РЕЖУЩЕЕ УСТРОЙСТВО, ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН И СПОСОБ РАЗРЕЗАНИЯ КОЛОННЫ ТРУБ Российский патент 2015 года по МПК E21B29/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к режущему устройству для предохранительного клапана, к предохранительному клапану для скважины, к способу разрезания объекта, связанного с колонной труб, в предохранительном клапане, а также к трем вариантам применения разрезания объекта, связанного с колонной труб, расположенного в сквозном отверстии в предохранительном клапане для скважины.

Такой предохранительный клапан может представлять собой противовыбросовый превентор (ПВП), например, противовыбросовый превентор для буровой скважины. Предохранительный клапан может также представлять собой задвижку фонтанной арматуры для законченной скважины, например, эксплуатационной скважины, инжекционной скважины, геотермальной скважины или водоносной скважины. В этой связи скважина может представлять собой подводную скважину, например скважину с устьем, расположенным на дне моря, или поверхностную скважину.

Уровень техники

Предпосылка изобретения относится к выбросу газа на платформе Макондо, который произошел в апреле 2010 года. Выброс произошел из нефтяной скважины, разрабатываемой компанией Бритиш Петролеум и расположенной под водой на глубине примерно 1500 метров в Мексиканском заливе. С учетом опыта предыдущего взрыва на плавучей буровой платформе ("Дипвотер Хорайзон"), связанного с нефтяной скважиной, были предприняты попытки разрезать соответствующую нефтяную трубу, проходящую через противовыбросовый превентор, который был расположен на дне моря над нефтяной скважиной. Высокое давление нефти, протекающей по нефтяной трубе, заставило трубу изогнуться и сместиться от центра в сквозном отверстии (внутри трубы) противовыбросового превентора. Кроме того, этот противовыбросовый превентор был снабжен так называемой срезающей глухой плашкой, предназначенной для разрезания стальной трубы, а также для последующей герметизации отверстия при помощи противовыбросового превентора. Однако срезающая плашка оказалась непригодной для разрезания нецентрированной трубы в противовыбросовом превенторе. Это привело к неполному разрезанию и герметизации отверстия противовыбросового превентора, в результате чего нефть под высоким давлением продолжала вытекать в течение длительного времени.

Существует ряд публикаций, в том числе патентных публикаций, относящихся к различным аспектам скважинных предохранительных клапанов и связанных с ними режущих устройств.

Наиболее близкие прототипы представлены в следующих патентных публикациях:

- US 5,407,172 A; и

- DE 4,114,355 A1.

В US 5,407,172 A раскрыт противовыбросовый превентор поршневого типа, содержащий устройство определения местонахождения поршней, связанное с соответствующими смыкающими плунжерами в противовыбросовом превенторе. Указанное устройство определения местонахождения снабжено электромагнитной индукционной системой, сообщающей информацию о позициях поршней в противовыбросовом превенторе.

В DE 4,114,355 A1 раскрыты способ и режущее устройство для устранения горящих выбросов из наземных нефтяных скважин. Этот способ содержит выкапывание шахтного ствола в грунте, проходящего к нефтяным трубам скважины и обеспечивающего, таким образом, свободный доступ к скважинным трубам. Затем вокруг скважинных труб устанавливают противовыбросовый превентор, содержащий поршневые штоки, которые сжимаются до тех пор, пока трубы не будут герметизированы относительно друг друга. Для того чтобы предотвратить растрескивание скважинных труб во время сжатия, может быть предусмотрен индукционный нагрев в зоне сжатия труб. Очень важно, чтобы в процессе указанного сжатия трубы не разрезались, поскольку такое разрезание позволит выбросу проходить в указанный шахтный ствол и далее на поверхность. Затем режущее устройство, которое содержит бур, присоединяют в виде уплотнения снаружи к самой крайней скважинной трубе под указанной зоной сжатия, после чего включают бур и сверлят отверстие в скважинной трубе. В заключение в скважину закачивают тушильный раствор, чтобы остановить выброс. Данный способ предусматривает дистанционное управление.

В следующих патентных публикациях также раскрыты примеры режущих устройств для таких скважинных предохранительных клапанов:

- US 1,875,673 A;

- US 1,949,672 A;

- US 3,561,526 A;

- US 3,590,920 A;

- US 3,736,982 A;

- US 3,766,979 A;

- US 4,313,496 A;

- US 4,540,046 A;

- US 4,646,825 A;

- US 4,923,008 A;

- US 4,987,956 A;

- US 5,400,857 A (соответствует NO 310840 B1).

Общим для всех этих публикаций является то, что они относятся к режущим устройствам, основанным на принципах механического резания, т.е. к режущим устройствам, которые в общем случае предназначены для разрезания скважинных труб.

