ЯКОРНОЕ УСТРОЙСТВО ГАРИПОВА Российский патент 2010 года по МПК E21B23/00 

Изобретение предназначено для нефтедобывающей промышленности и относится к технике исследования и ремонта скважин, а именно для установки оборудования в скважине.

Известен «Комплекс для доставки геофизических приборов к забоям горизонтальных скважин» (патент №55424, Е21В 47/00, оп. 10.08.2006 г.).

Данный комплекс имеет недостатки, связанные со сложностью конструкции, что приводит к ненадежности в работе.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является якорь скважинный (патент №52922, Е21В 47/01, оп. 27.04.2006, прототип).

Недостатком прототипа является ненадежность фиксации конструкции в определенном интервале НКТ или обсадной колонне, что приводит к сложностям в работе.

Данное устройство не предназначено для работы на канате или тонкой проволоке.

Предлагаемое техническое решение лишено приведенных выше недостатков, имеет упрощенную конструкцию, повышает надежность и эффективность работы устройства. При этом предлагаемое устройство с исследовательским прибором можно устанавливать в скважине с использованием как НКТ, так и с использованием стандартного проволочного или канатного инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое техническое решение состоит из цанги с основанием и упругими лепестками, внешняя поверхность которых снабжена зубчатой нарезкой, выполненной с возможностью ограничения перемещение цанги вниз, а внутренняя поверхность упругих элементов выполнена с возможностью расклинивания, распорного элемента, расположенного внутри цанги и выполненного с возможностью расклинивания упругих лепестков, и, по меньшей мере, одного зажимного элемента, расположенного в нижней части упругих лепестков, имеющего фигурную форму, по меньшей мере, с одним острым концом, выступающим за основание цанги, кроме этого, зубчатая нарезка выполнена в виде накладки с зубчатой нарезкой, закрепленной на внешней стороне упругих лепестков цанги, или в виде зубчатой нарезки, выполненной непосредственно на внешней стороне упругих лепестков, распорный элемент представляет собой шток с наконечником или наконечник, если распорный элемент выполнен в форме конуса, то внутренняя поверхность упругих лепестков цанги образует в разжатом свободном состоянии полость цилиндрической формы, если распорный элемент выполнен в форме цилиндра, то внутренняя поверхность упругих лепестков цанги образует в разжатом свободном состоянии полость конической формы, зауженной к нижней части упругих лепестков, при этом распорный элемент снабжен ограничителем перемещения вниз, если распорный элемент снабжен уплотнительным элементом и демпферной пружиной, расположенной на основании цанги, то в нем выполнен гидравлический канал, основание цанги снабжено втулкой, кроме этого цанга снабжена креплением для подвесного оборудования, по меньшей мере, в виде одного отверстия или кольца, и/или распорный элемент снабжен креплением для подвесного оборудования, по меньшей мере, в виде одного отверстия или кольца, и/или зажимной элемент снабжен креплением для подвесного оборудования, по меньшей мере, в виде одного отверстия или кольца.

На фиг.1 изображено предлагаемое техническое решение в разрезе в зажимном положении; на фиг.2 - предлагаемое техническое решение в разрезе с дополнительными конструктивными элементами в закрепленном положении.

Якорное устройство состоит из цанги 1, распорного элемента 2 и зажимного элемента 3.

Цанга 1 имеет основание 4 и упругие лепестки 5.

Внешняя поверхность упругих лепестков 5 выполнена с возможностью фиксации в стенках НКТ или обсадной колонны, для этого внешняя поверхность упругих лепестков 5 снабжена зубчатой нарезкой 6, которая выполнена непосредственно на упругих лепестках 5 или на накладках с зубчатой нарезкой, которые закреплены на упругих лепестках 5 посредством, например, клея, пайки, сварки, при этом зубчатая нарезка 6 выполнена с возможностью ограничения перемещения цанги 1 вниз.

Внутренняя поверхность упругих лепестков 5 в разжатом свободном состоянии выполнена с возможностью воздействия на них распорного элемента 2, обеспечивая их расклинивание.

Зажимной элемент 3 имеет фигурную форму с острыми концами 7, выступающими за основание 4 цанги 1, и с возможностью зацепления острыми концами 7 за стенку НКТ или обсадной колонны.

Зажимной элемент 3 представляет собой съемную или несъемную конструкцию и установлен в нижней части упругих лепестков 5, сжимая их. Упругие лепестки 5 находятся в сжатом состоянии посредством, по меньшей мере, одного зажимного элемента 3.

В случае, когда зажимной элемент 3 один, то он установлен на нижней части упругих лепестков 5 с возможностью самоосвобождения посредством зацепления острыми концами 7 за стенку НКТ или обсадной колонны и представляет собой съемную конструкцию.

В случае, когда зажимных элементов 3 два и более, то каждый зажимной элемент 3 закреплен на упругих лепестках 5 посредством крепежных элементов 8, например винтов, и зажимной элемент 3 представляет собой несъемную конструкцию.

