RU2392415C1 - Pipe flaring device - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas industry. ^ SUBSTANCE: invention relates to drilling wells and in particular is intended for flaring profiled pipes and their installation inside wells. The device contains a housing with a central channel, threads for connection to well equipment and indentations on the outer surface wherein rollers are arranged mounted on axles whose lower ends are mounted onto supports arranged in the housing on pivots so that to enable their turning within the plane passing through the longitudinal geometric axes of the housing and the rollers with the upper ends fixed in radial grooves of the housing so that to enable their limited relocations forward. In the housing central channel a hydraulic ring piston is arranged, spring-loaded in the axial direction and having a pusher whose outer surface is conic shaped. The rollers on the outer surface have recesses. The pusher is positioned at the piston bottom so that to enable rotation and interaction inside with the rollers outer surface with its conic surface that has projections to match the rollers recesses. ^ EFFECT: improved flaring quality, extended useful life of the rollers. ^ 4 dwg

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено, в частности, для развальцовывания профильных труб при их установке в скважинах.The invention relates to well drilling and is intended, in particular, for flaring profile pipes when installed in wells.

Известен «Развальцовыватель труб» (а.с. СССР №1518995, B21D 39/10, опубл. Бюл. №10 от 10.04.1995 г.), содержащий размещенный в полом корпусе конусный опорный ролик, а также расположенные равномерно по окружности с возможностью взаимодействия с опорным роликом конусные вальцующие ролики со средствами удерживания их от выпадения, при этом вершины конусов роликов обращены в ту же сторону, что и вершина конуса опорного ролика, при этом с целью повышения надежности и расширения технологических возможностей путем обеспечения развальцовки длинномерных труб он снабжен жестко закрепленным в корпусе упорным подшипником, опорный ролик зафиксирован в корпусе от осевого перемещения посредством упорного подшипника, средства удержания от выпадения вальцующих роликов выполнены в виде упорных подшипников с каналами, при этом опорный ролик и упорный подшипник выполнены с продольными сквозными канавками, сообщающимися с полостью корпуса и каналами упорных подшипников для подачи охлаждающей среды.The well-known "Flare pipe" (USSR AS No. 1518995, B21D 39/10, publ. Bull. No. 10 of 04/10/1995), containing a tapered support roller located in the hollow body, and also arranged uniformly around the circumference with the possibility of interacting with the support roller conical rolling rollers with means of keeping them from falling out, while the tops of the cones of the rollers are turned in the same direction as the top of the cone of the support roller, while in order to increase reliability and expand technological capabilities by ensuring the expansion of long pipes about n is equipped with a thrust bearing rigidly fixed in the housing, the support roller is fixed in the housing from axial movement by means of a thrust bearing, the means of restraint from falling out of the rolling rollers are made in the form of thrust bearings with channels, while the supporting roller and thrust bearing are made with longitudinal through grooves in communication with body cavity and thrust bearing channels for supplying a cooling medium.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- невозможность получения внутреннего проходного канала с диаметром, превышающим номинальный диаметр скважины, при установке профильных труб в потай за счет отсутствия возможности поворота осей с роликами в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов;- the impossibility of obtaining an internal passage channel with a diameter exceeding the nominal diameter of the well when installing 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;

- быстрый износ опорного и вальцующих роликов при работе устройства из-за проскальзывания роликов относительно друг друга при развальцовывании некруглых или искривленных труб, что может вызвать уменьшение диаметра проходного канала и затруднить в дальнейшем прохождение бурильного инструмента ниже места установки профильных труб.- rapid wear of the support and rolling rollers during operation of the device due to the slipping of the rollers relative to each other when expanding non-circular or bent pipes, which can cause a decrease in the diameter of the passage channel and impede further passage of the drilling tool below the installation location of the profile pipes.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является «Устройство для развальцовки труб в скважине» (патент РФ №2235849, E21B 29/10, опубл. Бюл. №25 от 10.09.2004 г.), 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, 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, при этом величина радиального зазора между корпусом и верхними концами осей роликов приблизительно равна разности диаметра скважины и внутреннего диаметра трубы после ее развальцовки.Closest to the proposed technical essence is the "Device for flaring pipes in the well" (RF patent No. 2235849, E21B 29/10, publ. Bull. No. 25 of 09/10/2004), including a housing with a central channel, threads for connection with downhole equipment and recesses on the outer surface, in which the rollers are mounted on the axes, the upper ends of which are fixed in the housing detachably, and the lower ones are installed in supports placed in the housing using hinges with the possibility of rotation in a plane passing through the longitudinal g the geometric axes of 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, while 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.

