RU2194841C2 - Device for expansion of casings in well - Google Patents

Abstract

FIELD: expansion of casings in wells, particularly, articles from shaped pipes with cylindrical ends. SUBSTANCE: device has conical body with central channel and wall hollows located in steps over body length. Installed in hollows perpendicular to device geometric axis are rollers with convex surface and spaced uniformly over body circumference. Dies are installed between rollers and detachably connected with roller axles and locked from longitudinal motions. Rollers and dies in steps are mounted so that dies of next step are located under rollers of previous step. Diameters of circumferences circumscribed round rollers and dies reduce in each step from large base of body conical surface to small one. EFFECT: higher efficiency and serviceability. 3 cl, 3 dwg

Description

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. The invention relates to drilling and overhaul of wells and is intended, in particular, to expand devices from shaped pipes having cylindrical ends with threads when installed in wells.

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. A device for straightening casing pipes in a well is known, including a conical body with a large cone base in the upper part and a central channel, a sleeve end for connecting to downhole equipment and recesses in the wall, in which support balls are placed along a helical line [1]. In this case, the straightening of the collisions in the casing is carried out by expanding them by rotating the tool.

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. This device is not efficient enough due to spontaneous falling of the support balls from the recesses of the body when exposed to high loads, which are used when expanding crumpled sections of the casing.

Другим недостатком является то, что из-за перекатывания опорных шаров при вращении устройства выправленная поверхность получается неровной. Another disadvantage is that due to rolling of the support balls during rotation of the device, the straightened surface is uneven.

Еще одним недостатком известного устройства является необходимость его вращения, что усложняет и удорожает технологию. Another disadvantage of the known device is the need for its rotation, which complicates and increases the cost of technology.

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. Closest to the invention in technical essence is a device for expanding casing pipes in a well (calibrator), comprising a conical body with a large cone base in the upper part and a central channel, sleeve and nipple ends with threads for connection with downhole equipment and recesses in the wall, which placed rollers with a spherical surface mounted on the axles uniformly around the circumference of the housing with a gap between their lateral surface and the walls of the recesses [2]. Collisions in the casing are also straightened by rotating the device.

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. The main disadvantages of this device are the low quality of flaring and productivity due to the small contact area of the rollers with the pipe surface and the vibration of the device during operation, especially when flaring devices made of thick-walled profile pipes with cylindrical ends. In this case, the rollers quickly fail, and their replacement is impossible.

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. These shortcomings do not allow the use of the known device for expanding thick-walled profile pipes, especially their cylindrical ends, which require the use of large axial loads and torque.

Цель изобретения - повышение работоспособности устройства и эффективности при расширении им устройств, изготовленных из профильных труб с цилиндрическими концами. The purpose of the invention is to increase the operability of the device and efficiency when expanding devices made of profile pipes with cylindrical ends.

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. This is achieved by the fact that in the described device for straightening casing pipes containing a conical body with a large base of the cone of the upper part and the central channel, sleeve and nipple ends with threads for connection with downhole equipment and recesses in the wall, in which the rollers are placed with a spherical surface, mounted on the axes uniformly around the circumference of the housing with a gap between their lateral surface and the walls of the recesses, according to the invention, the recesses in the housing are multistage, and p The holes in the recesses are installed perpendicular to the longitudinal geometric axis of the body, and in the spaces between them there are plates with a spherical surface, with each subsequent stage relative to the previous one being displaced in a horizontal plane so that the plates of the next stage are located under the rollers of the previous one.

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. These differences due to the increase in the contact area of the working elements with the surface of the expandable pipe and the change in the principle of operation from flaring to dying, increase the operability of the device and the efficiency of expansion of profile pipes, including their cylindrical ends.

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. Another difference of the described device is that the diameters of the circles described around the rollers and dies in each step are reduced from the larger base of the conical surface of the housing to a smaller one.

Это также позволяет повысить эффективность расширения труб за счет равномерного распределения рабочих осевых нагрузок между ступенями рабочих органов (роликов и плашек). It also allows to increase the efficiency of expansion of the pipes due to the uniform distribution of the working axial loads between the steps of the working bodies (rollers and dies).