Зажимной элемент 3 выполнен из стержня, проволоки и т.п., из материала, обладающего достаточной твердостью и упругими - пружинистыми свойствами, обеспечивающими зацепление острых концов 7 за стенку НКТ или обсадной колонны и освобождение упругих лепестков 5 от зажимного элемента 3.

Распорный элемент 2 установлен в цанге 1 с возможностью перемещения вверх-вниз и выполнен с возможностью расклинивания упругих лепестков 5, обеспечивая их расширение, что позволяет зафиксироваться зубчатой нарезкой 6 за стенки НКТ или обсадной колонны:

если распорный элемент 2 имеет форму конуса, то внутренняя поверхность упругих лепестков 5 цанги 1 образует в разжатом свободном состоянии полость цилиндрической формы;

если распорный элемент 2 имеет форму цилиндра, то внутренняя поверхность упругих лепестков 5 цанги 1 образует в разжатом свободном состоянии полость конической формы, зауженной к нижней части упругих лепестков 5, а распорный элемент 2 снабжен в этом случае ограничителем перемещения вниз в виде, например, пальца (не показано).

Распорный элемент 2 представляет собой шток 9 с наконечником 10 или наконечник 10.

Для удержания и ограничения перемещения вниз распорного элемента 2 в цанге 1 на распорном элементе 2 и основании 4 цанги 1 может быть установлена демпферная пружина 11.

Для обеспечения герметизации предлагаемой конструкции распорный элемент 2 снабжен уплотнительным элементом 12 с посадочным 13 и расширительным 14 элементами, расположенными на основании 4 цанги 1, а в распорном элементе 2 выполнен гидравлический канал 15.

Для обеспечения упрощения сборки предлагаемой конструкции путем варьирования размера диаметра отверстия в основании 4 цанги 1 может использоваться втулка с необходимым размером отверстия, которая закрепляется на основании 4 цанги 1 (не показано).

Якорное устройство работает следующим образом.

При спуске якорного устройства на НКТ распорный элемент 2 крепят к НКТ посредством переходника. При спуске якорного устройства на канате крепление осуществляется посредством специального оборудования, например, захватной головки, которую крепят к канатным инструментам спуска (не показано).

Геодезические, геофизические и т.п. приборы закрепляют на якорном устройстве известными средствами и известным способом, например боуном, цангозахватным инструментом, для этого цанга 1 и/или распорный элемент 2, и/или зажимной элемент 3 снабжены креплением 16 в виде, по меньшей мере, одного отверстия или кольца, или втулки.

Затем якорное устройство устанавливают в скважине посредством канатной техники с помощью механического ясса на проволоке (при установке якоря на НКТ или на проволоке, или на кабеле).

Якорное устройство спускают в скважину, например, на канате, и приводят в действие после спуска в момент кратковременного начала его подъема.

После спуска предлагаемого устройства в конкретный интервал скважины с целью посадки-установки якорного устройства, начинают осуществлять подъем якорного устройства на небольшую высоту, так что при подъеме его в НКТ или обсадной колонне острые концы 7 зажимного элемента 3, выступающие за цангу 1, зацепляются за стенки НКТ или обсадной трубы (или о муфтовое соединение труб) и освобождают упругие лепестки 5 цанги 1. После чего, распорный элемент 2 пригружают с использованием канатной техники и начинают перемещать его вниз, воздействуя на упругие лепестки 5 цанги 1, раскрывая их. Упругие лепестки 5 цанги 1 разжимаются, и зубчатая нарезка 6 упирается в стенки труб НКТ или обсадной колонны и врезается в них, тем самым, закрепляясь на стенках НКТ или обсадной трубы (или о муфтовое соединение труб).

Для упрочнения закрепления и фиксации якорного устройства дополнительно производят ударное воздействие механическим яссом на распорный элемент 2. Якорное устройство установлено в необходимом интервале в скважине.

Якорное устройство удерживает свой вес и канатный инструмент.

При спуске якорного устройства на НКТ зажимной элемент 3 или зажимные элементы 3 освобождают упругие лепестки 5 цанги 1 либо в процессе подъема при зацеплении острых концов 7 зажимного элемента 3 об обсадную колонну, либо при применении канатного инструмента, при ударе которого о распорный элемент 2 он воздействует на зажимной элемент 3.

Далее, когда упругие лепестки 5 цанги 1 начинают закрепляться за стенки обсадной колонны, производят воздействие на распорный элемент 2, например, весом трубы на 1-3 т, после чего зубчатая нарезка 6 упругих лепестков 5 цанги 1 врезается в стенки обсадной колонны, обеспечивающее закрепление их в заданном интервале обсадной колонны скважины.

Якорное устройство с доп. элементами работает следующим образом.