Недостатками этого устройства являются:The disadvantages of this device are:

- высокие требования к точности изготовления и взаимному расположению толкателей и осей роликов, т.к. ролики после вывода их в рабочее положение должны находиться на одной описанной окружности;- high requirements for manufacturing accuracy and relative position of the pushers and axles of the rollers, because the rollers after putting them into working position should be on the same circumscribed circle;

- отсутствие синхронности при работе роликов при развальцовывании некруглых или искривленных труб, когда одни из них могут вращаться, а другие проскальзывать относительно развальцовываемых труб, что может привести к неравномерному износу роликов и выходу из строя устройства. Технической задачей предлагаемого устройства является увеличение ресурса роликов, а также возможность качественно развальцовывать некруглые или искривленные профильные трубы за счет исключения проскальзывания роликов при работе устройства.- the lack of synchronism during the operation of the rollers when expanding non-circular or bent pipes, when some of them can rotate and others slip relative to the expandable pipes, which can lead to uneven wear of the rollers and failure of the device. The technical task of the proposed device is to increase the resource of the rollers, as well as the ability to qualitatively expand non-circular or curved profile pipes by eliminating the slipping of the rollers during operation of the device.

Техническая задача решается устройством для развальцовки труб в скважине, включающим корпус с центральным каналом, резьбами для соединения со скважинным оборудованием и углублениями на наружной поверхности, в которых размещены ролики, установленные на осях, нижние концы которых установлены в опорах, размещенных в корпусе в шарнирах с возможностью поворота их в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов, а верхние концы закреплены в радиальных проточках корпуса с возможностью ограниченного перемещения наружу, а в центральном канале корпуса размещен подпружиненный в осевом направлении гидравлический кольцевой поршень с толкателем, имеющим наружную конусную поверхность.The technical problem is solved by 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 axles, the lower ends of which are mounted in supports placed in hinges with the ability to rotate them in a plane passing through the longitudinal geometric axes of the housing and rollers, and the upper ends are fixed in the radial grooves of the housing with the possibility of limited movement outward, and in the central channel of the housing there is an axially loaded hydraulic annular piston with a pusher having an outer conical surface.

Новым является то, что ролики по наружной поверхности оснащены выборками, а толкатель размещен снизу поршня с возможностью вращения и взаимодействия изнутри с наружной поверхностью роликов своей конусной поверхностью, имеющей выступы под выборки роликов.What is new is that the rollers on the outer surface are equipped with selections, and the pusher is located at the bottom of the piston with the possibility of rotation and interaction from the inside with the outer surface of the rollers with its conical surface having protrusions for the roller samples.

На фиг.1 изображено устройство для развальцовки труб в скважине в транспортном положении (разрез), на фиг.2 - устройство при развальцовке труб в скважине, на фиг.3 - вид А на фиг.1, на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2.Figure 1 shows a device for expanding pipes in a well in a transport position (section), figure 2 - device when expanding pipes in a well, figure 3 - view A in figure 1, figure 4 - section B- B in figure 2.

