RU212818U1

RU212818U1 - Borehole flaring of the profile cover

Info

Publication number: RU212818U1
Application number: RU2021138488U
Authority: RU
Inventors: Ильдар Рустамович Мухамадеев; Андрей Анатольевич Анисимов; Вячеслав Геннадьевич Подножкин; Борис Михайлович Романов; Айнур Маратович Мингазов; Айдар Салаватович Халилов; Ольга Борисовна Баландина
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Перекрыватель"
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2022-08-10

Abstract

Полезная модель относится к бурению и капитальному ремонту скважин и предназначена, в частности, для развальцовывания труб при их установке в скважине. Скважинный развальцеватель профильного перекрывателя, включающий корпус с центральным каналом, втулками, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности в стенке корпуса, в которых размещены ролики, установленные на наклонных по отношению к оси корпуса осях, выполненных в виде удлиненного цилиндрического стержня с возможностью ограниченного радиального перемещения. При этом в центральном канале выполнен подвижный вал, опирающийся на пружину, наружная поверхность верхней части которого выполнена в виде расширяющегося к верху конуса, а верхняя часть каждой оси роликов выполнена с утолщением, имеющим наклонную коническую поверхность, способную взаимодействовать с наружной поверхностью верхней части вала. Техническим результатом заявленной полезной модели является возможность увеличения диаметра корпуса устройства для расширения продольно-гофрированных труб большого диаметра без ухудшения его прочностных характеристик. 1 ил.

The utility model relates to drilling and workover of wells and is intended, in particular, for expanding pipes when they are installed in a well. Downhole flare of a profile cover, including a body with a central channel, bushings, threads for connection with downhole equipment and recesses on the outer surface in the body wall, in which rollers are placed, mounted on axes inclined with respect to the body axis, made in the form of an elongated cylindrical rod with limited radial movement. At the same time, a movable shaft is made in the central channel, resting on a spring, the outer surface of the upper part of which is made in the form of a cone expanding towards the top, and the upper part of each roller axis is made with a thickening having an inclined conical surface capable of interacting with the outer surface of the upper part of the shaft. The technical result of the claimed utility model is the possibility of increasing the diameter of the body of the device for expanding longitudinally corrugated pipes of large diameter without compromising its strength characteristics. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к бурению и капитальному ремонту скважин и предназначена, в частности, для развальцовывания труб при их установке в скважине.The utility model relates to drilling and workover of wells and is intended, in particular, for expanding pipes when they are installed in a well.

Из уровня техники известно устройство для развальцовки продольно-гофрированных труб (см. патент РФ №51658, 27.02.2006, МПК Е21 В 29/10), включающее корпус с центральным каналом, фиксатором, муфтовой и ниппельной резьбами для соединения со скважинным оборудованием и сверлениями или канавками в стенке корпуса, в которых размещены ролики, установленные на наклонных по отношению к оси корпуса осях с зазором между их боковой поверхностью и стенками сверлений или канавок, причем большая часть роликов охвачена стенками сверлений или канавок корпуса, при этом один конец оси роликов закреплен в корпусе разъемно, второй конец оси роликов закреплен в корпусе фиксатором корпуса, выполненным в виде втулки, ввинченной в муфтовую резьбу корпуса и приспособленной для соединения со скважинным оборудованием, причем количество роликов в корпусе подбирается таким образом, что количество продольных гофр труб, подлежащих развальцовке, не должно быть кратным количеству роликов.A device for expanding longitudinally corrugated pipes is known from the prior art (see RF patent No. 51658, February 27, 2006, IPC E21 B 29/10), including a housing with a central channel, a retainer, a coupling and a nipple thread for connection with downhole equipment and drilling or grooves in the wall of the housing, in which rollers are placed, mounted on axes inclined with respect to the axis of the housing with a gap between their side surface and the walls of the drillings or grooves, moreover, most of the rollers are covered by the walls of the drillings or grooves of the housing, while one end of the roller axis is fixed detachable in the body, the second end of the roller axle is fixed in the body by a body retainer made in the form of a bushing screwed into the socket thread of the body and adapted for connection with downhole equipment, and the number of rollers in the body is selected in such a way that the number of longitudinal corrugations of the pipes to be expanded, should not be a multiple of the number of clips.