Третьим отличием описываемого устройства является то, что плашки разъемно соединены с осями роликов. The third difference of the described device is that the dies are detachably connected to the axes of the rollers.

Это позволяет компактно расположить их в конструкции устройства и производить замену в случае износа или поломки. This allows you to compactly arrange them in the design of the device and replace them in case of wear or breakage.

Целесообразно в этом случае фиксировать плашки от продольных перемещений относительно корпуса, что предотвращает их самопроизвольное выпадение. In this case, it is advisable to fix the dies against longitudinal displacements relative to the housing, which prevents their spontaneous loss.

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. In FIG. 1 shows a General view of the device in longitudinal section; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 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. A device for expanding casing pipes (FIG. 1) comprises a conical body 1 with a large cone base in the upper part and a central channel 2. For connecting to downhole equipment, the body has a sleeve 3 and a nipple 4 ends with threads 5 and 6, respectively.

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.In the housing 1, recesses 7 are made stepwise along its length, in which rollers 8 with a convex spherical surface 9 (FIGS. 2, 3) are placed perpendicular to the geometric axis of the housing, mounted on the axes 10 uniformly around the circumference of the housing (in the example, through 120 ^o ) so that between their outer surface and the walls of the recesses 7, a gap 11 is formed. In the spaces between the rollers 8, dies 12 are installed, also having spherical surfaces 13 and grooves 14 for passage of the washing liquid. The dies 12 are detachably connected to the axes 10 of the rollers 8 using grooves of the dovetail type 15 and are fixed from longitudinal movements relative to the housing by bolts 16 locked from the lapel by the wire 17. In this case, the rollers 8 and dies 12 are mounted in steps so that the dies of the next step are located under the previous rollers, and the diameters of the circles described around the rollers 8 and dies 12 in each step decrease from the larger base of the conical surface of the housing 1 to a smaller one in proportion to the narrowing of the cone.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

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. The device on the drill pipe string (not shown) is lowered into the well until it stops at the upper cylindrical end of the profile casing. Then, by creating an axial load, it is pressed through a profile pipe pre-expanded by hydraulic pressure while flushing the well through the central channel 2 of the housing 1. In this case, the rollers 8, rolling along the inner surface of the profile pipe with their spherical surface 9, expand it, and the dies 12 stabilize the sections expanded by the rollers pipes in a cloven state. Due to the displacement of the rollers of one section of the device relative to another, uniform expansion coverage of the entire pipe surface is achieved, as a result of which the inner surface of the expandable pipe and its cylindrical ends is smooth without transverse scars. This significantly reduces the time to complete work and energy costs by replacing flaring with dying.

Источники информации
1. Авт. св. СССР 1745874, Е 21 В 29/10, 1992.Sources of information
1. Auth. St. USSR 1745874, Е 21 В 29/10, 1992.

2. Иогансен К.В. Спутник буровика. Справочник. - М.: Недра, 1986, с. 85, рис. 4.19. 2. Johansen K.V. Driller's satellite. Directory. - M .: Nedra, 1986, p. 85, fig. 4.19.

Claims (3)

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. 1. A device for expanding casing pipes in the well, including a conical body with a large cone base in the upper part and a central channel, sleeve and nipple ends with threads for connecting to downhole equipment and recesses in which rollers with a spherical surface are placed on the axes evenly around the circumference of the housing with a gap between their lateral surface and the walls of the recesses, characterized in that the recesses in the housing are multistage, and the rollers in the recesses are installed perpendicularly to the longitudinal geometric axis of the housing, and in the intervals between them are installed with a spherical die surface, with each successive stage relative to the previous offset in the horizontal plane so that the dies are arranged at a subsequent stage preceding rollers. 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. 2. The device according to p. 1, characterized in that the diameters of the circles described around the rollers and dies in each step are reduced from the larger base of the conical surface of the housing to a smaller one. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что плашки разъемно соединены с осями роликов и зафиксированы от продольных перемещений относительно корпуса. 3. The device according to p. 1 or 2, characterized in that the dies are detachably connected to the axes of the rollers and are fixed from longitudinal movements relative to the housing.

Images