Устройство для развальцовки труб в скважине (фиг.1) состоит из корпуса 1 с центральным каналом 2, резьб 3 для соединения со скважинным оборудованием и углублениями 4 на наружной поверхности, в которых размещены конические вальцующие ролики 5, установленные на осях 6. При этом нижние концы 7 осей 6 размещены в шарнирах 8, установленных в опорах 9 так, что оси 6 с роликами 5 можно отклонять от корпуса 1 в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса 1 и роликов 5, и извлекать из шарниров 8 в случае их замены. Верхние концы 10 осей 6 закреплены с помощью втулки 11 в радиальных проточках 12 корпуса 1 с возможностью ограниченного перемещения наружу. Центральный канал 2 корпуса 1 содержит подпружиненный, благодаря пружине 13, гидравлический кольцевой поршень 14 с толкателем 15, имеющим наружную конусную поверхность 16.A device for expanding pipes in a well (Fig. 1) consists of a housing 1 with a central channel 2,threads 3 for connecting with downhole equipment and recesses 4 on the outer surface, in which conicalrolling rollers 5 mounted onaxles 6 are placed. theends 7 of theaxles 6 are placed in thehinges 8 installed in thesupports 9 so that theaxles 6 with therollers 5 can be deflected from the housing 1 in a plane passing through the longitudinal geometric axes of the housing 1 and therollers 5, and removed from thehinges 8 if they are replaced. Theupper ends 10 of theaxles 6 are fixed with asleeve 11 in theradial grooves 12 of the housing 1 with the possibility of limited movement out. The Central channel 2 of the housing 1 contains a spring-loaded, thanks to thespring 13, a hydraulicannular piston 14 with apusher 15 having an outerconical surface 16.

При этом ролики 5 (фиг.3, 4) по наружной поверхности оснащены продольными или смещенными, с целью увеличения эффекта «ввинчивания» (внедрения роликов в раздаваемую трубу по винтовой линии), под углом α выборками 17. Толкатель 15 (фиг.1, 4) размещен при помощи полой оси 18 снизу поршня 14 (фиг.1) соосно центральной оси корпуса 1 с возможностью вращения и взаимодействия изнутри с наружной поверхностью роликов 5, при выведении их в рабочее положение, своей конусной поверхностью 16, имеющей выступы 19 (фиг.4) под выборки 17 роликов 5.In this case, the rollers 5 (Figs. 3, 4) are equipped with longitudinal or offset along the outer surface in order to increase the effect of “screwing in” (introducing the rollers into the distributable pipe along a helical line) at an angle α of thesamples 17. 4) is placed with the help of thehollow axis 18 from the bottom of the piston 14 (FIG. 1) coaxially with the central axis of the housing 1 with the possibility of rotation and interaction from the inside with the outer surface of therollers 5, when they are brought into working position, with theirconical surface 16 having protrusions 19 (FIG. .4) forsampling 17rollers 5.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В предварительно расширенный интервал 20 (фиг.1) (зона осложнения бурения) скважины 21 спускают профильные трубы 22 и расширяют их созданием внутреннего гидравлического давления до прижатия их стенок к стенке расширенного участка 20 скважины 21. Затем устройство при помощи резьб 3 корпуса 1 соединяют с колонной бурильных труб (не показано), в составе с которыми спускают в скважину 21. По достижении устройством верхнего конца труб 22 колонну бурильных труб начинают вращать при одновременном создании осевой нагрузки и промывки полости труб и устройства через центральный канал 2 корпуса 1 закачкой жидкости.In the previously expanded interval 20 (FIG. 1) (drilling complication zone) of thewell 21, theprofile pipes 22 are lowered and expanded by creating internal hydraulic pressure until their walls are pressed against the wall of the extendedsection 20 of thewell 21. Then, the device is connected to thebody 3 bythreads 3 drill pipe string (not shown), with which it is lowered into thewell 21. When the device reaches the upper end of thepipe 22, the drill pipe string begins to rotate while creating axial load and flushing the pipe cavity and device Twa through central passage 2 of the body 1, injection fluid.

