устройство верхнего конца и нижнего конца расширяемых труб, устраняющее концевое сужение при их расширении

Формула изобретения

Устройство верхнего конца и нижнего конца расширяемых труб, устраняющее концевое сужение при их расширении, состоящее из втулок, жестко соединенных с верхним и нижним концами труб, с концевыми внутренними фасками и расположенными равномерно по периметру от торцов сквозными надрезами, выполненными с возможностью образования верхнего и нижнего раструбов, отогнутых наружу, после их расширения, отличающееся тем, что втулки имеют наружный диаметр, который после расширения равен внутреннему диаметру скважины, а концевой участок выполнен утолщенным, с возможностью жесткого соединения со стенками скважины после расширения, причем внутренняя фаска имеет длину, равную длине утолщения, и состоит из двух фасок, причем крайняя выполнена под углом, превосходящим в четыре раза угол уклона расширяющего инструмента, а внутренняя - в два раза, при этом выполнено 7 или 8 надрезов, имеющих длину, равную длине утолщения, а ширину, равную двум толщинам стенки втулки.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к бурению и капитальному ремонту скважин и предназначено, в частности, для расширяемых труб при локальной изоляции зоны осложнения ствола скважины при бурении.

Известно устройство для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины (патент RU № 2378489, МПК E21B 29/10, опубл. 10.01.2010 г., бюл. № 1), включающее перекрыватель, состоящий из секций профильных труб с цилиндрическими участками по концам, соединенных резьбой, роликовый развальцеватель, размещенный над профильной трубой и имеющий узел соединения с перекрывателем, причем на нижнем конце перекрывателя размещен башмак с обратным клапаном, секции профильных труб выполнены сборными, состоящими из профильных труб с концевым цилиндрическим участком, соединенными профильными торцами сваркой, а резьбы на цилиндрических участках секций профильных труб выполнены коническими и оснащены герметизирующим составом, причем наружная коническая резьба размещена на нижнем конце секций профильных труб, а внутренняя - сверху, при этом на цилиндрическом участке верхней секции профильных труб, обращенной к роликовому развальцевателю, выполнены внутренняя фаска, а на наружной поверхности - кольцевые проточки, причем роликовый развальцеватель снизу оснащен режущей головкой, выполненной с возможностью взаимодействия и разрушения башмака, который изготовлен из легкоразбуриваемого материала, а сверху - дополнительным раздвижным развальцевателем, наружный диаметр которого в рабочем положении превышает диаметр ствола скважины.

Недостатками данного устройства являются:

- концевое сужение на нижнем конце перекрывателя;

- наличие внутренней фаски и наружных кольцевых проточек на верхнем конце перекрывателя, которые хотя и снижают эффект упругой деформации, но не позволяют создать достаточный раструб на входе в перекрыватель после его расширения роликовым развальцевателем, что является особенно актуальным в горизонтальных скважинах, а также при попадании конца перекрывателя в каверну.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины (патент RU № 2425953, МПК E21B 29/10, опубл. 10.08.2011 г., бюл. № 22), включающее перекрыватель, состоящий из соединенных секций профильных труб с цилиндрическими участками по концам, основного и дополнительного роликовых развальцевателей, соединенных с перекрывателем узлом соединения и имеющих режущую головку снизу для разрушения башмака при контакте, причем на нижнем конце перекрывателя размещен башмак с обратным клапаном, а на верхнем выполнена внутренняя фаска, при этом на нижнем конце перекрывателя выполнена внутренняя фаска, при этом на верхнем и нижнем концах перекрывателя изготовлены равномерно по периметру от торца сквозные надрезы, выполненные с возможностью образования верхнего и нижнего раструбов, отогнутых наружу, после расширения перекрывателя роликовым развальцевателем.

Недостатками данного устройства являются:

- образование трещин при развальцовке в местах выполнения сквозных пазов, что приводит к ослаблению концевого участка и возможности его отгиба внутрь при зацепе долотом или муфтами колонны бурильных труб в горизонтальных скважинах, что приводит к аварийной ситуации - заклиниванию долота или муфты в перекрывателе;

- короткие сектора, образованные большим количеством надрезов, также приводят к ослаблению концевого участка и возможности его отгиба внутрь при зацепе долотом или муфтами колонны бурильных труб, что также приводит к аварийной ситуации;

- при развальцовке коническая поверхность фаски, отгибаясь наружу, становится под прямым углом или близким к прямому, что приводит к зацепам в горизонтальных скважинах.

