Отсекатель для колонны труб Российский патент 2004 года по МПК E21B34/12 

Изобретение относится к устройствам для перекрытия колонны насосно-компрессорных труб, например, при подземном ремонте скважин, оборудованных вставным штанговым глубинным насосом.

Известен отсекатель для колонны насосно-компрессорных труб, включающий корпус, в котором расположен запорный элемент, состоящий из седла с шаром, над которым размещена опорная втулка со штырями на внутренней поверхности. Во втулке установлен шток с фигурным пазом, в который входят штыри [1].

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает надежной герметизации колонны при установке в скважине штангового глубинного насоса, когда необходимо приподнимать насос для подбора оптимальной длины колонны штанг.

Технической задачей, стоящей перед изобретением, является обеспечение перекрытия колонны при манипулировании насосными штангами во время подбора их длины, например, при установке полированного штока в устьевой сальник.

Поставленная задача решается тем, что отсекатель для колонны труб, содержащий корпус с седлом и подпружиненным затвором, подвижный хвостовик с программным пазом на боковой поверхности и закрепленную в корпусе втулку со шпонкой, взаимодействующей с программным пазом хвостовика, дополнительно снабжен подвижной втулкой со шпонками, установленной над неподвижной торец в торец, хвостовик выполнен вставным, а программный паз хвостовика выполнен с открытыми вниз проточками для размещения в них шпонки неподвижной втулки и вхождения через них в программный паз шпонок подвижной втулки. Контактирующие торцы втулок выполнены ступенчатыми, причем выступу и углублению на торце одной втулки соответствуют углубление и выступ на торце другой втулки, что обеспечивает возможность вхождения их одна в другую при соответствующем повороте подвижной втулки. На выступах выполнены торцевые шипы, ограничивающие несанкционированный поворот подвижной втулки относительно неподвижной.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид отсекателя; на фиг.2 - хвостовик; на фиг.3 - программный паз (развертка); на фиг.4 (а, б, в, г) - схема последовательного взаимного расположения неподвижной и подвижной втулок.

Отсекатель содержит корпус 1 с клапаном, включающим седло 2 и подпружиненный затвор 3 с толкателем 4. В корпусе установлена неподвижная втулка 5 со шпонкой 6, а над нею размещена подвижная втулка 7 со шпонками 8. В верхней части корпуса выполнена замковая опора 9 для посадки вставного штангового насоса 10, к которому крепится вставной хвостовик 11, выполненный с каналом для притока жидкости к насосу.

На поверхности хвостовика выполнен зигзагообразный программный паз 12 с шагом 90°, с четырьмя верхними и двумя нижними тупиковыми зонами и двумя открытыми вниз продольными проточками 13. Программный паз предназначен для вращения верхней подвижной втулки при перемещении по нему шпонок этой втулки, а открытые проточки - для прохождения этих шпонок в программный паз и для предотвращения вращения хвостовика после вхождения в одну из них шпонки нижней неподвижной втулки.

Контактирующие торцы втулок выполнены ступенчатыми (фиг.4), при этом выступу 14 и впадине 15 на торце нижней втулки соответствуют впадина 16 и выступ 17 на торце верхней втулки, а со стороны торца поверхности выступа и впадины образуют полукольца. На торцевых полукольцевых поверхностях выступов выполнены шипы: два (18 и 19) на неподвижной втулке и два (20 и 21) - на подвижной, ограничивающие несанкционированный поворот верхней втулки. С этой же целью в корпусе установлена пружина 22, поджимающая верхнюю втулку к нижней при размещении верхней втулки в крайнем верхнем положении в корпусе отсекателя.

Верхняя подвижная втулка 7 выполнена с двумя шпонками 8, так как на этих штифтах устанавливается (подвешивается) хвостовик. На нижней неподвижной втулке 5 для фиксации хвостовика от поворота достаточно выполнить одну шпонку 6. При этом шпонки на втулках располагают так, чтобы одна из шпонок 8 на верхней втулке и шпонка 6 на нижней втулке устанавливались на одной вертикали в положение, когда торцевая полукольцевая поверхность выступа верхней втулки, надвигаясь на торцевую полукольцевую поверхность выступа нижней втулки, перекрывала ее на 45°.

Шипы на торцевых полукольцевых поверхностях выступов втулок должны быть расположены таким образом, чтобы предотвратить несанкционированный поворот верхней втулки, когда хвостовик приподнимают так, что программный паз сходит со шпонок. Шип 18 расположен в начале выступа неподвижной втулки, а шип 20 - в начале выступа подвижной втулки. Таким образом, при заходе выступа подвижной втулки 7 на выступ неподвижной втулки 5 (позиция, показанная на фиг.4а) шип 20 заходит за шип 18. Шипы 18 и 19 и шипы 20 и 21 разнесены относительно друг друга на 90°. При возврате хвостовика в отсекатель шпонки втулок входят в программный паз в той же позиции, что и при выходе из него.

При сборке отсекателя на поверхности насос с хвостовиком, перемещая их вниз и вверх, устанавливают в позицию, показанную на фиг.1, когда насос 10 посажен в замковую опору 9, а затвор 3 открыт, при этом втулки 5 и 7 устанавливаются в позицию, показанную на фиг.4г. В этой позиции втулки утоплены одна в другую.

