устройство для выправления обсадной колонны

Формула изобретения

1. Устройство для выправления обсадной колонны, включающее корпус с коническими прямой и обратной направляющими и кольцевым пазом на наружной поверхности, последовательно установленные в кольцевом пазу корпуса кольца с пазами на взаимно обращенных поверхностях, установленные на корпусе между кольцами с возможностью вращения ролики с выступами в верхней и нижней частях, расположенными в пазах колец с возможностью радиального перемещения, а на наружной поверхности корпуса выполнены радиальные пазы, имеющие в поперечном сечении корпуса равномерно изменяющуюся глубину для радиального перемещения роликов, размещенных в радиальных пазах корпуса, кольца установлены с возможностью вращения относительно продольной оси корпуса, отличающееся тем, что кольца, между которыми размещены ролики, дополнительно жестко соединены между собой пластинами, образуя окна для роликов, при этом ролики, охваченные жестко соединенными кольцами, образуют ряды роликов, причем радиальные пазы корпуса для каждого из верхних рядов роликов выполнены с возможностью радиального перемещения, большего, чем для нижних роликов, при этом каждый из рядов роликов выполнен с возможностью независимого вращения относительно корпуса, причем корпус дополнительно оснащен технологическими вставками, а несколько рядов роликов образуют расширяющие блоки, разделенные технологическими вставками.

2. Устройство для выправления обсадной колонны по п.1, отличающееся тем, что количество рядов в расширяющем блоке роликов более одного.

3. Устройство для выправления обсадной колонны по п.1, отличающееся тем, что количество технологических вставок корпуса не менее одной.

4. Устройство для выправления обсадной колонны по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что количество рядов роликов во всех расширяющих блоках равно между собой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к выправлению смятых обсадных колонн нефтяных и газовых скважин.

Известна оправка для обсадных труб (а.с. №467994, МКИ Е 21 В 29/10, 1975 г.), включающая прямую и обратную конусные направляющие и конические ролики, установленные в пазах прямой и обратной направляющей, причем конические ролики обращены большими основаниями в сторону центра оправки.

Недостатком этой оправки является сложность конструкции, наличие больших осевых нагрузок на оправку и, как следствие, преждевременный износ и выход ее из строя, а создание значительных осевых нагрузок в ряде случаев связано с определенными трудностями. На малой глубине это связано с невозможностью создания необходимых осевых усилий, а на больших глубинах может привести к поломке труб.

Известно устройство для выправления обсадной колонны (а.с. №1663180, МКИ Е 21 В 29/10, 1991 г.), включающее корпус с коническими прямой и обратной направляющими и кольцевым пазом на наружной поверхности, последовательно установленные в кольцевом пазу корпуса кольца с пазами на взаимно обращенных поверхностях, установленные на корпусе между кольцами с возможностью вращения ролики с выступами в верхней и нижней частях расположенными в пазах колец, а на наружной поверхности корпуса выполнены радиальные пазы, имеющие в поперечном сечении корпуса равномерно изменяющуюся глубину для радиального перемещения роликов, причем ролики размещены в радиальных пазах корпуса с возможностью радиального перемещения, кольца установлены с возможностью вращения относительно продольной оси корпуса, а длина пазов колец в поперечной плоскости корпуса равна величине радиального перемещения роликов.

Недостатком данного устройства являются большие моменты вращения бурильной колонны, а также не исключена возможность его заклинивания в скважине в процессе правки глубоких смятий обсадных колонн.

Технической задачей изобретения является создание надежной конструкции, исключающей заклинивание устройства в процессе работы с возможностью выправления обсадных колонн, имеющих смятия любой сложности и длины, при этом простой в эксплуатации и ремонте за сет блочной конструкции.