При этом под действием перепада давления гидравлический кольцевой поршень 14 (фиг.2), сжимая пружину 13, перемещается вниз и, воздействуя через упорный подшипник 23 на толкатель 15, перемещает его вдоль полой оси 18 до взаимодействия своей наружной конусной поверхностью 16 с наружной поверхностью роликов 5, выводя их в рабочее положение. При этом выступы 19 (фиг.4) на конусной поверхности 16 (фиг.2) толкателя 15 входят в зацепление с выборками 17 (фиг.4) на наружной поверхности роликов 5 (фиг.2).In this case, under the influence of a differential pressure, the hydraulic annular piston 14 (FIG. 2), compressing thespring 13, moves downward and, acting through the thrust bearing 23 on thepusher 15, moves it along thehollow axis 18 until its outerconical surface 16 interacts with the outer surface of therollers 5, putting them in working position. In this case, the protrusions 19 (Fig. 4) on the conical surface 16 (Fig. 2) of thepusher 15 are engaged with the samples 17 (Fig. 4) on the outer surface of the rollers 5 (Fig. 2).

При дальнейшем вращении колонны бурильных труб происходит выправление недожатых гидравлическим давлением стенок труб 22 (фиг.1) до плотного прижатия их к стенкам расширенного участка 20 скважины 21. Нагрузки, воздействующие на вальцующие ролики 5 при этом передаются на толкатель 15, заставляя его совершать вращательное движение вокруг центральной оси корпуса 1. Благодаря взаимодействию выборок 17 (фиг.4) роликов 5 с выступами 19 толкателя 15 исключается проскальзывание роликов 5 относительно развальцовываемых труб 22 (фиг.2), позволяя уменьшить осевую нагрузку на устройство и развальцовываемые им трубы 22.With further rotation of the drill pipe string, the walls of thepipes 22 not compressed by hydraulic pressure are straightened (Fig. 1) until they are pressed firmly against the walls of theextended section 20 of thewell 21. The loads acting on therolling rollers 5 are transferred to thepusher 15, forcing it to rotate around the central axis of the housing 1. Due to the interaction of the samples 17 (figure 4) of therollers 5 with theprotrusions 19 of thepusher 15, slipping of therollers 5 relative to the expandable pipes 22 (figure 2) is eliminated, allowing to reduce the axis the load on the device and pipes expanded by it 22.

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.

Предлагаемое устройство благодаря наличию на вальцующих роликах выборок, взаимодействующих с ответными выступами на толкателе, позволяет производить развальцовку труб без проскальзывания роликов, что значительно увеличивает ресурс роликов и позволяет более качественно развальцовывать профильные трубы, в том числе имеющие некруглые или искривленные поверхности.The proposed device, due to the presence on the rolling rollers of the samples interacting with the reciprocal protrusions on the pusher, allows the pipe to be expanded without slipping of the rollers, which significantly increases the resource of the rollers and allows higher quality flaring of the profile pipes, including those with non-circular or curved surfaces.

Claims (1)

Translated fromRussian

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, нижние концы которых установлены в опорах, размещенных в корпусе в шарнирах с возможностью поворота их в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и роликов, а верхние концы закреплены в радиальных проточках корпуса с возможностью ограниченного перемещения наружу, а в центральном канале корпуса размещен подпружиненный в осевом направлении гидравлический кольцевой поршень с толкателем, имеющим наружную конусную поверхность, отличающееся тем, что ролики по наружной поверхности оснащены выборками, а толкатель размещен снизу поршня с возможностью вращения и взаимодействия изнутри с наружной поверхностью роликов своей конусной поверхностью, имеющей выступы под выборки роликов.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 axles, the lower ends of which are mounted in supports placed in hinges with the possibility of turning them in a plane passing through the longitudinal geometric axes of the housing and rollers, and the upper ends are fixed in the radial grooves of the housing with the possibility of limited movement outward, and in the Central channel axially spring-loaded hydraulic annular piston with a pusher having an outer conical surface, characterized in that the rollers on the outer surface are equipped with samples, and the pusher is placed below the piston with the possibility of rotation and interaction from the inside with the outer surface of the rollers of its conical surface having protrusions under sample clips.

Images