Устройство для установки профильного перекрывателя в скважине

Устройство для установки профильного перекрывателя в скважине

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к бурению и капитальному ремонту скважин и предназначено, в частности, для расширения и калибровки устройств из профильных труб, имеющих цилиндрические концы с резьбами, при установке их в скважинах.

Известно устройство для расширения конструкций из профильных труб при установке их в скважинах, включающее конический корпус с центральным каналом, присоединительными резьбами и многоступенчатыми углублениями в стенке, в которых размещены ролики со сферической поверхностью, установленные на осях равномерно по окружности корпуса. При этом ролики в углублениях установлены перпендикулярно продольной геометрической оси корпуса, а в промежутках между ними установлены плашки со сферической поверхностью, причем плашки каждой последующей ступени расположены под роликами предыдущей (Патент РФ №2194841, Е 21 В 29/10, 2002).

Недостатком известного устройства является низкое качество расширения профильных труб, поскольку расширенный профиль их резьбовых соединений после проработки каждой секцией устройства имеет в сечении форму треугольника. Следствием этого является нарушение герметичности резьбовых соединений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для расширения продольно гофрированных металлических пластырей при установке их в скважинах, включающее корпус с центральным каналом и тремя дорнирующими узлами, один из которых выполнен в виде закрепленных в наклонных пазах корпуса плашек, подпружиненных в сторону, противоположную направлению выдвижения их в рабочее положение (Патент РФ №2154148, Е 21 В 29/10, 2000).

Основными недостатками этого устройства являются низкие работоспособность и надежность при работе его в открытом стволе скважины в условиях наличия в ней глинистого раствора и возможных осыпаний горных пород, следствием чего являются прихваты и заклинивания дорнирующих узлов, особенно в верхней части устройства.

Задача изобретения - повышение работоспособности и надежности устройства при расширении им конструкций, изготовленных из профильных труб с цилиндрическими концами.

Это достигается тем, что описываемое устройство для установки профильных перекрывателей в скважине, содержащее корпус с центральным каналом и дорнирующими узлами, один из которых выполнен в виде закрепленных в наклонных пазах корпуса плашек, подпружиненных в сторону, противоположную направлению выдвижения их в рабочее положение, согласно изобретению оно выполнено в виде нескольких последовательно соединенных дорнирующих узлов, каждый из которых содержит закрепленные в наклонных пазах корпуса подпружиненные плашки, при этом каждый дорнирующий узел снабжен штоком, размещенным в центральном канале корпуса и взаимодействующим с плашками посредством уплотненных относительно стенок корпуса толкателей; центральный канал корпуса выполнен проходным, а плашки нижних дорнирующих узлов подпружинены в сторону направления выдвижения их в рабочее положение, причем максимальный диаметр окружности, описанной вокруг каждого дорнирующего узла в их рабочем положении, уменьшается от верхнего узла к нижнему.

Это повышает работоспособность и надежность устройства при работе его в условиях промывки скважины глинистыми растворами, а также в случаях осыпания горных пород, поскольку при подъеме устройства из скважины его дорнирующие узлы имеют возможность перемещаться вниз с одновременным уменьшением их максимальных диаметров.

Другим отличием устройства является то, что его толкатели соединены с плашками шарнирно, а со штоками - с возможностью радиальных перемещений относительно их стенок.

Это также повышает работоспособность устройства, поскольку обеспечивает свободное (без изгибов и заклиниваний) перемещение толкателей в сверлениях корпуса и плашек - в его пазах.

На фиг.1 показан общий вид устройства в продольном разрезе; на фиг.2 - то же, при установке перекрывателя в скважине; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.2.

Устройство для установки профильного перекрывателя в скважине (фиг.1) состоит из нескольких последовательно соединенных между собой дорнирующих узлов, содержащих корпусы 1, имеющие центральные проходные каналы 2 и наклонные пазы 3 (фиг.1, 3) типа “ласточкин хвост” 4, в которых закреплены плашки 5, соединенные с помощью шарниров 6 с толкателями 7, расположенными в сверлениях 8 корпусов и уплотненных относительно их уплотнениями 9. Толкатели 7 пазами 10 соединены с буртами 11 штоков 12 с возможностью радиальных перемещений пазов 10 относительно буртов 11 штоков 12. Штоки 12 размещены в центральных проходных каналах 2 корпусов 1. При этом штоки верхних дорнирующих узлов подпружинены пружинами 13 в сторону удерживания плашек 5 в нерабочем положении, а нижних - в сторону рабочего положения.