Из уровня техники известно «Устройство для развальцовки продольно-гофрированных труб» (см. патент РФ №74157, МПК Е21В 29/10, 20.06.2008), содержащее корпус с центральным каналом, фиксатором, муфтовой и ниппельной резьбами для соединения со скважинным оборудованием и сверлениями или канавками в стенке корпуса, в которых размещены ролики, установленные на наклонных по отношению к оси корпуса осях с зазором между их боковой поверхностью и стенками сверлений или канавок, причем большая часть роликов охвачена стенками сверлений или канавок корпуса, при этом один конец оси ролика закреплен в корпусе разъемно, второй конец оси ролика закреплен в корпусе фиксатором корпуса, выполненным в виде втулки, ввинченной в муфтовую резьбу корпуса и приспособленной для соединения со скважинным оборудованием, причем количество роликов в корпусе подбирается таким образом, что количество продольных гофр труб, подлежащих развальцовке, не должно быть кратным количеству роликов, при этом каждая ось выполнена ступенчатой с расширением внизу, взаимодействующей с расширением соответствующей оси с образованием поршневой камеры, сообщающейся с центральным каналом корпуса, причем сверху ролика размещен разрушаемый фиксатор.Known from the prior art is a "Device for expanding longitudinally corrugated pipes" (see RF patent No. 74157, MPK E21V 29/10, 06/20/2008), containing a housing with a central channel, a retainer, a coupling and a nipple thread for connection with downhole equipment and drillings or grooves in the housing wall, in which rollers are placed, mounted on axes inclined with respect to the axis of the housing with a gap between their side surface and the walls of the drillings or grooves, moreover, most of the rollers are covered by the walls of the drillings or grooves of the housing, while one end of the roller axis detachably fixed in the housing, the second end of the roller axis is fixed in the housing with a housing retainer made in the form of a sleeve screwed into the female thread of the housing and adapted for connection with downhole equipment, and the number of rollers in the housing is selected in such a way that the number of longitudinal corrugations of the pipes to be expanded , should not be a multiple of the number of rollers, while each axis is made with blunt with an expansion at the bottom, interacting with the expansion of the corresponding axis to form a piston chamber communicating with the central channel of the body, and a destructible lock is placed on top of the roller.

Недостатком известных устройств является ограничение в применении при расширении продольно-гофрированных труб большого диаметра.The disadvantage of the known devices is the limitation in the use of large-diameter longitudinally corrugated pipes when expanding.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для расширения труб в скважине (см. патент РФ №2459066, МПК Е21В 29/10, 20.08.2012), включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики с осями с возможностью ограниченного радиального перемещения, гидравлический кольцевой поршень, вставленный в центральный канал корпуса с возможностью продольного перемещения вниз и подпружиненный вверх, при этом поршень оснащен наружной конической поверхностью, расширяющейся вверх и взаимодействующей изнутри с роликами, которые снабжены расширяющей и калибрующей наружными поверхностями, отличающееся тем, что кольцевой поршень выполнен сборным, состоящим из нижней упорной втулки, опирающейся на пружину, и верхнего конусного вала, вставленного в центральный канал корпуса с возможностью вращения, при этом конусная поверхность вала выполнена из двух участков, нижний из которых выполнен с возможностью взаимодействия с расширяющей поверхностью ролика, а верхний, выполненный с большим углом, - с калибрующей поверхностью ролика в крайнем нижнем положении поршня, при этом внутри конусного вала установлена сменная насадка с калиброванным отверстием.The closest in technical essence and the achieved result is a device for expanding pipes in a well (see the patent of the Russian Federation No. surfaces in which rollers with axes with the possibility of limited radial movement are placed, a hydraulic annular piston inserted into the central channel of the housing with the possibility of longitudinal movement downwards and spring-loaded upwards, while the piston is equipped with an outer conical surface expanding upwards and interacting from the inside with the rollers, which are equipped with expanding and calibrating outer surfaces, characterized in that the annular piston is made of prefabricated, consisting of a lower thrust sleeve supported by a spring, and an upper conical shaft inserted into the central channel of the housing with the possibility of rotation, while the conical surface of the shaft is made of two sections, the lower of which is made with the possibility of interacting with the expanding surface of the roller, and the upper one, made with a large angle, with the calibrating surface of the roller in the extreme lower position of the piston, while a replaceable nozzle with a calibrated hole is installed inside the conical shaft.

Недостатком известного устройства является невозможность в его применении при расширении продольно-гофрированных труб большого диаметра, поскольку диаметры корпуса и роликов выполнены небольшого размера, а за счет прямого контакта между роликом и валом, выбрать ролик большого диаметра невозможно, поскольку прочностные характеристики корпуса устройства при расширении труб будут ухудшаться.The disadvantage of the known device is the impossibility of using it when expanding longitudinally corrugated pipes of large diameter, since the diameters of the body and rollers are small, and due to direct contact between the roller and the shaft, it is impossible to select a roller of large diameter, since the strength characteristics of the device body during pipe expansion will get worse.

