Развальцеватель-калибратор

Изобретение относится к бурению и капитальному ремонту скважин и предназначено, в частности, для развальцовывания и калибрования расширяемых систем из профильных труб при установке их в скважинах.

Известно «устройство для развальцовки труб в скважине» (патент РФ №2268986, Е21В 29/10, опубл. Бюлл. №3 от 27.01.2006 г.), включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной конической поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях, верхние концы которых закреплены в корпусе разъемно, а нижние установлены в опорах, размещенных в корпусе с помощью шарниров с возможностью поворота их в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов, причем внизу корпус жестко соединен с технологической втулкой, оборудованной осевым каналом, имеющим проходное сечение меньше, чем у центрального канала, при этом выше технологической втулки и ниже осей роликов в корпусе расположен герметичный кольцевой цилиндр с поршнем, подпоршневая полость которого сообщается с центральным каналом корпуса выше осевого канала технологической втулки, причем оси дополнительно снабжены внутренними осевыми полостями, а между осями и роликами расположены втулки, установленные герметично с возможностью вращения относительно роликов и без возможности вращения относительно осей, при этом наружная поверхность втулок снабжена винтовыми канавками и параллельными лысками, ориентированными параллельно плоскости поворота оси и сообщающимися через внутренние осевые полости осей с надпоршневой полостью кольцевого цилиндра.

Недостатками данного устройства являются:

- возможность возникновения аварийной ситуации при засорении надпоршневой полости устройства или разрушении пружины, так как поршень и оси с роликами будут находиться в рабочем положении, что приведет к заклиниванию устройства при подъеме его из скважины;

- невысокое качество развальцовки, так как конструкция роликов с короткими цилиндрическими участками не позволяет получить строго цилиндрическую внутреннюю поверхность трубы - внутренняя поверхность трубы получается в виде многозаходной резьбы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и количеству совпадающих существенных признаков является «устройство для развальцовки труб» (патент РФ №65554, Е21В 29/10, опубл. Бюлл. №22 от 10.08.2007 г.), включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях и выполненные наборными из установленных расширяющимися последовательно вверх и бесступенчато друг над другом цилиндров с фасками, нижний конец оси соединен с корпусом с возможностью поворота в радиальной плоскости, а верхний конец оси выполнен с возможностью ограниченного перемещения внутрь, при этом верхний конец оси взаимодействует с толкателем, причем толкатель выполнен в виде подпружиненного снизу вверх кольцевого поршня, герметично размещенного в корпусе с возможностью осевого перемещения, причем надпоршневая полость кольцевого поршня сообщена с центральным каналом.

Недостатками данного устройства являются:

- возможность возникновения аварийной ситуации при засорении надпоршневой полости устройства или разрушении пружины, так как поршень и оси с роликами будут находиться в рабочем положении, что приведет к заклиниванию устройства при подъеме его из скважины;

- невысокое качество развальцовки, так как конструкция роликов с короткими цилиндрическими участками не позволяет получить строго цилиндрическую внутреннюю поверхность трубы - внутренняя поверхность трубы получается в виде многозаходной резьбы;

- низкая эффективность развальцовывания профильных труб и недостаточная продолжительность работы из-за отсутствия смазки в сопряжении оси и ролика и, как следствие, преждевременный износ оси и ролика.

Технической задачей предлагаемого изобретения является исключение аварийной ситуации при засорении надпоршневой полости устройства или разрушении пружины за счет принудительного возврата осей с роликами в транспортное положение, а также повышение работоспособности устройства, эффективности развальцовывания профильных труб и продолжительности работы развальцевателей до ремонта.

Техническая задача решается развальцевателем-калибратором, включающим корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях и выполненные в виде цилиндров с фасками, верхние концы осей выполнены с возможностью ограниченного перемещения наружу, в кольцевой полости образованной между двумя корпусными деталями размещен подпружиненный кольцевой поршень, установленный с возможностью осевого перемещения, причем подпоршневая полость кольцевого поршня сообщена с центральным каналом.

Новым является то, что оси сверху и снизу оснащены призматическими концами, вставлены в корпус с возможностью ограниченного продольного перемещения вверх и радиального перемещения наружу под действием упорной и наклонной, взаимодействующей с нижнем торцом оси, поверхностей поршня, подпружиненного вниз и выполненного с возможностью ограниченного продольного перемещения вверх, причем центральная ось каждой оси расположена в соответствующей ей плоскости параллельной оси корпуса, при этом корпус выполнен с наклонными поверхностями под соответствующие верхние призматические концы осей, а центральный канал корпуса ниже поршня снабжен технологическим сужением.