Указанная техническая задача решается предлагаемым устройством для выправления обсадной колонны, включающим корпус с коническими прямой и обратной направляющими и кольцевым пазом на наружной поверхности, последовательно установленные в кольцевом пазу корпуса кольца с пазами на взаимно обращенных поверхностях, установленные на корпусе между кольцами с возможностью вращения ролики с выступами в верхней и нижней частях, расположенные в пазах колец, а на наружной поверхности корпуса выполнены радиальные пазы, имеющие в поперечном сечении корпуса равномерно изменяющуюся глубину для радиального перемещения роликов, причем ролики размещены в радиальных пазах корпуса с возможностью радиального перемещения, кольца установлены с возможностью вращения относительно продольной оси корпуса, а длина пазов колец в поперечной плоскости корпуса равна величине радиального перемещения роликов.

Новым является то, что кольца, между которыми размещены ролики, дополнительно жестко соединены между собой пластинами, образуя окна для роликов, при этом ролики, охваченные жесткосоединенными кольцами, образуют ряды роликов, причем радиальные пазы корпуса для каждого из верхних рядов роликов выполнены с возможностью радиального перемещения большего, чем для нижних роликов, при этом каждый из рядов роликов выполнен с возможностью независимого вращения относительно корпуса, причем корпус дополнительно оснащен технологическими вставками, а несколько рядов роликов образуют расширяющие блоки, разделенные технологическими вставками.

Новым является также то, что количество рядов в расширяющем блоке роликов более одного.

Новым является также то, что количество технологических вставок корпуса не менее одной.

Новым является также то, что количество рядов роликов во всех расширяющих блоках равно между собой.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство.

На фиг.2 - разрез А-А.

На фиг.3 - разрез Б-Б.

Устройство для выправления обсадной колонны включает корпус 1 (см. Фиг.1) с коническими прямой 2 и обратной 3 направляющими и кольцевым пазом 4 на наружной поверхности, последовательно установленные в кольцевом пазу корпуса кольца 5 и 6 с пазами 7 (с.Фиг.1 и 2) на взаимно обращенных поверхностях 8 (см. Фиг.1) и 9, установленные на корпусе 1 между кольцами 5 и 6 с возможностью вращения ролики 10 с выступами 11 и 12 соответственно в верхней и нижней частях, расположенными в пазах 7 колец 5 и 6 с возможностью радиального перемещения. На наружной поверхности корпуса 1 выполнены радиальные пазы 13 (см. Фиг.3), имеющие в поперечном сечении корпуса равномерно изменяющуюся глубину для радиального перемещения роликов 10, размещенных в радиальных пазах 13 корпуса 1. Кольца 5 (см. Фиг.1) и 6 установлены с возможностью вращения относительно продольной оси корпуса 1. Кольца 5 и 6, между которыми размещены ролики 10, жестко соединены между собой пластинами 14, образуя окна 15 для роликов 10. Ролики 10, охваченные жесткосоединенными кольцами 5 и 6, образуют ряды 16 роликов 10. Радиальные пазы 13 (см. Фиг.3) корпуса 1 для каждого из верхних рядов 16 роликов 10 выполнены с возможностью радиального перемещения большего (описанная окружность роликов 10 при вращении - D), чем для нижних 16 роликов 10. Ряды 16 (см. Фиг.1) роликов 10 выполнены с возможностью независимого вращения относительно корпуса 1, а корпус 1 дополнительно оснащен технологическими вставками 17, а несколько рядов 16 роликов 10 образуют расширяющие блоки 18, разделенные технологическими вставками 17. Причем длина технологической вставки 18 подбирается таким образом, чтобы при выправлении обсадной колонны(на Фиг. не показана) усилие вращения не превышало допустимое, которое определяется из паспортных данных используемого оборудования. Количество рядов 16 в расширяющем блоке 18 исходя из практики должно быть не менее двух, а более четырех - технологически сложно в изготовлении. Для выправления небольших участков смятий обсадной колонны достаточно двух расширяющих блоков 18, то есть одной технологической вставки 17. Чем глубина смятия обсадной колонны больше, тем больше и количество расширяющих блоков 18 и, следовательно, технологических вставок 17. Для упрощения сборки и комплектации количество рядов 16 во всех расширяющих блоках 18 должно быть одинаковым.

