ПРОТАЛКИВАЕМАЯ ПРОБКА Российский патент 2009 года по МПК E21B23/04 

Настоящее изобретение касается проталкиваемой пробки, предназначенной для использования при проведении работ в трубопроводах, таких как перемещение скважинных инструментов через трубопровод до скважины, для осуществления свабирования скважины, для перемещения скважинных инструментов через лифтовую колонну скважины или для перемещения устройства, предназначенного для расширения пустотелого элемента буровой скважины, такого как расширяемая труба с прорезью или расширяемая монолитная труба. В общем, проталкиваемая пробка используется для перемещения инструментов через трубопровод с водоводом, причем проталкиваемая пробка проталкивается через трубопровод. Примерами таких трубопроводов являются трубопроводы, кондукторные обсадные колонны, буровые скважины и тому подобное.

Пример подобной проталкиваемой пробки описан в британском патенте №1321152. Известная проталкиваемая пробка разработана с целью предложить проталкиваемую пробку, которая могла бы проходить через трубопровод, диаметр водовода которого имеет резкие изменения. С этой целью известная проталкиваемая пробка имеет цилиндрическую основную часть, трубку из эластомера, которая окружает основную часть, жесткие подгоночные элементы, прикрепленные к внешней поверхности трубки, где жесткие подгоночные элементы состоят из первого ряда разрозненных подгоночных элементов, расположенных вокруг центра основной части пробки и расположенных под прямым углом к продольной оси, и второго ряда подгоночных элементов, имеющих вытянутую форму, причем один конец каждого элемента второго ряда подгоночных элементов контактирует с подгоночным элементом первого ряда. Более того, удлиненные подгоночные элементы примыкают к пространству между двумя подгоночными элементами первого ряда и к пространству между каждыми двумя удлиненными подгоночными элементами примыкает, по крайней мере, один другой удлиненный подгоночный элемент.

Недостатком известной проталкиваемой пробки является то, что ее производство достаточно сложно из-за двух рядов подгоночных элементов, которые должны изготавливаться отдельно и собираться так, чтобы образовывать уплотнение.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить проталкиваемую пробку более простой конструкции.

С этой целью проталкиваемая пробка для проведения работ в трубопроводе, соответствующая настоящему изобретению, содержит упругую основную часть и упругий кожух, имеющий водостойкую внешнюю поверхность, охватывающую упругую основную часть, причем упругий кожух содержит трубку, имеющую первую и вторую концевые части, указанная трубка снабжена прорезями, которые расположены в соответствии с повторяющимся шаблоном, данные прорези закрыты, по крайней мере, с одного конца.

Далее настоящее изобретение будет подробно описываться на примере со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых

Фиг.1 - схематический вид продольного разреза проталкиваемой пробки, соответствующей настоящему изобретению;

Фиг.2 - схематический выровненный вид части проталкиваемой пробки на Фиг.1;

Фиг.3 - схематический вид продольного разреза альтернативного варианта реализации настоящего изобретения; и

Фиг.4 - схематический выровненный вид части проталкиваемой пробки, соответствующей Фиг.3.

На Фиг.1 показан первый вариант реализации проталкиваемой пробки 1, предназначенной для проведения работ в трубопроводе и которая соответствует настоящему изобретению. Проталкиваемая пробка 1 содержит упругую основную часть 2 и упругий кожух 3, имеющий водостойкую внешнюю поверхность 4, охватывающую упругую основную часть 2.

Далее при более подробном описании упругого кожуха 3 будем ссылаться на Фигуру 2. Упругий кожух 3 содержит трубку 5, имеющую первую концевую часть 6 и вторую концевую часть 7. Трубка 5 снабжена несколькими осевыми прорезями 9 и 10, закрытыми, по крайней мере, с одного конца. Для простоты упругая основная часть не показана на Фигуре 2.

В варианте реализации данного изобретения, показанном на Фигурах 1 и 2, прорези 9 и 10 образуют повторяющийся шаблон из двух прорезей, где первая прорезь 9 закрыта с первой концевой части 6 трубки 5 и открыта со второй концевой части 7, а вторая прорезь 10 закрыта со второй концевой части 7 трубки 5 и открыта с первой концевой части 6. Соседние прорези определяют удлиненные полосы 15, которые соединены с концов посредством соединительных элементов 16, которые служат в качестве перемычек.

Повторяющийся шаблон прорезей 9 и 10 повторяется в кольцевом направлении, так что шаблон симметричен относительно оси 17, которая параллельна центральной продольной оси 18 проталкиваемой пробки 1.

