ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЯСС Российский патент 2002 года по МПК E21B31/107 E21B31/113 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для освобождения прихваченной колонны труб при капитальном ремонте скважины.

Известен ясс, включающий корпус, полый шток, ударник и замковый узел в виде цанги, установленной в полости корпуса, имеющей запорный элемент в виде перьев, размещенных в полом штоке, см. заявку ЕПВ 0201668, кл. Е 21 В 31/00, опубл. 1986 г.

Этот ясс имеет низкий диапазон регулирования замкового узла.

Известен гидромеханический ясс, включающий полый корпус с нижней наковальней, размещенный в нем полый шток с бойком, установленный с возможностью осевого перемещения, замковый узел в виде цанги с запорным элементом и запорный узел, см. авторское свидетельство СССР 1 601 336, кл. Е 21 В 31/107, 31/113, опубл. 1990 г.

Цанга замкового узла жестко связана с корпусом. Запорным элементом цанги являются перья, обеспечивающие пружинящие свойства цанги. Запорный узел содержит корпусное седло, служащее опорой для бросовой пробки. Бросовая пробка имеет возможность взаимодействовать с перьями цанги.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Однако оно обладает рядом недостатков.

Недостатком этого ясса является то, что бросовая пробка снижает надежность работы устройства, кроме того, усилие расцепления цанги с седлом в механическом режиме не регулируется, что не обеспечивает высокой эффективности выполнения работ при капитальном ремонте скважин.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения надежности работы за счет осуществления гарантированного диапазона регулирования при механическом расцеплении и увеличение цикличности эксплуатационных процессов.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что гидромеханический ясс, включающий полый корпус с нижней наковальней, размещенный в нем полый шток с бойком, установленный с возможностью осевого перемещения, замковый узел в виде цанги с запорным элементом и запорный узел, в полом корпусе имеется верхняя наковальня, запорный узел содержит неподвижное цанговое седло, закрепленное в корпусе, и два подвижных седла, включающих упорное седло, имеющее окна и снабженное пружинами, и запорное седло, например конусное, с уплотнением, расположенное между упорным и неподвижным цанговым седлами, запорное седло имеет возможность осевого перемещения и контакта с запорным элементом, например шаром, и неподвижным седлом, упорное седло имеет возможность осевого перемещения и контакта с упомянутым запорным элементом и запорным седлом, цанга установлена на полом штоке, а запорный узел подпружинен регулируемой пружиной, установленной со стороны упорного седла.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

В предложенном техническом решении повышение надежности работы путем обеспечения гарантированного диапазона регулирования достигается за счет выполнения в полом корпусе верхней наковальни, на полом штоке цанги и запорного узла в виде неподвижного седла и двух подвижных седел - упорного и запорного, взаимодействующих с запорным элементом цанги, кроме того, упорного седла, взаимодействующего с запорным седлом, а запорного седла - с неподвижным седлом, и за счет выполнения запорного узла подпружиненным регулируемой пружиной, установленной со стороны упорного седла.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:
на фиг. 1 - гидромеханический ясс, разрез (рабочее положение);
на фиг. 2 - узел А на фиг. 1;
на фиг. 3 - гидромеханический ясс, разрез (разряженное положение).

Гидромеханический ясс состоит из полого корпуса 1 с нижней наковальней 2 и верхней наковальней 3, полого штока 4 с бойком 5, установленного в корпусе 1, замкового узла в виде цанги 6, установленной на полом штоке 4, с запорным элементом в виде шара 7 и запорного узла 8.

В корпусе 1 выполнены отверстия 9.

Цанга 6 имеет утолщенную выпуклую головку 10.

Запорный узел 8 содержит:
- неподвижное цанговое седло 11, закрепленное в корпусе 1 и имеющее утолщенную выпуклую стенку 12;
- подвижное упорное седло 13, имеющее окна 14 и снабженное пружинами 15;
- подвижное запорное седло 16 (конусное) с уплотнением 17;
- тарельчатые пружины 18 с возможностью регулирования их осадки.

Запорное седло 16 имеет возможность осевого перемещения и контакта с шаром 7 и неподвижным седлом 11.

Пружины 18 имеют возможность осевого перемещения и контакта с шаром 7 и упорным седлом 13.

Упорное седло 13 имеет возможность осевого перемещения и контакта с шаром 7 и с запорным седлом 16.

Между запорным седлом 16 и пружиной 15 существует зазор А (0,1...10 мм), а между неподвижным седлом 11 и запорным седлом 16 зазор Б (0,1...10 мм).

На фиг. 3 показан ясс в разряженном положении.

Гидромеханический ясс работает следующим образом.