В зависимости от степени расширения профильного перекрывателя (установка в открытом стволе скважины или внутри обсадной колонны при ее ремонте) количество дорнирующих узлов может быть увеличено или уменьшено, но не менее двух. При этом в нижнем дорнирующем узле устанавливают штуцер 14 и на корпусе выполняют резьбу 15 для соединения со скважинным оборудованием (не показано), а к корпусу верхнего дорнирующего узла присоединяют переводник 16 для соединения с колонной бурильных труб (не показана).

Плашки 5 верхних дорнирующих улов располагают по периметру так, что в нижнем, нерабочем, положении их боковые поверхности касаются друг друга (фиг.3), а при выдвижении их в рабочее положение между ними образуются зазоры 17 (фиг.5). Плашки 5 нижних дорнирующих узлов в исходном положении выдвинуты в рабочее положение, и поэтому между ними имеются зазоры 18 (фиг.4).

Максимальный диаметр окружности, описанной вокруг каждого дорнирующего узла в их рабочем положении, уменьшается от верхнего узла к нижнему на суммарную величину, соответствующую разнице между диаметрами вписанных окружностей D и D₁ в профильный перекрыватель после его гидравлического расширения и окончательного прижатия его стенок к стенкам скважины (фиг.2).

Работает устройство следующим образом:

Устройство на колонне бурильных труб (не показана) спускают в скважину 19 до упора плашек 5 нижнего дорнирующего узла в резьбовое соединение 20 (фиг.1) предварительно расширенного гидравлическим давлением по известной технологии профильного перекрывателя 21. Затем созданием осевой нагрузки продавливают его сквозь резьбовое соединение 20 и поднимают над ним (фиг.2) так, чтобы верхний дорнирующий узел вышел из перекрывателя. Далее в колонне бурильных труб создают гидравлическое давление. Из-за наличия в устройстве штуцера 14 в нем создается перепад давления, под действием которого шток 12 верхних дорнирующих узлов вместе с толкателями 7 и плашками 5 перемещаются в крайнее верхнее положение, до упора плашек 5 в торец 22 переводника 16. При этом пружина 13 сжимается. Затем созданием осевой нагрузки с одновременной промывкой скважины устройство продавливают сквозь профильный перекрыватель 21, вследствие чего его гофры окончательно выправляются и плотно прижимаются к стенкам скважины 19. Одновременно происходит и калибровка внутреннего диаметра профильных труб. Таким образом расширяют все суженные участки перекрывателя.

Далее закачку жидкости в скважину прекращают и поднимают устройство из скважины. При этом пружины 13 возвращают плашки 5 в исходное положение.

В случаях прихвата или заклинивания устройства в скважине плашки 5 его дорнирующих узлов имеют возможность соскользнуть по наклонным пазам 3 корпуса 1 вниз, увлекая за собой штоки 12. Это позволяет избежать аварийной ситуации.

Изобретение позволяет, используя преимущества дорнирования при расширении профильных труб по сравнению с развальцовыванием, повысить работоспособность и надежность его при установке изготовленных из этих труб конструкций в скважинах в условиях наличия в них глинистых растворов и осыпаний горных пород.

1. Устройство для установки профильного перекрывателя в скважине, включающее последовательно соединенные дорнирующие узлы, содержащие корпусы, имеющие центральные каналы и плашки, имеющие возможность нахождения в рабочем и в нерабочем положениях, отличающееся тем, что центральные каналы дорнирующих узлов выполнены проходными, а каждый из дорнирующих узлов снабжен штоком, размещенным в центральном проходном канале корпуса и взаимодействующим с плашками посредством уплотненных относительно стенок корпуса толкателей, при этом плашки закреплены в наклонных пазах корпуса, штоки верхних дорнирующих узлов подпружинены в сторону удерживания плашек в нерабочем положении, а нижних – в сторону рабочего положения, а максимальный диаметр окружности, описанной вокруг каждого дорнирующего узла в их рабочем положении, уменьшается от верхнего узла к нижнему.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что штоки имеют бурты, а толкатели – пазы, причем толкатели соединены с плашками шарнирно, а пазами – с буртами штоков.