RU2235849C2

RU2235849C2 - Method of tube expanding into well

Info

Publication number: RU2235849C2
Application number: RU2002120030/03A
Authority: RU
Inventors: Н.Г. Ибрагимов (RU); Н.Г. Ибрагимов; К.В. Мелинг (RU); К.В. Мелинг; Г.С. Абдрахманов (RU); Г.С. Абдрахманов; нов Н.Х. Хамить (RU); Н.Х. Хамитьянов; А.С. Ягафаров (RU); А.С. Ягафаров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-09-10
Also published as: RU2002120030A

Abstract

FIELD: well drilling equipment, particularly for expanding profiled capping devices when arranging thereof into well.

SUBSTANCE: device includes body with central channels. Body is provided with threads for connection thereof with downhole equipment. Made on outer body surface are depressions for rolls arrangement. Rolls are installed on axles. Upper axle ends are detachably secured in body. Lower axle ends are secured in supports by hinges, which provide rotation thereof in plane passing through longitudinal roller and body axes. Supports are arranged in body. Hydraulic annular piston is arranged in central channel. Annular piston is spring-loaded in axial direction and has pushers. Upper axle ends are located so that radial clearance is formed around upper axle ends. Upper axle ends cooperate with pushers.

EFFECT: extended device capabilities due to increasing expanded tube diameter.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено, в частности, для развальцовывания устройств из профильных труб при установке их в скважинах.The invention relates to drilling wells and is intended, in particular, for expanding devices from shaped pipes when installing them in wells.

Известно устройство для развальцовки труб в скважинах, включающее корпус с центральным каналом, в котором размещен с возможностью вращения конусный опорный ролик, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями в наружной стенке, в которых размещены ролики, установленные в опорных подшипниках, размещенных сверху и снизу роликов и жестко закрепленных в корпусе (патент РФ № 1518995, В 21 D 39/10, 1989).A device for expanding pipes in wells is known, including a housing with a central channel in which the conical support roller is rotatably disposed, with threads for connecting to downhole equipment and recesses in the outer wall, in which rollers are installed in support bearings located above and below rollers and rigidly fixed in the housing (RF patent No. 1518995, B 21 D 39/10, 1989).

Основным недостатком этого устройства является недостаточная прочность его корпуса из-за необходимости выполнения в нем центрального канала увеличенного диаметра для размещения опорного ролика и сквозных радиальных углублений под вальцующие ролики.The main disadvantage of this device is the lack of strength of its housing due to the need to perform in it a central channel of increased diameter to accommodate the support roller and through radial recesses under the rolling rollers.

Другим недостатком известного устройства является низкая работоспособность подшипников вследствие воздействия на них больших контактных радиальных нагрузок из-за малой их опорной поверхности, которые могут привести к заклиниванию роликов.Another disadvantage of the known device is the low availability of bearings due to the impact of large contact radial loads due to their small bearing surface, which can lead to jamming of the rollers.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и количеству совпадающих существенных признаков является устройство для развальцовки труб в скважине, включающее корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях, верхние концы которых закреплены в корпусе разъемно, а нижние - установлены в опорах (патент РФ № 2144128, Е 21 В 29/10, 2000). В известном устройстве верхние концы осей роликов закреплены в корпусе жестко, а нижние концы осей роликов снабжены хвостовиками, образующими с незатронутой ими поверхностью ниппельного конца корпуса общую коническую поверхность, на которой выполнена ниппельная резьба. В результате повышается надежность устройства.The closest to the invention in terms of technical nature and the number of matching essential features is a device for expanding pipes in a well, including a housing with a central channel, threads for connecting to downhole equipment and recesses on the outer surface, in which rollers are mounted on axes, the upper ends of which are fixed in the housing detachably, and the lower ones are installed in the supports (RF patent No. 2144128, Е 21 В 29/10, 2000). In the known device, the upper ends of the axes of the rollers are fixed in the housing rigidly, and the lower ends of the axes of the rollers are provided with shanks that form, with the surface of the nipple end of the housing not touched by them, a common conical surface on which the nipple thread is made. As a result, the reliability of the device is increased.

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает получения внутреннего проходного канала, диаметр которого превышает номинальный диаметр скважины при установке перекрывателей из профильных труб в потай за счет отсутствия возможности поворота осей с роликами в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов. Это затрудняет прохождение бурильного инструмента ниже места установки профильного перекрывателя.The disadvantage of this device is that it does not provide an internal bore, the diameter of which exceeds the nominal diameter of the well when installing shutoffs from profile pipes in the hole due to the inability to rotate the axes with rollers in a plane passing through the longitudinal geometric axes of the housing and rollers. This makes it difficult for the drill tool to pass below the installation location of the profile cutter.

Техническая задача - расширение технологических возможностей устройства за счет увеличения диаметра развальцовки.The technical task is to expand the technological capabilities of the device by increasing the diameter of the flaring.

