устройство для расширения обсадных труб в скважине

Формула изобретения

1. Устройство для расширения обсадных труб в скважине, включающее конический корпус с большим основанием конуса в верхней части и центральным каналом, муфтовым и ниппельным концами с резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями, в которых размещены ролики со сферической поверхностью, установленные на осях равномерно по окружности корпуса с зазором между их боковой поверхностью и стенками углублений, отличающееся тем, что углубления в корпусе выполнены многоступенчатыми, причем ролики в углублениях установлены перпендикулярно продольной геометрической оси корпуса, а в промежутках между ними установлены плашки со сферической поверхностью, при этом каждая последующая ступень по отношению к предыдущей смещена в горизонтальной плоскости так, что плашки последующей ступени расположены под роликами предыдущей.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что диаметры окружностей, описанных вокруг роликов и плашек, в каждой ступени уменьшаются от большего основания конической поверхности корпуса к меньшему.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что плашки разъемно соединены с осями роликов и зафиксированы от продольных перемещений относительно корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению и капитальному ремонту скважин и предназначено, в частности, для расширения устройств из профильных труб, имеющих цилиндрические концы с резьбами, при их установке в скважинах.

Известно устройство для выправления обсадных труб в скважине, включающее конический корпус с большим основанием конуса в верхней части и центральным каналом, муфтовым концом для соединения со скважинным оборудованием и углублениями в стенке, в которых по винтовой линии размещены опорные шары [1]. При этом выправление смятий в обсадных трубах осуществляют развальцовыванием их путем вращения инструмента.

Это устройство недостаточно работоспособно вследствие самопроизвольного выпадения опорных шаров из углублений корпуса при воздействии на них большими нагрузками, которые применяются при развальцовывании смятых участков обсадных колонн.

Другим недостатком является то, что из-за перекатывания опорных шаров при вращении устройства выправленная поверхность получается неровной.

Еще одним недостатком известного устройства является необходимость его вращения, что усложняет и удорожает технологию.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для развальцовки обсадных труб в скважине (калибратор), содержащее конический корпус с большим основанием конуса в верхней части и центральным каналом, муфтовым и ниппельным концами с резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями в стенке, в которых размещены ролики со сферической поверхностью, установленные на осях равномерно по окружности корпуса с зазором между их боковой поверхностью и стенками углублений [2]. Смятия в обсадных трубах выправляют также вращением устройства.

Основными недостатками этого устройства являются низкие качество развальцовывания и производительность вследствие малой контактной площади роликов с поверхностью трубы и вибрации устройства в процессе работы, особенно при развальцовывании устройств, изготовленных из толстостенных профильных труб с цилиндрическими концами. При этом ролики быстро выходят из строя, и замена их невозможна.

Указанные недостатки не позволяют использовать известное устройство для расширения толстостенных профильных труб, особенно их цилиндрических концов, при котором необходимо применение больших осевых нагрузок и крутящего момента.

Цель изобретения - повышение работоспособности устройства и эффективности при расширении им устройств, изготовленных из профильных труб с цилиндрическими концами.

Это достигается тем, что в описываемом устройстве для выправления обсадных труб, содержащем конический корпус с большим основанием конуса вверхней части и центральным каналом, муфтовым и ниппельным концами с резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями в стенке, в которых размещены ролики со сферической поверхностью, установленные на осях равномерно по окружности корпуса с зазором между их боковой поверхностью и стенками углублений, согласно изобретению углубления в корпусе выполнены многоступенчатыми, причем ролики в углублениях установлены перпендикулярно продольной геометрической оси корпуса, а в промежутках между ними установлены плашки со сферической поверхностью, при этом каждая последующая ступень по отношению к предыдущей смещена в горизонтальной плоскости так, что плашки последующей ступени расположены под роликами предыдущей.

Указанные отличия за счет увеличения контактной площади рабочих элементов с поверхностью расширяемой трубы и изменения принципа действия с развальцовывания на дорнирование позволяют повысить работоспособность устройства и эффективность расширения им профильных труб, в том числе их цилиндрических концов.

Другим отличием описываемого устройства является то, что диаметры окружностей, описанных вокруг роликов и плашек, в каждой ступени уменьшаются от большего основания конической поверхности корпуса к меньшему.

Это также позволяет повысить эффективность расширения труб за счет равномерного распределения рабочих осевых нагрузок между ступенями рабочих органов (роликов и плашек).

Третьим отличием описываемого устройства является то, что плашки разъемно соединены с осями роликов.

Это позволяет компактно расположить их в конструкции устройства и производить замену в случае износа или поломки.

Целесообразно в этом случае фиксировать плашки от продольных перемещений относительно корпуса, что предотвращает их самопроизвольное выпадение.

На фиг. 1 показан общий вид устройства в продольном разрезе; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.

Устройство для расширения обсадных труб (фиг.1) содержит конический корпус 1 с большим основанием конуса в верхней части и центральным каналом 2. Для соединения со скважинным оборудованием корпус имеет муфтовый 3 и ниппельный 4 концы с резьбами 5 и 6 соответственно.

В корпусе 1 ступенчато по его длине выполнены углубления 7, в которых перпендикулярно к геометрической оси корпуса размещены ролики 8 с выпуклой сферической поверхность 9 (фиг.2, 3), установленные на осях 10 равномерно по окружности корпуса (в примере через 120^o) так, что между их наружной поверхностью и стенками углублений 7 образуется зазор 11. В промежутках между роликами 8 установлены плашки 12, также имеющие сферические поверхности 13 и канавки 14 для прохода промывочной жидкости. Плашки 12 разъемно соединены с осями 10 роликов 8 с помощью пазов 15 типа "ласточкин хвост" и зафиксированы от продольных перемещений относительно корпуса болтами 16, законтренными от отворота проволокой 17. При этом ролики 8 и плашки 12 смонтированы в ступенях так, что плашки последующей ступени расположены под роликами предыдущей, причем диаметры окружностей, описанных вокруг роликов 8 и плашек 12, в каждой ступени уменьшаются от большего основания конической поверхности корпуса 1 к меньшему пропорционально сужению конуса.

Работает устройство следующим образом.

Устройство на колонне бурильных труб (не показана) спускают в скважину до упора в верхний цилиндрический конец профильной обсадной трубы. Затем созданием осевой нагрузки продавливают его сквозь предварительно расширенную гидравлическим давлением профильную трубу с одновременной промывкой скважины через центральный канал 2 корпуса 1. При этом ролики 8, перекатываясь по внутренней поверхности профильной трубы своей сферической поверхностью 9, расширяют ее, а плашки 12 стабилизируют расширенные роликами участки трубы в раздатом состоянии. Благодаря смещению роликов одной секции устройства относительно другой достигается равномерный охват расширением всей поверхности трубы, в результате чего внутренняя поверхность расширяемой трубы и ее цилиндрических концов получается гладкой без поперечных рубцов. При этом значительно сокращается время на выполнение работ и энергозатраты на счет замены развальцовывания на дорнирование.

Источники информации

1. Авт. св. СССР 1745874, Е 21 В 29/10, 1992.

2. Иогансен К.В. Спутник буровика. Справочник. - М.: Недра, 1986, с. 85, рис. 4.19.