Якорное устройство с подвешенным за крепление 16, например, в отверстие в упругих лепестках 5 цанги 1 исследовательским прибором с дополнительным уплотнительным элементом 12 в виде манжеты и демпферной пружиной 11 спускают в НКТ сильно искривленной скважины, например, на жестком кабеле. При этом кабель давит на распорный элемент 2, который толкает якорное устройство вниз скважины, а демпферная пружина 11 в процессе спуска удерживает от опускания распорного элемента 2 к упругим лепесткам 5 цанги 1. После спуска предлагаемого устройства в заданный интервал скважины для его посадки-установки осуществляют подъем якорного устройства на высоту, например, 20-30 см. При подъеме его в НКТ острые концы 7 зажимного элемента 3, выступающие за цангу 1, зацепляются за стенки НКТ (или о муфтовое соединение труб) и освобождают упругие лепестки 5 цанги 1 из зацепления с зажимным элементом 3. После чего упругие лепестки 5 цанги 1 разжимаются, и зубчатая нарезка 6 упирается в стенки труб НКТ. Затем производят ударное воздействие механическим яссом на распорный элемент 2, при этом он воздействует на упругие лепестки 5 цанги 1, раскрывая их, и тем самым, закрепляя их на стенках НКТ (или о муфтовое соединение труб) посредством зубчатой нарезки 6. При этом зубчатая нарезка 6 врезается в стенки НКТ на глубину 0,3-0,4 мм. Одновременно с этим уплотнительный элемент 12 в виде, например, V-образной манжеты также распирается вышеустановленным расширительным элементом 14 в виде конусообразного расширителя (обычно диаметром, на 4-6 мм меньшим внутреннего диаметра НКТ).

Якорное устройство с исследовательским прибором установлено в необходимом интервале в скважине. Если необходимо, то с устья скважины производят опрессовку НКТ, например, на 200 атм и якорного-пакерного устройства. Для отсечения кабеля или каната используют отсекатель кабеля.

При необходимости подъема установленного в скважине якорного устройства осуществляют залавливание головки распорного элемента 2 цанговым канатным инструментом. Для облегчения срыва используют дополнительную разгрузочную пробку 20 для открытия гидравлического канала 15 в целях уравновешивания давления над и под уплотнительным элементом 12 и с помощью механического или гидравлического ясса выдергивают распорный элемент 2 из состояния распора его с упругими лепестками 5 цанги 1 и поднимают предлагаемое устройство в обычном порядке.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для исследования и ремонта скважин, а именно для установки оборудования в скважине. Технический результат - повышение надежности и эффективности работы якорного устройства с исследовательским прибором. Якорное устройство состоит из цанги с основанием и упругими лепестками, внешняя поверхность которых снабжена зубчатой нарезкой, выполненной с возможностью ограничения перемещения цанги вниз, а внутренняя поверхность упругих элементов выполнена с возможностью расклинивания, распорного элемента, расположенного внутри цанги и выполненного с возможностью расклинивания упругих лепестков, и, по меньшей мере, одного зажимного элемента, расположенного с возможностью самоосвобождения или закрепленного в нижней части упругих лепестков с возможностью их сжатия, имеющего фигурную форму с острыми концами, выступающими за основание цанги. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Якорное устройство, состоящее из цанги с основанием и упругими лепестками, внешняя поверхность которых снабжена зубчатой нарезкой, выполненной с возможностью ограничения перемещения цанги вниз, а внутренняя поверхность упругих элементов выполнена с возможностью расклинивания, распорного элемента, расположенного внутри цанги и выполненного с возможностью расклинивания упругих лепестков, и, по меньшей мере, одного зажимного элемента, расположенного с возможностью самоосвобождения или закрепленного в нижней части упругих лепестков с возможностью их сжатия, имеющего фигурную форму с острыми концами, выступающими за основание цанги.

2. Якорное устройство по п.1, отличающееся тем, что внешняя сторона упругих лепестков имеет зубчатую нарезку.

3. Якорное устройство по п.1, отличающееся тем, что на внешней стороне упругих лепестков закреплена накладка с зубчатой нарезкой.

4. Якорное устройство по п.1, отличающееся тем, что распорный элемент представляет собой шток с наконечником.

5. Якорное устройство по п.1, отличающееся тем, что распорный элемент представляет собой наконечник.

6. Якорное устройство по п.1, отличающееся тем, что распорный элемент выполнен в форме конуса, при этом внутренняя поверхность упругих лепестков цанги образует в разжатом свободном состоянии полость цилиндрической формы.

7. Якорное устройство по п.1, отличающееся тем, что распорный элемент выполнен в форме цилиндра, при этом внутренняя поверхность упругих лепестков цанги образует в разжатом свободном состоянии полость конической формы, зауженной к нижней части упругих лепестков, а распорный элемент снабжен ограничителем перемещения вниз.

8. Якорное устройство по п.1, отличающееся тем, что распорный элемент снабжен уплотнительным элементом и демпферной пружиной, расположенной на основании цанги, и в нем выполнен гидравлический канал.

9. Якорное устройство по п.1, отличающееся тем, что основание цанги снабжено втулкой.

10. Якорное устройство по п.1, отличающееся тем, что цанга снабжена креплением для подвесного оборудования, по меньшей мере, в виде одного отверстия или кольца.

11. Якорное устройство по п.1, отличающееся тем, что распорный элемент снабжен креплением для подвесного оборудования, по меньшей мере, в виде одного отверстия или кольца.

12. Якорное устройство по п.1, отличающееся тем, что зажимной элемент снабжен креплением для подвесного оборудования, по меньшей мере, в виде одного отверстия или кольца.