Новым является также то, что призматические концы оси выполнены симметричными относительно своих центральных осей.

Новым является также то, что оси расположены в корпусе таким образом, что верх каждой оси смещен по окружности вперед по ходу вращения устройства относительно низа оси.

Новым является также то, что оси в местах контакта с роликами снабжены износостойкими вставками.

Новым является также то, что оси снабжены боковыми замкнутыми продольными полостями для смазки.

Новым является также то, что оси снабжены цилиндрическим каналом, сообщенным с боковыми замкнутыми полостями и заполненным консистентной смазкой, причем в цилиндрическом канале размещен поршень, подпружиненный к противоположному концу цилиндрического канала.

На фиг.1 показано устройство в исходном положении;

на фиг.2 - устройство в рабочем положении;

на фиг.3 - фрагмент вида А;

на фиг.4 - фрагмент оси Б.

Развальцеватель-калибратор включает корпус 1 (см. фиг.1) с центральным каналом 2, резьбами 3 и 3′ для соединения со скважинным оборудованием и углублениями 4 на наружной поверхности 5, в которых размещены ролики 6, установленные на осях 7 и выполненные в виде цилиндров 8 с фасками 9. Верхние концы 10 осей 7 выполнены с возможностью ограниченного перемещения наружу. Подпружиненный пружиной 11 кольцевой поршень 12 размещен в кольцевой полости 13 образованной между двумя корпусными деталями и установлен с возможностью осевого перемещения, причем кольцевая полость 13 кольцевого поршня 12 сообщена с центральным каналом 2. Оси 7 сверху и снизу оснащены соответственно призматическими концами 14, 15 (фиг.1-4) и вставлены в корпус 1 с возможностью ограниченного продольного перемещения вверх и при этом радиального перемещения наружу под действием упорной 16 и наклонной 17 поверхностей поршня 12, при взаимодействии с нижним торцом оси 18. Поршень 12 поджат вниз пружиной 11 и выполнен с возможностью ограниченного продольного перемещения вверх. Центральная ось 19 каждой оси 7 расположена в соответствующей ей плоскости (не показана) параллельной оси 20 корпуса 1. Корпус 1 выполнен с наклонными поверхностями 21 под соответствующие верхние призматические концы 14 осей 7, а центральный канал 2 корпуса 1 ниже поршня 12 снабжен технологическим сужением 22. Призматические концы 14 и 15 осей 7 могут быть выполнены симметричными относительно своих центральных осей 19. Оси 7 могут быть расположены в корпусе 1 таким образом, что верхний конец 14 (см. фиг.3) каждой оси 7 смещен по окружности вперед по ходу вращения устройства относительно нижнего конца 15 оси 7. Оси 7 (см. фиг.2) в местах контакта 23 с роликами 6 могут быть снабжены износостойкими вставками 24. Оси 7 могут быть снабжены боковыми замкнутыми продольными полостями 25 для смазки 26. Оси 7 (см. фиг.3) также могут быть снабжены цилиндрическим каналом 27, сообщенным с боковыми замкнутыми полостями 25 и заполненным консистентной смазкой 26, причем в цилиндрическом канале 27 размещен поршень 28, подпружиненный к противоположному концу цилиндрического канала 27.

