ЯКОРЬ Российский патент 1995 года по МПК E21B23/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к якорям, предназначенным для закрепления различных устройств, например пакеров в скважинах.

Известен якорь, содержащий шток, корпус, конус, плашки, толкатель, башмаки, подпружиненные конические упоры, муфту с фигурными пазами, пальцы, установленные в штоке, верхний и нижний переводники [1] При спускоподъемных операциях пальцы находятся в зацеплении внутри фигурных пазов муфты. Для установки якоря в скважине инструмент приподнимают, затем поворотом вправо и одновременным спуском вниз выводят пальцы из фигурных пазов муфты. Для перевода якоря из рабочего положения в транспортное инструмент приподнимают. При этом пальцы заходят в расширенную часть пазов муфты и занимают исходное положение.

Предложенный якорь широко применяется на практике. Однако при спускоподъемных операциях пальцы, ввернутые в шток, имеющий небольшую толщину стенки, воспринимают знакопеременные ударные нагрузки. По этой причине в отдельных случаях на практике наблюдается выпадение пальцев со штока, способствующие к неудачным операциям.

Известен также якорь содержащий шток, конус с плашками, толкатель, цанги, фонарь, подпружиненные башмаки [2] К фонарю жестко закреплен замок с фигурными пазами, в которых могут перемещаться пальцы, жестко связанные со штоком. Замок концентрично размещен в обхватывающей его по наружной поверхности внутренней втулке и жестко с ней сочленен. Втулка телескопически связана снаружи дифференциальной втулкой. Между толкателем и штоком, а также между втулками, замком и штоком, образованы гидравлические камеры. Пальцы при спуске или подъеме каждой трубы, находясь внутри фигурных пазов замка, подвергаются ударным нагрузкам.

При переводе якоря из транспортного положения в рабочее шток с конусом перемещаются вниз, а замок и жестко связанная с ним втулка остаются неподвижными за счет сил трения между башмаками и стенками скважины. Поэтому пальцы, размещенные на штоке, полностью выходят из втулки. Однако при переводе якоря из рабочего положения в транспортное, который осуществляется натяжением инструмента, пальцы, многократно ударяясь на нижние торцевые части замка и втулки, могут отвернуться и не войдут в фигурные пазы. В результате перевод якоря из рабочего в транспортное положение не осуществится. По этой причине повторное применение якоря будет невозможно и затруднен подъем инструмента на поверхность. Кроме того предложенный якорь имеет сложную конструкцию и поэтому практическое применение его затруднено.

В предложенном изобретении выше приведенные недостатки устранены, что позволяет повысить надежность работы якоря. Достигается тем, что в якоре, содержащем полый шток, корпус, жестко связанную с корпусом муфту с фигурными пазами, дифференциальную втулку, размещенную на штоке, образующую со штоком и муфтой гидравлическую камеру, установленные на штоке пальцы, конус, плашки, толкатель и подпружиненные башмаки, пальцы установлены на штоке с возможностью взаимодействия торцевых частей их свободных концов с внутренней поверхностью дифференциальной втулки, причем последняя выполнена с каналами, сообщающими гидравлическую камеру с пространством скважины.

Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемый якорь отличается от прототипа тем, что, пальцы установлены на штоке с возможностью взаимодействия торцевых частей их свободных концов с внутренней поверхностью дифференциальной втулки, причем последняя выполнена с каналами, сообщающими гидравлическую камеру с пространством скважины за корпусом.

На фиг.1 изображен якорь при спускоподъемных операциях; на фиг.2 развертка нижней части муфты с фигурными пазами; на фиг.3 нижняя часть якоря после установки в скважине.