Когда проталкиваемая пробка 1 вставляется в трубопровод (не показан), упругий кожух 3 служит в качестве скользящего уплотнения для проталкиваемой пробки 1, так как соединительные элементы 16 предохраняют от того, чтобы жидкость текла вдоль упругой цилиндрической основной части 2. Так как внешняя поверхность 4 упругого кожуха 3 изготовлена из водостойкого материала, то упругий кожух 3 образует внешний защитный слой для упругой цилиндрической основной части 2. Упругая цилиндрическая основная часть 2 образует неподвижное уплотнение.

При нормальной эксплуатации, проталкиваемая пробка настоящего изобретения используется для перемещения инструментов для скважин через трубопровод (не показан). Размеры проталкиваемой пробки должны выбираться таким образом, чтобы внешняя поверхность 4 упругого кожуха 3 касалась внутренней поверхности трубопровода так, чтобы образовывалось уплотнение. Предположим, что проталкиваемая пробка 1 перемещается через трубопровод, причем первая концевая часть 6 направлена в сторону перемещения, и пусть пробка наталкивается на водовод с уменьшенным диаметром. Когда пробка наталкивается на уменьшение водовода, происходит следующее. На передней концевой части 6 проталкиваемой пробки полоски 15 будут вынуждены вращаться в направлении стрелки 19, так что концы полосок 15 на передней концевой части 6 будут перемещаться в упругую цилиндрическую основную часть 2. Это даст возможность проталкиваемой пробке пройти через часть с уменьшенным диаметром канала. Указанное вращение может продолжаться до тех пор, пока промежутки прорезей 10 не закроются. Таким образом, размеры упругого кожуха 3 должны выбираться таким образом, чтобы проталкиваемая пробка могла пройти через часть с наименьшим диаметром канала, который может встретиться в трубопроводе, через который перемещается проталкиваемая пробка.

Далее будем ссылаться на Фигуры 3 и 4, показывающие альтернативный вариант реализации настоящего изобретения. Проталкиваемая пробка 1а содержит упругую основную часть 2а, 2b и упругий кожух 3а, имеющий водостойкую внешнюю поверхность 4а, охватывающую упругую основную часть 2а, 2b, где упругий кожух 3а содержит трубку 5а, имеющую первую концевую часть 6 и вторую концевую часть 7, причем трубка 5а снабжена несколькими прорезями 41, 42 и 43, закрытыми, по крайней мере, с одного конца. Для простоты упругая основная часть не показана на Фигуре 4.

Упругая цилиндрическая основная часть 2а, 2b имеет жесткую цилиндрическую сердцевину 2а и оболочку 2b из упругого материала, закрепленную на внешней поверхности жесткой сердцевины 2а. Использование жесткой сердцевины особенно удобно для выполнения операций, при которых проталкиваемая пробка испытывает воздействие большого перепада давлений.

Прорези 41, 42 и 43 образуют повторяющийся шаблон из первой прорези 41, второй прорези 42 и третьей прорези 43. Первая прорезь 41 закрыта с обоих концов 6 и 7 трубки 5а. Третья прорезь 43 расположена на одной линии со второй прорезью 42. Вторая прорезь 42 и третья прорезь 43 открыты с противоположных концов трубки 5а и закрыты в середине трубки 5а посредством соединительных элементов 45. Между прорезями 41, 42 и 43 имеются полоски 15а, где концевые части полоски 15а с обеих сторон первой прорези 41 соединены посредством соединительных элементов 16а. Соединительные элементы 45 и 16а служат перемычками. Когда проталкиваемая пробка 1а вставляется в трубопровод (не показан), упругий кожух 3а служит в качестве скользящего уплотнения. Упругая цилиндрическая основная часть 2а образует неподвижное уплотнение.

В альтернативном варианте реализации, соединительные элементы 16а в концевой части 7 проталкиваемой пробки могут отсутствовать.

Повторяющийся шаблон прорезей 41, 42 и 43 повторяется в кольцевом направлении, так что шаблон симметричен относительно оси 17а, которая параллельна центральной продольной оси 18 проталкиваемой пробки 1а.

Повторяющийся шаблон прорезей 41, 42 и 43 можно интерпретировать, как повторение шаблона, показанного на Фигуре 2, в осевом направлении, где шаблон, показанный на Фигуре 2, отражается относительно плоскости, перпендикулярной центральной продольной оси 18. Пересечение указанной плоскости и плоскости рисунка Фигуры 2 изображено прерывистой линией с точками, обозначаемой числом 46.

Надо понимать, что повторяющийся шаблон прорезей 41, 42 и 43 также может повторяться в осевом направлении посредством отображения шаблона, показанного на Фигуре 4, относительно плоскости, перпендикулярной центральной продольной оси 18. Пересечение указанной плоскости и плоскости рисунка Фигуры 4 изображается прерывистой линией с точками, обозначаемой числом 47. Отображенный отпечаток прорези 41 показан прерывистой линией и обозначается числом 41а. Таким образом, повторяющийся шаблон прорезей 41, 42 и 43 распространяется в осевом направлении со своим отображенным отпечатком.