Колонны труб, используемые в скважинах, могут также содержать различные объекты, которые имеют гораздо более массивную конструкцию, чем обычные скважинные трубы, содержащиеся в такой колонне труб. Так, например, указанные объекты, связанные с колонной труб, могут представлять собой различные инструменты и оснастку, соединенные с такой колонной труб. Кроме того, могут использоваться колонны труб, содержащие трубы с особенно большой толщиной материала, например, так называемые, утяжеленные буровые трубы, применяемые в компоновке низа бурильной колонны. При применении известных режущих устройств для скважинных предохранительных клапанов может оказаться гораздо более проблематичным и даже невозможным разрезание в экстренном случае таких инструментов, оснастки и утолщенных скважинных труб по сравнению с разрезанием обычных скважинных труб.

Раскрытие изобретения

Главная задача изобретения заключается в том, чтобы устранить или уменьшить по крайней мере один недостаток известного уровня техники или по меньшей мере обеспечить полезную альтернативу известному уровню техники.

Другой задачей изобретения является возможность разрезания в скважинном предохранительном клапане объектов, связанных с колонной труб и имеющих более массивную конструкцию, чем обычные скважинные трубы.

Еще одной задачей изобретения является возможность разрезания в скважинном предохранительном клапане объектов, связанных с колонной труб и нецентрично расположенных в сквозном отверстие предохранительного клапана.

Эти задачи решены в соответствии с приведенным ниже описанием и прилагаемой формулой изобретения.

Согласно первому аспекту изобретения обеспечено режущее устройство для разрезания объекта, связанного с колонной труб, в предохранительном клапане для скважины, при этом указанное режущее устройство сконструировано для встраивания в предохранительный клапан, и при этом режущее устройство содержит корпус, имеющий сквозное отверстие, сконструированное для прохождения сквозь него указанного объекта. Отличительной характеристикой режущего устройства является то, что оно содержит по меньшей мере одно индукторное устройство, расположенное в указанном корпусе вокруг по меньшей мере части отверстия корпуса; при этом

- указанное индукторное устройство обращено внутрь отверстия;

- индукторное устройство выполнено с возможностью вспомогательного нагревания, облегчающего резание, и, следовательно, термического ослабления конструкции объекта, при необходимости, если он расположен напротив индукторного устройства;

- индукторное устройство выполнено с возможностью подключения по меньшей мере к одному источнику электрической энергии для подачи электрической энергии для указанного нагревания; при этом

- корпус содержит теплоизоляционную часть, расположенную между индукторным устройством и корпусом.

В условиях углеводородной скважины нагревание при помощи такого индукторного устройства может создавать опасность возникновения взрыва и/или пожара. Однако это может происходить только в том случае, если в процессе нагревания воздух/кислород поступает в режущее устройство. Такая ситуация не возникает под водой или если конкретная скважина не производит углеводороды.

Если указанный процесс нагревания производится над водой, опасности взрыва и/или пожара в углеводородной скважине можно избежать, окружив или заключив настоящее режущее устройство в негорючее устройство, которое обеспечивает исключение поступления воздуха/кислорода в процессе нагревания. Такое негорючее устройство может представлять собой, например, воздухонепроницаемый резервуар, в котором расположено режущее устройство и который заполнен, например, водой или негорючим газом, например, азотом, диоксидом углерода и/или инертным газом. Если требуется, можно также помещать режущее устройство в такой газ, подаваемый из соответствующего источника подачи газа, связанного с режущим устройством.

Как указано выше, объект, связанный с колонной труб, в предохранительном клапане может представлять собой относительно массивный объект, например, различные инструменты и оснастку, соединенные с колонной труб, проходящих сквозь сквозное отверстие в указанном корпусе. Такой объект может представлять собой скважинный инструмент, например, мерительный инструмент, скважинный клапан, привод, насосное устройство или т.п. Часто, хотя и не всегда, такие объекты имеют трубчатую конструкцию.

Объект может также представлять собой типичный трубчатый объект. В частности, такой объект может представлять собой обычную скважинную трубу, например, обсадную трубу, нагнетательную трубу, инжекционную трубу, буровую трубу, утяжеленную буровую трубу или т.п.

Для вспомогательного нагревания указанного объекта указанное по меньшей мере одно индукторное устройство может быть выполнено с возможностью соединения с сетью электропитания соответствующей базы, например, платформы или судна, возможно, главной наземной или морской системы управления. Альтернативно или дополнительно индукторное устройство может быть выполнено с возможностью подключения к одной или нескольким батареям, например, к батарейному источнику питания, для подачи электрической энергии к индукторному устройству.