Перед спуском в скважину пружины 18 деформируют на такую необходимую величину, которая обеспечивает работу запорного узла с определенным усилием. При этом пружины 18 прижимают седло 13 к запорному элементу 7, который прижимает выступы 10 цанги 6 к выступу 12 седла 11. Одновременно пружины 15 прижимают седло 16 к запорному элементу 7, что герметично разделяет пространство над запорным элементом 7 от пространства под ним. Ясс присоединяют к ловильному инструменту (метчик, труболовка и др.) и на колонне труб спускают в скважину. В процессе спуска под запорным элементом 7 нарастает давление скважинкой жидкости. Седло 16, прижимаемое к запорному элементу 7 более легкими пружинами 15, чем пружины 18, прижимающие запорный элемент 7 к цанге 6, отходит от запорного элемента 7 и через окна 14 жидкость перетекает в колонну труб, заполняя ее. После окончания спуска и ввинчивания ловильного инструмента с аварийной трубой, производят натяжение колонны. После превышения силы трения на запорном элементе 7, выступах 12 и 10, деформации цанги 6 и отжима ею запорного элемента 7 седла 13, подпружиненного пружинами 18, возможно перемещение полого штока 4. В связи с тем, что колонна труб, на которой спускался ясс, растянулась под действием усилия разрыва запорного узла 8, происходит ее сжатие, а вместе с ним перемещение полого штока 4 относительно корпуса 1 до удара бойка 5 в наковальню 2. Удар вверх. При необходимости удара вниз необходимо резко отпустить колонну. Произойдет перемещение полого штока 4 в обратном направлении до удара бойком 5 в наковальню 3. Одновременно ясс будет готов к новому удару вверх, т.к. цанга 6 с запорным элементом 7 отожмет седла 16 и 13 и цанга выступами 10 захватит выступы 12 седла 11. В том случае, когда механического режима работы ясса не достаточно для отрыва аварийной колонны труб из прихвата, добавляют гидравлический режим. В колонну труб, на которых спускался ясс в скважину, подают жидкость под давлением, величина которого выбирается из расчета - дополнительное усилие разрыва запорного узла, деленное на площадь сечения полости, уплотняемой уплотнением 17 седла 16. В этом случае жидкость будет давить на седло 16, прижимая его к запорному элементу 7, и на запорный элемент 7, прижимая его к цанге 6. Тем самым добавляется к механическому усилию, создаваемому пружинами 18, гидравлическое усилие, которое необходимо преодолеть цанге 6, чтобы отжать запорный элемент 7 и выйти из зацепления с выступами 12 седла 11, а это увеличивает натяжение колонны и вместе с ним силу удара. В процессе расцепления запорного узла 8, как только цанга 6 с запорным элементом 7 начнут осевое перемещение - седло 16 выберет зазор Б, упрется в седло 11, седло 13 выберет зазор А и упрется в седло 16, а жидкость устремится в аварийную колонну труб. Произойдет сброс давления, что обеспечит эффективную работу ясса. Для повторного гидромеханического удара необходимо сбросить подачу жидкости в колонну труб, приспустить ее до упора, и цанга 6 запорным элементом 7 отожмет седла 13 и 16, войдя в зацепление выступами 10 с выступами 12 седла 11. Ясс готов к подаче в него жидкости и повторному удару. После окончания работы с яссом его поднимают из скважины.

Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом, что подтверждают испытания опытной партии гидромеханических яссов с заявляемым запорным узлом, и это обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость".

Использование заявленного решения позволяет повысить надежность работы за счет осуществления гарантированного диапазона регулирования при механическом расцеплении и увеличить цикличность эксплуатационных процессов за счет использования механических режимов тогда, когда порог гидравлического режима исчерпан.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для освобождения прихваченной колонны труб при капитальном ремонте скважины. Гидромеханический ясс включает полый корпус с нижней и верхней наковальнями, размещенный в нем полый шток с бойком, установленный с возможностью осевого перемещения. Замковый узел выполнен в виде цанги с запорным элементом. Цанга установлена на полом штоке. Запорный узел содержит неподвижное цанговое седло, закрепленное в корпусе, и два подвижных седла, включающих упорное седло, имеющее окна и снабженное пружинами, и запорное седло, например коническое, с уплотнением, расположенное между упорным и неподвижным цанговым седлами. Запорное седло перемещается в осевом направлении и контактирует с запорным элементом, например шаром и неподвижным седлом. Запорный узел подпружинен регулируемой пружиной, установленной со стороны упорного седла. Упорное седло перемещается в осевом направлении и контактирует с запорным элементом и запорным седлом. Использование изобретения позволяет повысить надежность работы за счет осуществления гарантированного диапазона регулирования при механическом расцеплении и увеличить цикличность эксплуатационных процессов за счет использования механических режимов тогда, когда порог гидравлического режима исчерпан. 3 ил.

Гидромеханический ясс, включающий полый корпус с нижней наковальней, размещенный в нем полый шток с бойком, установленный с возможностью осевого перемещения, замковый узел в виде цанги с запорным элементом и запорный узел, отличающийся тем, что в полом корпусе имеется верхняя наковальня, запорный узел содержит неподвижное цанговое седло, закрепленное в корпусе, и два подвижных седла, включающих упорное седло, имеющее окна и снабженное пружинами, и запорное седло, например, конусное с уплотнением, расположенное между упорным и неподвижным цанговым седлами, запорное седло имеет возможность осевого перемещения и контакта с запорным элементом, например шаром, и неподвижным седлом, упорное седло имеет возможность осевого перемещения и контакта с упомянутым запорным элементом и запорным седлом, цанга установлена на полом штоке, а запорный узел подпружинен регулируемой пружиной, установленной со стороны упорного седла.