Якорь содержит полый шток 1, конус 2 с пазами. По пазам конуса свободно могут перемещаться плашки 3, имеющие соответствующие Т-образыне выборки находящиеся в зацеплении с толкателем 4. Hижний конец толкателя cоединен c корпуcными деталями 5 и 6. Верхняя часть корпусной детали 5, а также нижняя часть толкателя 4 выполнены, соответственно, с внутренней и наружной проточкой с возможностью осевого перемещения детали 5 и толкателя 4 относительно друг друга. Внутри корпусных деталей размещены прижатые с помощью пружин 7 в продольном направлении конические упоры 8. Коническая поверхность каждого упора обращена к внешней части детали 6 и находится в соприкосновении с концевой частью башмаков 9, обеспечивая постоянное прижатие их к стенкам скважины. В корпус детали 6 навернута муфта 10 с фигурными пазами 11. К верхнему и нижнему концам штока навернуты соответственно верхний и нижний переводники 12 и 13. В нижней части штока установлены пальцы 14. На штоке размещена дифференциальная втулка 15 с возможностью осевого перемещения по отношению штока 1 и муфты 10 с фигурными пазами. Между дифференциальной втулкой 15, штоком 1 и муфтой 10 обpазована гидpавлическая камеpа 16. Пальцы 14 установлены на штоке с возможностью взаимодействия торцевых частей их свободных концов с внутренней поверхностью дифференциальной втулки 15. В дифференциальной втулке выполнены каналы А, сообщающие гидравлическую камеру 16 с пространством скважины.

В транспортном положении длина осевого перемещения Н₁ дифференциальной втулки 15 выполнена больше, чем длина осевого перемещения Н₂ штока 1 относительно муфты 10 с фигурными пазами.

При спускоподъемных операциях пальцы 14 находятся внутри фигурных пазов 11 муфты 10 и постоянно подвергаются знакопеременным ударным нагрузкам. Так как пальцы установлены на штоке с возможностью взаимодействия торцевых частей их свободных концов с внутренней поверхностью дифференциальной втулки, они же могут выходить из гнезда и упасть в скважину. Дифференциальная втулка предохраняет муфту 10 с пазами от ударов и предотвращает попадание в пазы бурового шлама и других посторонних предметов. Радиальные каналы А обеспечивают переток буровой жидкости во внутрь камеры 16 и обратно, позволяя свободное осевое перемещение дифференциальной втулки относительно штока и муфты с фигурными пазами, а также предотвращают оседание внутри камеры твердых частиц.

В процессе спуска якоря в скважину башмаки 9 постоянно прижимаются к стенкам скважины и пальцы 14 предотвращают перемещение корпусных деталей 5 и 6, толкателя 4 и плашек 3 вверх относительно штока 1.

Для установки якоря в скважине инструмент приподнимают, затем поворотом вправо и одновременным спуском вниз выводят пальцы 14 из пазов 11 муфты 10. Так как Н₁ > Н₂ в момент подъема, шток 1 вместе с дифференциальной втулкой 15 свободно перемещается вверх относительно корпусных деталей на величину хода, необходимого для вывода пальцев 14 из фигурного паза. Шток с конусом 2 перемещается вниз, а башмаки 9 вместе с корпусными деталями 5 и 6, толкателем 4 и плашками 3 остаются неподвижными за счет сил трения между башмаками и стенками скважины. Конус 2 раздвигает плашки 3 до контакта со стенками скважины и расклинивает их, удерживая якорь в неподвижном положении.

Для перевода якоря в транспортное положение инструмент приподнимают. В результате конус 2, шток 1 и дифференциальная втулка 15 перемещаются вверх, плашки 3 занимают исходное положение, пальцы 14 входят в расширенную часть фигурного паза муфты 10 и занимают верхнее положение по отношению к муфте 10.

Экономический эффект от применения предложенного якоря достигается за счет повышения надежности его эксплуатации в скважине.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для закрепления пакеров в скважинах для повышения надежности работы якоря. Связанные со штоком пальцы, размещенные в фигурных пазах муфты, установлены с возможностью взаимодействия торцевых частей их свободных концов с внутренней поверхностью дифференциальной втулки, причем последняя выполнена с каналами, сообщающими гидравлическую камеру с пространством скважины. 3 ил.

ЯКОРЬ, включающий полый шток, жестко связанный со штоком конус, размещенные на конусе плашки, находящийся в зацеплении с плашками толкатель, установленный на штоке корпус, жестко связанную с корпусом муфту с фигурными пазами, размещенную на штоке дифференциальную втулку, образующую со штоком и муфтой гидравлическую камеру, связанные со штоком пальцы, свободные концы которых размещены в фигурных пазах муфты, и подпружиненные башмаки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе якоря, пальцы установлены с возможностью взаимодействия торцевых частей их свообдных концов с внутренней поверхностью дифференциальной втулки, причем последняя выполнена с каналами, сообщающими гидравлическую камеру с пространством скважины.