Это достигается тем, что в описываемом устройстве для развальцовки труб в скважине, содержащем корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях, верхние концы которых закреплены в корпусе разъемно, а нижние - установлены в опорах, согласно изобретению, нижние концы осей установлены в опорах, размещенных в корпусе с помощью шарниров с возможностью поворота их в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов, верхние концы осей роликов установлены в корпусе с радиальным зазором, а в центральном канале корпуса размещен гидравлический кольцевой поршень, подпружиненный в осевом направлении и имеющий толкатели, взаимодействующие с верхними концами осей роликов.This is achieved by the fact that in the described device for expanding pipes in a well, comprising a body with a central channel, threads for connecting to downhole equipment and recesses on the outer surface, in which rollers are mounted on axles, the upper ends of which are fixed in the housing detachably, and the lower ones are mounted in supports according to the invention, the lower ends of the axes are mounted in bearings placed in the housing by means of hinges with the possibility of turning them in a plane passing through longitudinal geometric axes and the housing and rollers, the upper ends of the axes of the rollers are mounted in the housing with a radial clearance, and in the central channel of the housing there is a hydraulic ring piston, axially spring loaded and having pushers interacting with the upper ends of the axes of the rollers.

Это обеспечивает нормальное прохождение устройства по стволу скважины при спуске его в зону установки профильного перекрывателя и последующее выдвижение роликов из углублений в корпусе для развальцовки профильных труб при установке их в потай в предварительно расширенную зону осложнения бурения.This ensures the normal passage of the device along the wellbore when it is lowered into the installation area of the profile blocker and the subsequent extension of the rollers from the recesses in the housing for expanding the profile pipes when they are installed in a hole in a previously expanded drilling complication zone.

Другим отличием описываемого устройства является то, что величина радиального зазора между корпусом и верхними концами осей роликов приблизительно равна разности между диаметром скважины и внутренним диаметром трубы после ее развальцовки.Another difference of the described device is that the magnitude of the radial clearance between the housing and the upper ends of the axes of the rollers is approximately equal to the difference between the diameter of the well and the inner diameter of the pipe after its expansion.

Это обеспечивает получение диаметра развальцовки трубы несколько большего, чем номинальный диаметр скважины, что также способствует нормальному прохождению бурильного инструмента через установленный профильный перекрыватель.This ensures that the diameter of the pipe flare is slightly larger than the nominal diameter of the well, which also contributes to the normal passage of the drilling tool through the installed profile shutoff.

На фиг.1 показано устройство в исходном положении перед началом процесса развальцовывания профильного перекрывателя; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - устройство в процессе развальцовывания профильного перекрывателя; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.3.Figure 1 shows the device in its initial position before the process of flaring a profile overlap; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 - the device in the process of expanding the profile overlap; figure 4 is a section bB in figure 3.

Устройство для развальцовки труб в скважине (фиг.1) содержит корпус 1 с центральным каналом 2, муфтовым 3 и ниппельным 4 концами с резьбами 5 и 6 соответственно для соединения со скважинным оборудованием. Между муфтовым 3 и ниппельным 4 концами корпус имеет участок 7 с конической поверхностью, в стенке которого выполнены углубления 8, в которых размещены оси 9 с установленными на них коническими роликами 10. При этом верхние концы 11 осей 9 разъемно и зазорами 12 закреплены с помощью втулки 13 в гнездах 14, а нижние 15 - в шарнирах 16, установленных в опорах 17 так, что оси 9 с роликами 10 можно отклонять от корпуса 1 в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса 1 и роликов 10, извлекать из шарниров 16 и заменять на новые. Опоры 17 крепят в корпусе 1 с помощью сварки.A device for expanding pipes in a well (Fig. 1) comprises a housing 1 with a central channel 2, a sleeve 3 and a nipple 4 ends with threads 5 and 6, respectively, for connecting with downhole equipment. Between the coupling 3 and the nipple 4 ends, the body has a section 7 with a conical surface, in the wall of which there are recesses 8, in which the axles 9 are mounted with the conical rollers 10 mounted on them. The upper ends 11 of the axles 9 are detachable and the gaps 12 are fixed with a sleeve 13 in the sockets 14, and the lower 15 in the hinges 16 installed in the supports 17 so that the axles 9 with the rollers 10 can be deflected from the housing 1 in a plane passing through the longitudinal geometric axes of the housing 1 and the rollers 10, removed from the hinges 16 and replaced to new ones. Supports 17 are mounted in the housing 1 by welding.

Для выведения роликов 10 в рабочее положение (фиг.3) устройство снабжено размещенным в центральном канале 2 гидравлическим кольцевым поршнем 18, подпружиненным в осевом направлении пружиной 19 и имеющим толкатели 20, взаимодействующие с верхними концами 11 осей 9.To bring the rollers 10 to the working position (Fig. 3), the device is equipped with a hydraulic annular piston 18 located in the central channel 2, axially spring-loaded with a spring 19 and having pushers 20 interacting with the upper ends 11 of the axles 9.

