограниченного радиального перемещения ограничителями, в корпусе установлены подвижные подпружиненные конические поршни с возможностью ограниченного перемещения вдоль ствола навстречу друг другу, при этом взаимодействующие с формующими секторами и выталкивающие формующие сектора наружу при создании перепада давления, отличающееся тем, что формующие сектора выполнены с параллельными боковыми плоскостями под пазы корпуса с ответными им параллельными плоскостями, кроме того, формующие сектора выполнены с калибрующей частью и конической рабочей частью, а ствол жестко соединен с верхним коническим поршнем, при этом ход верхнего и нижнего конических поршней в транспортном положении ограничен стопорными кольцами, установленными в канавках корпуса, а в нижней части корпуса установлена фреза с калиброванными отверстиями, причем количество формующих секторов выбирается из условия зазора между ними в рабочем положении 1-1,5 толщины стенки расширяемых труб.