Техническим результатом заявленной полезной модели является возможность увеличения диаметра корпуса устройства для расширения продольно-гофрированных труб большого диаметра без ухудшения его прочностных характеристик.The technical result of the claimed utility model is the possibility of increasing the diameter of the body of the device for expanding longitudinally corrugated pipes of large diameter without compromising its strength characteristics.

Технический результат достигается за счет того, что скважинный развальцеватель профильного перекрывателя включает корпус с центральным каналом, втулками, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности в стенке корпуса, в которых размещены ролики с осями, выполненными в виде цилиндрического стержня с возможностью ограниченного радиального перемещения, ролики установлены на наклонных по отношению к оси корпуса осях с зазором между их боковой поверхностью и стенками углублений, причем большая часть роликов охвачена стенками углублений. При этом в центральном канале выполнен подвижный вал, опирающийся на пружину, наружная поверхность верхней части которого выполнена в виде расширяющегося к верху конуса, а верхняя часть каждой оси роликов выполнена с утолщением, имеющим наклонную коническую поверхность, способную взаимодействовать с наружной поверхностью верхней части вала.The technical result is achieved due to the fact that the borehole flare of the profile cover includes a body with a central channel, bushings, threads for connection with downhole equipment and recesses on the outer surface in the body wall, in which rollers with axes are placed, made in the form of a cylindrical rod with the possibility of limited radial movement, the rollers are mounted on axes inclined with respect to the axis of the housing with a gap between their side surface and the walls of the recesses, and most of the rollers are covered by the walls of the recesses. At the same time, a movable shaft is made in the central channel, resting on a spring, the outer surface of the upper part of which is made in the form of a cone expanding towards the top, and the upper part of each roller axis is made with a thickening having an inclined conical surface capable of interacting with the outer surface of the upper part of the shaft.

Новым является то, что конструкция скважинного развальцевателя предусматривает расположение внутри корпуса устройство перемещения роликов, выполненное в виде подвижного вала, расположенного в полости центрального канала и подпружиненного пружиной, и центральной оси роликов, верхняя часть которой выполнена с утолщением, имеющим наклонную коническую поверхность, расширяющуюся к низу, а наружная поверхность верхней части вала выполнена конической формы, расширяющейся вверх. За счет этого, происходит прямой контакт коническими поверхностями вала и оси, что позволяет проводить расширение труб большого диаметра. Поскольку отсутствует непосредственный контакт у роликов с валом, обеспечивается беспрепятственная работа роликов при расширении продольно-гофрированных труб. Данная конструкция позволяет увеличивать диаметр корпуса, без ухудшения его прочностных характеристик, а также увеличивать диаметры вала и роликов для заданных параметров расширения продольно-гофрированных труб, например, от 240 до 302 мм.What is new is that the design of the downhole expander provides for the location inside the housing of the device for moving the rollers, made in the form of a movable shaft located in the cavity of the central channel and spring-loaded with a spring, and the central axis of the rollers, the upper part of which is made with a thickening having an inclined conical surface expanding towards bottom, and the outer surface of the upper part of the shaft is made of a conical shape, expanding upwards. Due to this, there is a direct contact between the conical surfaces of the shaft and the axis, which allows for the expansion of large diameter pipes. Since there is no direct contact between the rollers and the shaft, the smooth operation of the rollers is ensured during the expansion of longitudinally corrugated pipes. This design makes it possible to increase the diameter of the casing without compromising its strength characteristics, as well as to increase the diameters of the shaft and rollers for the given expansion parameters of longitudinally corrugated pipes, for example, from 240 to 302 mm.

Заявленная конструкция позволяет легко разобрать указанное соединение после отработки на скважине.The claimed design makes it easy to disassemble the specified connection after working out at the well.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид устройства с частичным осевым разрезом.The utility model is illustrated by the drawing, where in Fig. 1 shows a general view of the device with a partial axial section.

Устройство скважинного развальцевателя профильного перекрывателя состоит из корпуса 1 (см. фиг. 1) с центральным каналом 2, втулок 3, 4, муфтовой 5 и ниппельной 6 резьбами для соединения со скважинным оборудованием (на фиг. не показано) и углублениями 7 в стенке корпуса 1, в которых размещены ролики 8.The downhole expander device of the profile cover consists of a housing 1 (see Fig. 1) with a central channel 2, bushings 3, 4, coupling 5 and nipple threads 6 for connection with downhole equipment (not shown in Fig.) and recesses 7 in the housing wall 1, in which rollers 8 are placed.