Устройство работает следующим образом.

Устройство в сборе (см. Фиг.1) на колонне труб (на Фиг. не показана) спускают в скважину (на Фиг. не показана), оборудованную обсадной колонной (на Фиг. не показана). При спуске прямая коническая направляющая 2 предохраняет от упоров в стыки или неровности при достижении им верхней границы смятого участка (на Фиг. не показан) обсадной колонны, который определяют по геофизическим исследованиям либо по снижению веса колонны труб. После чего спуск прекращают. Затем устройство приводят во вращение, ролики 10 нижнего ряда 16 входят в контакт со смятым участком обсадной колонны. При этом ролики 10 притормаживаются, корпус 1 (см. Фиг.3) продолжает вращаться, выталкивая ролики 10 из окон 15 наружу благодаря радиальным пазам 13, находящимся в кольцевом пазу 4 на наружной поверхности, выправляя обсадную колонну. В случае, когда ролики доходят до вершины 19 радиального паза 13, а процесс выправления не завершен, ролики 10 перескакивают во впадину 20 следующего радиального паза 13, исключая заклинивание. Процесс выправления смятого участка продолжается до уменьшения усилия вращения. После чего устройству кроме вращательного придают еще и поступательное вниз движение, которое выбирается таким образом, чтобы не превысить допустимое усилие вращения колонны труб. В результате входит во взаимодействие с предварительно обработанным смятым участком следующий ряд 16 (см. Фиг.1) роликов 10. Процесс выправления повторяется благодаря тому, что радиальное перемещение следующего верхнего ряда 16 роликов 10 больше нижнего, который при этом подготавливает ниже лежащий смятый участок для верхнего ряда 16 роликов 10, то есть описанная окружность D для каждого из верхних рядов 16 больше. И так до входа в участок смятия всех рядов 16 нижнего расширяющего блока 18. После прохождения одного расширяющего блока 18 через период, равный длине технологической втулки 17, в участок смятия входит следующий расширяющий блок 18, который работает аналогично нижнему. Причем смятый участок обсадной колонны с каждым разом после последовательного прохождения всех верхних расширяющих блоков 16 все больше выправляется до полного исчезновения, так как подобная конструкция устройства позволяет это сделать. Количество рядов 16 роликов 10 в расширяющем блоке 18 корпуса 1 выбирается от глубины и длины смятого участка обсадной колонны (чем длина и глубина больше, тем меньше количество рядов 16 роликов 10 в расширяющем блоке 18) так, чтобы в сочетании с технологическими втулками 17 при допустимых техническими требованиями усилиях вращения и поступательного перемещения за один проход полностью выправить смятый участок обсадной колонны. Наличие пластин 14, жестко соединяющих кольца 5 и 6, исключает перекос роликов 10 и снижает нагрузку, исключая аварийные ситуации, на выступы 11, 12 и пазы 7, расположенные на взаимно обращенных поверхностях 8 и 9 колец 5 и 6 соответственно. При необходимости в зону выправления смятого участка роликами 10 доставляются технологические жидкости (например, смазывающе-охлаждающая жидкость) любым известным способом (например, созданием циркуляции), например: через центральный канал 21. При подъеме обратная коническая направляющая 3 предохраняет от упоров в стыки или неровности. Благодаря наличию одинакового числа рядов 16 в каждом расширяющем блоке 18 появляется возможность сочетания их с роликами 10, выталкиваемыми наружу на различную высоту.

Предлагаемая конструкция устройства для выправления обсадных колонн проста в обслуживании, надежна и позволяет выправлять участки смятия любой сложности и длины, исключая заклинивания, за счет блочной конструкции со свойствами, подбираемыми по назначению.