Упругая цилиндрическая основная часть (или оболочка) может изготавливаться из резины и прорези трубки могут заполняться резиной, которая вулканизирована вместе с резиной упругой основной части так, чтобы образовывалась единая деталь.

Для того чтобы упругость больше распространялась в осевом направлении, упругая цилиндрическая часть (или оболочка) может снабжаться круговыми ребрами. На данные ребра может опираться упругий кожух. Данные ребра по-прежнему предотвращают течение жидкости вдоль проталкиваемой пробки.

Прорези, показанные в реализациях настоящего изобретения, которые обсуждались со ссылками на Фигуры 1-4, тянутся в осевом направлении, тем не менее, данные прорези могут также располагаться под острым углом (менее 45°) к центральной продольной оси проталкиваемой пробки.

Прорези изготавливаются таким образом, чтобы полоски 15 и 15а имели прямоугольное поперечное сечение. Альтернативно, поперечное сечение имеет форму трапеции, где короткая сторона указывает на упругую основную часть.

Обсуждаемый выше упругий кожух имеет водостойкую поверхность, данное требование также удовлетворяется тогда, когда трубка, из которой изготавливается упругий кожух, выполнена из водостойкого материала. Подходящие материалы для трубки - это бериллий, титан, бронза, инструментальная сталь или керамика.

Когда нужно более одной проталкиваемой пробки, они могут использоваться сериями или упругая основная часть может снабжаться более чем одним упругим кожухом.

Для увеличения давления, действующего при нормальной эксплуатации внешней поверхностью упругого кожуха на внутреннюю поверхность трубопровода, проталкиваемая пробка, показанная на Фигуре 3, может содержать конусообразное пространство между жесткой цилиндрической основной частью 2а и оболочкой 2b, которое закрывается с одного конца, так что жидкость под давлением может поступать под оболочку 2b.

Для того чтобы толкать или тянуть устройства через трубопровод, проталкиваемая пробка снабжается подходящими соединительными элементами, которые здесь не обсуждаются.

В настоящем изобретении предлагается простая проталкиваемая пробка, которую легко изготавливать благодаря тому, что упругий кожух выполнен из трубки, снабженной лабиринтом из прорезей. Проталкиваемую пробку, соответствующую настоящему изобретению, легко изготавливать и в ней отсутствуют небольшие части, которые могут потеряться при эксплуатации.

Изобретение предназначено для проведения работ в трубопроводе, таких как перемещение скважинных инструментов, для осуществления свабирования. Проталкиваемая пробка, содержащая упругую основную часть и упругий кожух, имеющий водостойкую внешнюю поверхность, охватывающую упругую основную часть, отличается тем, что упругий кожух содержит трубку, имеющую первую и вторую концевые части, трубка снабжена прорезями, которые расположены в соответствии с повторяющимся шаблоном, данные прорези закрыты, по крайней мере, с одного конца, где повторяющийся шаблон содержит, по крайней мере, две прорези, первая прорезь закрыта с одной концевой части трубки и открыта со второй концевой части трубки, а вторая прорезь закрыта со второй концевой части трубки и открыта с первой концевой части трубки, при этом первая прорезь и вторая прорезь перекрывают друг друга в продольном направлении трубки. Обеспечивает упрощение конструкции. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Проталкиваемая пробка для проведения работ в трубопроводе, при этом проталкиваемая пробка содержит упругую основную часть и упругий кожух, имеющий водостойкую внешнюю поверхность, охватывающую упругую основную часть, отличающаяся тем, что упругий кожух содержит трубку, имеющую первую и вторую концевые части, трубка снабжена прорезями, которые расположены в соответствии с повторяющимся шаблоном, данные прорези закрыты, по крайней мере, с одного конца, где повторяющийся шаблон содержит, по крайней мере, две прорези, первая прорезь закрыта с одной концевой части трубки и открыта со второй концевой части трубки, а вторая прорезь закрыта со второй концевой части трубки и открыта с первой концевой части трубки, при этом первая прорезь и вторая прорезь перекрывают друг друга в продольном направлении трубки.2. Проталкиваемая пробка по п.1, в которой повторяющийся шаблон содержит первую прорезь, вторую прорезь и третью прорезь, где первая прорезь закрыта с обоих концов трубки, третья прорезь расположена на одной линии со второй прорезью, и вторая и третья прорези открыты с противоположных концов трубки и закрыты в середине трубки.3. Проталкиваемая пробка по п.2, в которой повторяющийся шаблон распространяется в осевом направлении посредством своего отражения.4. Проталкиваемая пробка по любому из пп.1-3, в которой упругая основная часть имеет жесткую сердцевину и оболочку из упругого материала, закрепленную на внешней поверхности жесткой сердцевины.