Величина вывода роликов 10 из углублений 8 корпуса 1 в рабочее положение регулируется величиной зазоров 12 между втулкой 13 и верхними концами осей 9, которая приблизительно равна разности между внутренним диаметром профильной трубы 21 после ее развальцовки и диаметром скважины 22. Это обусловлено тем, чтобы профильную трубу 21 можно было устанавливать, в расширенную зону 23 скважины 22 уверенно в потай, что обеспечивает свободное прохождение бурильного инструмента через профильную трубу 21 при последующем бурении скважины.The magnitude of the output of the rollers 10 from the recesses 8 of the housing 1 to the working position is controlled by the size of the gaps 12 between the sleeve 13 and the upper ends of the axles 9, which is approximately equal to the difference between the inner diameter of the profile pipe 21 after it is expanded and the diameter of the well 22. This is due to the profile pipe 21 could be installed in the extended zone 23 of the borehole 22 with confidence that it allows free passage of the drilling tool through the profile pipe 21 during subsequent drilling of the borehole.

Работа устройства поясняется на примере развальцовки профильных труб 21 при изоляции ими зоны 24 поглощения бурового раствора (фиг.2, 3, 4).The operation of the device is illustrated by the example of flaring profile pipes 21 when they isolate the zone 24 of the absorption of drilling fluid (Fig.2, 3, 4).

Профильные трубы 21 спускают в предварительно расширенный интервал 23 (зона поглощения) скважины 22 и расширяют созданием внутреннего гидравлического давления до прижатия их стенок к стенке расширенного участка 23 скважины 22 (фиг.2). Затем с помощью резьбы 5 муфтового конца 3 корпуса 1 устройство присоединяют к колонне бурильных труб (не показана) и спускают в скважину 22. По достижении устройством верхнего конца профильных труб 21 колонну труб начинают вращать при одновременном создании осевой нагрузки и промывки полости труб и устройства через центральный канал 2 корпуса 1 закачкой жидкости. При этом под действием перепада давления кольцевой поршень 18, сжимая пружину 19, перемещается вниз до упора 25 и, воздействуя толкателями 20 на верхние концы 11 осей 9, выводит ролики 10 в рабочее положение (фиг.3). При дальнейшем вращении колонны бурильных труб недожатые давлением жидкости участки 26 (фиг.2) профильных труб 21 выправляются до плотного прижатия всей наружной поверхности профильных труб 21 к стенкам расширенного участка 23 скважины 22 (фиг.4).Profile pipes 21 are lowered into a previously expanded interval 23 (absorption zone) of the well 22 and expanded by creating internal hydraulic pressure until their walls are pressed against the wall of the extended section 23 of the well 22 (FIG. 2). Then, using thread 5 of the sleeve end 3 of the housing 1, the device is connected to a drill pipe string (not shown) and lowered into the well 22. Once the device reaches the upper end of the profile pipes 21, the pipe string starts to rotate while creating axial load and flushing the pipe cavity and the device through the central channel 2 of the housing 1 by pumping fluid. In this case, under the action of a differential pressure, the annular piston 18, compressing the spring 19, moves down to the stop 25 and, acting with pushers 20 on the upper ends 11 of the axles 9, displays the rollers 10 in the working position (figure 3). With further rotation of the drill pipe string, sections 26 (FIG. 2) of the profile pipes 21 that are not pre-pressurized by the fluid are straightened until the entire outer surface of the profile pipes 21 is pressed against the walls of the expanded section 23 of the well 22 (FIG. 4).

По окончании развальцовывания колонну бурильных труб с устройством поднимают из скважины.At the end of the flaring, the drill pipe string with the device is lifted from the well.

Описанные усовершенствования устройства позволяют надежно устанавливать профильные трубы в потай, что обеспечивает свободное прохождение бурильного инструмента через профильный перекрыватель при последующем бурении скважины.The described improvements of the device make it possible to reliably install the profile pipes in the open, which ensures the free passage of the drilling tool through the profile overlap during subsequent drilling of the well.

Claims

1. A device for expanding pipes in a well, including a housing with a central channel, threads for connecting with downhole equipment and recesses on the outer surface, in which rollers are mounted on axles, the upper ends of which are fixed in the housing detachably, and the lower ones are mounted in supports, characterized in that the lower ends of the axes are mounted in bearings located in the housing, with the help of hinges with the possibility of turning them in a plane passing through the longitudinal geometric axes of the housing and rollers, the upper ends of the axis rollers mounted in the housing with radial clearance, and in the central channel housing a hydraulic annular piston is situated, the spring-loaded in the axial direction and having pushers cooperating with upper ends of the roller axes.

2. The device according to p. 1, characterized in that the radial clearance between the housing and the upper ends of the axes of the rollers is approximately equal to the difference between the diameter of the well and the inner diameter of the pipe after its expansion.