Технической задачей предлагаемого устройства является обеспечение прохождения любых компоновок через расширяемые трубы в горизонтальных скважинах с образованием раструба, взаимодействующего со стенками скважины, равнопрочного с исходным патрубком, снабженного фасками после его расширения.

Техническая задача решается устройством верхнего конца и нижнего конца расширяемых труб, устраняющим концевое сужение при их расширении, состоящим из втулок, жестко соединенных с верхним и нижним концами труб, с концевыми внутренними фасками и расположенными равномерно по периметру от торцов сквозными надрезами, выполненными с возможностью образования верхнего и нижнего раструбов, отогнутых наружу, после их расширения.

Новым является то, что втулки имеют наружный диаметр, который после расширения равен или меньше внутреннего диаметра скважины, а концевой участок выполнен утолщенным, с возможностью жесткого соединения со стенками скважины после расширения, причем внутренняя фаска имеет длину равную длине утолщения, и состоит из двух фасок, причем крайняя выполнена под углом, превосходящим в четыре раза угол уклона расширяющего инструмента, а внутренняя - в два раза, при этом выполнено 7 или 8 надрезов, имеющих длину, равную длине утолщения, а ширину, равную двум толщинам стенки втулки.

На фиг.1 изображено устройство в компоновке расширяемых труб до расширения.

На фиг.2 изображена верхняя часть устройства.

На фиг.3 изображено устройство в компоновке расширяемых труб после расширения.

Устройство верхнего конца 1 и нижнего конца 2 расширяемых в скважине 3 труб 4 состоит из втулок 5 и 6, жестко соединенных, например сваркой, с верхним 1 и нижним 2 концами труб 4 (фиг.1), с концевыми внутренними фасками 7 и 8 (фиг.2). Втулки 5 и 6 имеют наружный диаметр d, который после расширения равен или меньше внутреннего диаметра скважины 3, а концевые участки 9 и 10 выполнены утолщенными, с возможностью жесткого соединения со стенками скважины 3 после расширения. Фаски 7 и 8 имеют длину, равную длине утолщения 11, причем крайняя фаска 7 выполнена под углом, превосходящим примерно в четыре раза угол уклона расширяющего инструмента. Внутренняя фаска 8 примерно в два раза больше угла уклона расширяющего инструмента. Выполнено 7 или 8 надрезов 12, имеющих длину, равную длине утолщения 11, а ширину h, равную примерно двум толщинам стенки втулки 5 или 6.

Устройство работает следующим образом.

Расширяемые трубы 4 (фиг.1) соединяют с втулками 5 и 6, приваривая к верхнему 1 и нижнему 2 концам труб 4. Верхнюю втулку 5 оснащают посадочным переводником 13, а нижнюю втулку 6 - башмаком 14 с обратным клапаном из легкоразбуриваемого материала. Колонну бурильных труб 15 свинчивают с посадочным устройством 13 и расширяемые трубы в сборе спускают в необходимый интервал скважины 3. Через колонну бурильных труб 15 созданием внутреннего давления раздувают расширяемые трубы 4, после чего, натяжением колонны бурильных труб 15 отсоединяют посадочное устройство 13 от втулки 5. Дальнейшее калибрование профильных участков труб 4 и расширение цилиндрических концов 1 и 2 с втулками 5 и 6 производят, например, развальцевателем, который спускают до концевого участка 9 верхней втулки 5. После чего вращением с одновременным созданием осевой нагрузки и промывки производят расширение втулок 5 и 6, калибрование труб 4, разбуривание башмака 14 до выхода развальцевателя из нижней втулки 6 (фиг.3). При этом утолщенные концевые участки 9 и 10, взаимодействуя между расширяемым инструментом и стенкой скважины 3, раскатываются, удлиняются в периметре и частично внедряются в стенки скважины 3. Надрезы 12 шириной h, равной ширине двух стенок втулки 5, например 10 мм, препятствуют растрескиванию концевых участков 9 и 10 и потере их прочности. Также количество 7-8 секторов 16, образованных после выполнения надрезов 12, обеспечивает оптимальную длину секторов 16, способствующую максимальному раскрытию их и в то же время препятствующую их загибу внутрь или разрушению. Фаски 7 и 8 благодаря выбранным углам после расширения обеспечивают свободное прохождение компоновок в горизонтальных скважинах.

Предлагаемое устройство обеспечивает прохождение любых компоновок через расширяемые трубы в горизонтальных скважинах с образованием раструба, взаимодействующего со стенками скважины, равнопрочного с исходным патрубком, оснащенного фасками после его расширения.