Устройство работает следующим образом. Профильный перекрыватель (не показан) спускают на колонне труб (на фиг. не показаны) в предварительно расширенный интервал (например: зона поглощения) скважины и расширяют созданием внутреннего гидравлического давления до прижатия их стенок к стенке расширенного интервала скважины (не показана). Затем колонну труб извлекают и с помощью резьбы 3 (см. фиг.1) корпуса 1 присоединяют к ней устройство в сборе и спускают в скважину, предварительно заполнив полости 25 (см. фиг.3) и канал 27 специальной консистентной смазкой 26. По достижении устройством верхнего конца профильного перекрывателя колонну труб начинают вращать при одновременном создании осевой нагрузки и промывки колонны труб и устройства через центральный канал 2 корпуса 1 закачкой жидкости. Под действием перепада давления за счет сужения 22 поршень 12, сжимая пружину 11, перемещается вверх (см. фиг.2). При этом наклонная поверхность 17 и упорная 16 поршня 11 взаимодействует с нижним призматическим концом 15 и торцом 18 оси 7 перемещается наружу и вверх. Далее, при перемещении вверх оси 7 с роликом 6 верхний призматический конец 14 оси 7, взаимодействуя с наклонными поверхностями 21 корпуса 1, при этом ось 7 с роликом 6 выходит в рабочее положение, при котором центральная ось 19 каждой оси 7 расположена в соответствующей ей плоскости параллельной оси 20 корпуса 1. Благодаря тому, что призматические концы 14 (см. фиг.1-4) и 15 осей 7 могут быть выполнены симметричными относительно своих центральных осей 19 после износа осей 7 в местах контакта 23 их можно перевернуть относительно своих центральных осей 19. При этом ресурс осей 7 увеличивается в 2 раза, так как при работе изнашивается только верхняя часть каждой оси. Благодаря тому, что оси 7 расположены в корпусе 1 таким образом, что верхний конец 14 каждой оси 7 может быть смещен по окружности вперед по ходу вращения устройства относительно нижнего конца 15 оси 7 при вращении устройства с одновременной подачей исключены проскальзывания роликов относительно вальцуемой трубы и, как следствие, уменьшается износ роликов 6. Благодаря тому, что оси 7 в местах контакта 23 с роликами 6 могут быть снабжены износостойкими вставками 24 и снабжены боковыми замкнутыми продольными полостями 25 для смазки 26 значительно увеличивается ресурс осей 6 до замены. Для многократного увеличения ресурса осей 7 и роликов 6, оси 7 также могут быть снабжены цилиндрическим каналом 27 (см. фиг.3), сообщенным с боковыми замкнутыми полостями 25 и заполненным консистентной смазкой 26, причем в цилиндрическом канале 27 размещен поршень 28, подпружиненный к противоположному концу цилиндрического канала 27, для выдавливания консистентной смазки в продольные полости 25, откуда она поступает в места контакта 23 осей 6 с роликами 7.

По окончании развальцовывания промывку прекращают, при этом, если произошло разрушение пружины 11 (см. фиг.2) или засорение кольцевой полости 13 при подъеме устройства, ролики 6 на осях 7 взаимодействуют со стенками развальцованной трубы и опускаются в транспортное положение, при этом оси 7 торцами 18 возвращают поршень 12 в транспортное положение.

Далее устройство извлекают из скважины. Данная конструкция развальцевателя-калибратора позволяет исключить аварийные ситуации при засорении надпоршневой полости устройства или разрушении пружины за счет принудительного возврата осей с роликами в транспортное положение, а также повысить работоспособность устройства, эффективность развальцовывания профильных труб и многократно увеличить продолжительность работы развальцевателя-калибратора до ремонта.

1. Развальцеватель-калибратор, включающий корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях и выполненные в виде цилиндров с фасками, верхние концы осей выполнены с возможностью ограниченного перемещения наружу, в кольцевой полости, образованной между двумя корпусными деталями размещен подпружиненный кольцевой поршень, установленный с возможностью осевого перемещения, причем подпоршневая полость кольцевого поршня сообщена с центральным каналом, отличающийся тем, что оси сверху и снизу оснащены призматическими концами, вставлены в корпус с возможностью ограниченного продольного перемещения вверх и радиального перемещения наружу под действием упорной и наклонной взаимодействующей с нижнем торцом оси поверхностей поршня, подпружиненного вниз и выполненного с возможностью ограниченного продольного перемещения вверх, причем центральная ось каждой оси расположена в соответствующей ей плоскости, параллельной оси корпуса, при этом корпус выполнен с наклонными поверхностями под соответствующие верхние призматические концы осей, а центральный канал корпуса ниже поршня снабжен технологическим сужением.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что призматические концы оси выполнены симметричными относительно своих центральных осей.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оси расположены в корпусе таким образом, что верх каждой оси смещен по окружности вперед по ходу вращения устройства относительно низа оси.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оси в местах контакта с роликами снабжены износостойкими вставками.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оси в местах контакта с роликами снабжены износостойкими вставками.

6. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оси снабжены боковыми замкнутыми продольными полостями для смазки.

7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оси снабжены боковыми замкнутыми продольными полостями для смазки.

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оси снабжены боковыми замкнутыми продольными полостями для смазки.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оси снабжены цилиндрическим каналом, сообщенным с боковыми замкнутыми полостями и заполненным консистентной смазкой, причем в центральном канале размещен поршень, подпружиненный к противоположному концу цилиндрического канала.

10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что оси снабжены цилиндрическим каналом, сообщенным с боковыми замкнутыми полостями и заполненным консистентной смазкой, причем в центральном канале размещен поршень, подпружиненный к противоположному концу цилиндрического канала.

11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оси снабжены цилиндрическим каналом, сообщенным с боковыми замкнутыми полостями и заполненным консистентной смазкой, причем в центральном канале размещен поршень, подпружиненный к противоположному концу цилиндрического канала.