Ролики 8 установлены на наклонных по отношению к оси корпуса 1 осях 9 с зазором между их боковой поверхностью и углублениями 7, причем большая часть роликов 8 охвачена стенками канавок 7 корпуса 1. Поскольку ролики 8 расположены в углублении 7 корпуса 1, они не соприкасаются с поверхностью корпуса 1, т.е. меньше подвержены износу.The rollers 8 are mounted on axes 9 inclined with respect to the axis of the housing 1 with a gap between their side surface and recesses 7, and most of the rollers 8 are covered by the walls of the grooves 7 of the housing 1. Since the rollers 8 are located in the recess 7 of the housing 1, they do not come into contact with the surface building 1, i.e. less subject to wear.

Ось 9 выполнена в виде цилиндрического стержня, при этом ось 9 выполнена с утолщением в верхней части 10, которое имеет наклонную коническую поверхность, расширяющуюся к низу. Оси 9 роликов 8 установлены в корпусе 1 устройства скважинного развальцевателя и ограничены в перемещении втулкой 4 и дополнительной втулкой 11, расположенными в верхней и нижней части корпуса.The axis 9 is made in the form of a cylindrical rod, while the axis 9 is made with a thickening in the upper part 10, which has an inclined conical surface expanding towards the bottom. The axles 9 of the rollers 8 are installed in the housing 1 of the downhole expander device and are limited in movement by the sleeve 4 and the additional sleeve 11 located in the upper and lower parts of the housing.

Втулка 4 служит для фиксации (является фиксатором) верхних концов 10 осей 9, на которой размещены ролики 8. Втулка 4 установлена при помощи резьбы 5 на втулке 3. Боковые поверхности роликов 8 расположены в стенке корпуса 1 в углублениях 7. Нижний конец оси 9 роликов 8 закреплен в корпусе 1 разъемно, при помощи дополнительной втулки 11.Bushing 4 serves to fix (is a lock) the upper ends of 10 axles 9, on which rollers 8 are placed. Bushing 4 is installed with thread 5 on bushing 3. The side surfaces of rollers 8 are located in the wall of housing 1 in recesses 7. The lower end of roller axle 9 8 is fixed in the body 1 detachably, with the help of an additional bushing 11.

Количество роликов 8 в корпусе подбираются таким образом, что количество продольных гофр труб, подлежащих развальцовке, не должно быть кратным количеству роликов 8.The number of rollers 8 in the housing is selected in such a way that the number of longitudinal corrugations of the pipes to be expanded should not be a multiple of the number of rollers 8.

Кроме того, устройство скважинного развальцевателя дополнительно снабжено устройством перемещения роликов 8, состоящим из вала 12 и пружины 13, расположенных в центральном проходном канале 2 корпуса 1 с возможностью их свободного хода. При этом пружина 13 одним концом упирается в расположенный в канале 2 ограничитель/упор 14. Второй конец пружины 13 упирается в вал 12. Верхняя часть вала 12 выполнена конической формы, расширяется в верхней части и выполнена с возможностью контакта/взаимодействия с наклонной конической поверхностью верхней части 10 оси 9.In addition, the downhole expander device is additionally equipped with a device for moving the rollers 8, consisting of a shaft 12 and a spring 13, located in the central passage channel 2 of the housing 1 with the possibility of their free movement. In this case, the spring 13 rests at one end against the limiter/stop 14 located in the channel 2. The second end of the spring 13 rests against the shaft 12. The upper part of the shaft 12 is made conical, expands in the upper part and is made with the possibility of contact/interaction with the inclined conical surface of the upper parts 10 axis 9.

Работа устройства скважинного развальцевателя осуществляется следующим образам.The operation of the downhole reamer device is carried out as follows.