При спуске в заглушенную скважину отсекатель в сборе с насосом (при открытом клапане) крепят в нижней части подвески колонны насосно-компрессорных труб 23. После установки насоса в скважину спускают колонну штанг и соединяют ее с плунжером сцепным устройством. Скважину вводят в эксплуатацию.

Если в процессе эксплуатации требуется заменить насос без глушения скважины, то его приподнимают вместе с хвостовиком, при этом насос выдергивается из замковой опоры, а клапан закрывается. Хвостовик продолжает тянуть за собой верхнюю втулку. Как только выступ верхней втулки выходит из ответного углубления нижней втулки, она поворачивается на 45°, при этом ее шип 20 переходит за шип 18 нижней втулки (втулки приходят в позицию, показанную на фиг.4а). После чего шпонки верхней втулки входят в открытые проточки и хвостовик выходит из отсекателя. Колонна насосных штанг вместе с насосом и хвостовиком извлекается на поверхность.

Новый или отремонтированный насос опускают до упора в отсекатель, при этом хвостовик входит в отсекатель до упора шпонок верхней втулки в верхние тупиковые зоны программного паза (верхняя втулка поворачивается на 45° относительно позиции, показанной на фиг.4а). Посадки насоса в замковую опору не происходит, а клапан отсекателя остается закрытым.

В этом положении на устье скважины осуществляют замеры для установки укороченной штанги и полированного штока.

После этого с натяжкой 200-300 кг поднимают колонну штанг вверх до упора, а затем опускают до упора вниз (нулевой вес штанг) и поднимают вновь на высоту (хвостовик выходит из отсекателя), необходимую для установки укороченной штанги и полированного штока. В процессе этих манипуляций подвижная втулка 7 поворачивается относительно неподвижной втулки 5, при этом первый шип 20 втулки 7 переходит за второй шип втулки 5, а общий поворот верхней втулки 7 с момента ввода штока 11 в отсекатель (от позиции, показанной на фиг.4а) до момента выхода его из отсекателя составляет 180°.

После установки укороченной штанги и полированного штока колонну штанг с насосом и хвостовиком опускают вниз. Хвостовик входит в отсекатель и устанавливается на шпонках верхней втулки (верхняя втулка поворачивается на 45°, и втулки приходят в позицию, показанную на фиг.4в). Клапан остается закрытым.

На устье скважины устанавливают сальник для герметизации колонны насосно-компрессорных труб и с натяжкой поднимают колонну штанг до упора (происходит поворот втулки 7 на 45° и переход второго шипа втулки 7 за второй шип втулки 5), а затем опускают ее (втулка 7 поворачивается еще на 45°). Выступ 17 верхней втулки 7 входит во впадину 15 нижней втулки, и втулки входят одна в другую (фиг.4г), при этом насос садится в замок 9, а хвостовик нажимает на толкатель 4 и открывает затвор клапана отсекателя. Скважину вновь вводят в эксплуатацию.

Источники информации

1. Патент РФ № 2049225, МКИ⁶ E 21 В 34/06, 1995.

Изобретение относится к устройствам для перекрытия колонны насосно-компрессорных труб, оборудованных штанговым насосом. Отсекатель для колонны труб содержит корпус с седлом и подпружиненным затвором с толкателем. Имеются подвижный хвостовик с программным пазом на боковой поверхности и неподвижная втулка со шпонкой, взаимодействующая с программным пазом хвостовика. Отсекатель дополнительно снабжен подвижной втулкой со шпонками, которая установлена над неподвижной втулкой торец в торец. Хвостовик выполнен вставным. Программный паз хвостовика выполнен с открытыми вниз проточками для вхождения через них в программный паз шпонок подвижной втулки и размещения в них шпонок неподвижной втулки. Контактирующие торцы втулок выполнены ступенчатыми. Выступу на торце нижней втулки соответствует углубление на торце верхней втулки для обеспечения возможности вхождения их одна в другую при повороте подвижной втулки. На выступах выполнены торцевые шипы для ограничения несанкционированного поворота подвижной втулки. Отсекатель спускают в скважину на колонне труб в сборе с насосом, к которому подвешен хвостовик. В верхней части корпуса выполнена замковая опора для посадки вставного штангового насоса. Манипулируя насосом с хвостовиком, приподнимая и опуская их с помощью насосных штанг, можно закрывать и открывать затвор. При закрытом затворе производят замену насоса, подгонку штанг и герметизацию устья скважины. Устройство обеспечивает перекрытие колонны труб при манипулировании насосными штангами во время подбора их длины, например, при установке полированного штока в устьевой сальник. 7 ил.

Отсекатель для колонны труб, содержащий корпус с седлом и подпружиненным затвором, подвижный хвостовик с программным пазом на боковой поверхности и закрепленную в корпусе втулку, по меньшей мере, с одной шпонкой, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен подвижной втулкой со шпонками, установленной над неподвижной торец в торец, хвостовик выполнен вставным, а программный паз хвостовика выполнен с открытыми вниз проточками для вхождения через них в программный паз шпонок подвижной втулки и размещения в них шпонок неподвижной втулки, при этом контактирующие торцы втулок выполнены ступенчатыми, причем выступу на торце одной втулки соответствует углубление на торце другой втулки для обеспечения возможности вхождения их одна в другую, а на выступах выполнены торцевые шипы для ограничения несанкционированного поворота подвижной втулки.