Устройство скважинного развальцевателя спускают в скважину (на фиг. не показана) в составе скважинного оборудования. При достижении участка скважины с продольно-гофрированной трубой, что фиксируется снижением веса скважинного оборудования на устье скважины приборами, через колонну труб (не показана) давление промывочной жидкости передается в центральный канал 2 устройства. Под его действием вал 12 начинает двигаться вниз, сжимая пружину 13. Смещаясь вниз, он выдвигает оси 9, которые передают движение роликам 8 и выводят их в рабочее положение. При этом контакт/взаимодействие при работе устройства происходит только у скошенных/конических поверхностей вала 12 и верхней части осей 9. При этом ролики 8 развальцовывают продольные гофры вместе с трубой до необходимого наружного диаметра (чаще всего до стенок скважины или стенок обсадной трубы скважины).The downhole expander device is lowered into the well (not shown in the figure) as part of the downhole equipment. Upon reaching the well section with a longitudinally corrugated pipe, which is fixed by a decrease in the weight of the downhole equipment at the wellhead with instruments, through the pipe string (not shown), the pressure of the drilling fluid is transmitted to the central channel 2 of the device. Under its action, the shaft 12 begins to move down, compressing the spring 13. Moving down, it pushes the axles 9, which transmit the movement to the rollers 8 and bring them to the working position. In this case, contact/interaction during operation of the device occurs only at the beveled/conical surfaces of the shaft 12 and the upper part of the axes 9. At the same time, the rollers 8 expand the longitudinal corrugations together with the pipe to the required outer diameter (most often to the walls of the well or the walls of the casing pipe of the well).

Жидкость, подаваемая с устья скважины, проходя через центральный канал 2 (см. фиг. 1) и попадая в зону развальцовки продольно-гофрированных труб с роликами 8, выполняет роль смазочно-охлаждающей жидкости, уменьшая износ роликов 8 и осей 9 (см. фиг. 1) при развальцовке.The fluid supplied from the wellhead, passing through the central channel 2 (see Fig. 1) and getting into the zone of expansion of longitudinally corrugated pipes with rollers 8, acts as a lubricating fluid, reducing the wear of rollers 8 and axles 9 (see Fig. .1) during flaring.

После расширения заданного участка давление сбрасывается, и нагнетание жидкости прекращают. При этом пружина 13 толкает вал 12, воздействуя на его опорную поверхность, и перемещает его вверх. Ролики 8 с осями 9 возвращаются из рабочего положения в транспортное (исходное положение), затем расширитель извлекается из скважины.After the predetermined area expands, the pressure is released and the liquid injection is stopped. In this case, the spring 13 pushes the shaft 12, acting on its bearing surface, and moves it upwards. Rollers 8 with axes 9 return from the working position to the transport (initial position), then the expander is removed from the well.

Так как ролики 8 не взаимодействуют углублениями 7, то они не подвергаются дополнительному износу, связанному с трением о стенки углублений 7 в корпусе, что увеличивает срок службы устройства.Since the rollers 8 do not interact with the recesses 7, they are not subjected to additional wear associated with friction against the walls of the recesses 7 in the housing, which increases the service life of the device.

При этом вся нагрузка распределяется на оси 9 и ролики 8, которые после каждой операции развальцовки подвергаются ревизии. Изношенные оси 9 и/или ролики 8 заменяются.In this case, the entire load is distributed on the axles 9 and rollers 8, which are subject to revision after each flaring operation. Worn axles 9 and/or rollers 8 are replaced.

После завершения работы устройство извлекают из скважины и производят ревизию деталей устройства, при необходимости заменяют износившиеся ролики 8 или оси 9, для чего вынимают втулки 4 из корпуса 1, затем демонтируют оси 9 с роликами 8. Предлагаемое устройство для развальцовки труб позволяет производить расширение в горизонтальных и наклонных скважинах, а также там, где требуется расширить внутренний диаметр трубы, превышающий диаметр скважины над местом установки продольно-гофрированной трубы.After completion of work, the device is removed from the well and the parts of the device are inspected, if necessary, worn rollers 8 or axles 9 are replaced, for which the bushings 4 are removed from the housing 1, then the axles 9 with rollers 8 are dismantled. and deviated wells, as well as where it is required to expand the inner diameter of the pipe, exceeding the diameter of the well above the installation site of the longitudinally corrugated pipe.

Claims

A downhole flaring profile cover, including a body 1 with a central channel 2, bushings 3 and 4, threads 5 and 6 for connection with downhole equipment and recesses 7 on the outer surface in the wall of the body 1, in which rollers 8 are placed, mounted on inclined relative to housing axis 1 axes 9, made in the form of a cylindrical rod with the possibility of limited radial movement, characterized in that in the central channel 2 a movable shaft 12 is made, based on a spring 13, the outer surface of the upper part of which is made in the form of a cone expanding upward, and the upper part 10 of each axis 9 of the rollers 8 is made with a thickening having an inclined conical surface capable of interacting with the outer surface of the upper part of the shaft 12.