Кроме того, индукторное устройство может содержать одно или более индукторных устройств, расположенных, например, в полости, в указанном корпусе, и вокруг продольной части и/или периферийной части отверстия корпуса. Так, например, можно использовать два индукторных устройства, каждое из которых расположено в соответствующих противоположных полостях корпуса. В такой системе теплоизоляционная часть, например, часть, содержащая асбест и/или керамику, может быть расположена между индукторными устройствами и окружающим материалом (компонентами) корпуса. При этом индукторные устройства могут нагревать и расплавлять указанный объект до его разрезания, но без одновременного ослабления или расплавления окружающего материала корпуса.

Согласно первому варианту осуществления режущее устройство может также содержать по меньшей мере одну трубную плашку, расположенную в указанном корпусе ниже индукторного устройства; при этом

- указанная трубная плашка выполнена с возможностью приведения в действие и окружения объекта, если он расположен напротив трубной плашки; и

- трубная плашка выполнена с возможностью подключения по меньшей мере к одному источнику энергии для подачи энергии, обеспечивающей указанное приведение в действие и окружение.

При этом трубная плашка выполнена с возможностью приведения в действие и окружения нижней части объекта после отрезания при помощи индукторного устройства верхнего элемента от нижней части объекта.

Согласно альтернативному второму варианту осуществления режущее устройство может также содержать по меньшей мере одну срезающую плашку, расположенную в указанном корпусе вблизи индукторного устройства для взаимодействия с ним; при этом

- указанная срезающая плашка может приводиться в действие и механически разрезать объект, если он расположен напротив срезающей плашки; и

- срезающая плашка может быть подключена по меньшей мере к одному источнику энергии для подачи энергии, обеспечивающей указанное приведение в действие и механического разрезания.

Благодаря расположению по меньшей мере одной срезающей плашки вблизи индукторного устройства, а также приведению в действие указанной срезающей плашки после достаточного нагревания объекта при помощи индукторного устройства, чтобы конструктивно ослабить объект, срезающая плашка и индукторное устройство взаимодействуют и, таким образом, способствуют более быстрому разрезанию объекта, чем в случае чисто индуктивного разрезания объекта. По этой причине этот второй вариант осуществления режущего устройства также хорошо подходит для разрезания относительно массивных объектов в отверстии корпуса.

В контексте этого второго варианта осуществления по меньшей мере одна срезающая плашка может быть расположена ниже и/или выше индукторного устройства.

Согласно этому второму варианту осуществления режущее устройство может также содержать по меньшей мере одну трубную плашку, расположенную в указанном корпусе ниже срезающей плашки; при этом

- указанная трубная плашка может быть приведена в действие и окружать объект, если он расположен напротив трубной плашки; и

- трубная плашка может быть подключена по меньшей мере к одному источнику энергии для подачи энергии, обеспечивающей указанное приведение в действие и окружение.

При этом трубная плашка может приводиться в действие и окружать нижнюю часть объекта после отрезания верхнего элемента от нижней части объекта при помощи индукторного устройства и, возможно, также при помощи указанной срезающей плашки.

Кроме того, указанное индукторное устройство может быть выполнено с возможностью радиального перемещения относительно указанного отверстия. При этом расстояние между индукторным устройством и объектом можно регулировать и, следовательно, можно адаптировать к конкретному объекту в отверстии. Так, индукторное устройство можно присоединить к соответствующему подвижному устройству, например, к соответствующему приводу, к гидроцилиндру или т.п., которые соединяются с корпусом или встраиваются в него. Такая возможность регулирования позволяет устанавливать индукторное устройство на оптимальном расстоянии от объекта, обеспечивая, таким образом, в случае необходимости наиболее эффективное и быстрое нагревание объекта.

И, кроме того, указанное по меньшей мере одно индукторное устройство может быть также сменным, что позволяет легко вынимать индукторное устройство из корпуса для ремонта или замены. В частности, индукторное устройство может иметь разъемное соединение с корпусом и может отсоединяться и выниматься из корпуса, например, снаружи корпуса.

Режущее устройство может быть также выполнено в виде по меньшей мере одного модуля, сконструированного для встраивания в указанный предохранительный клапан. При этом в случае необходимости один модуль можно легко заменить другим соответствующим модулем.

Согласно второму аспекту изобретения обеспечен предохранительный клапан для скважины, при этом указанный предохранительный клапан выполнен с возможностью разрезания объекта, связанного с колонной труб, в предохранительном клапане, и при этом указанный предохранительный клапан содержит корпус, имеющий сквозное отверстие, предназначенное для прохождения сквозь него указанного объекта. Отличительная особенность предохранительного клапана заключается в том, что он содержит по меньшей мере одно индукторное устройство, расположенное в указанном корпусе вокруг по меньшей мере части отверстия корпуса; при этом

- указанное индукторное устройство проходит внутрь в направлении отверстия;

- индукторное устройство предназначено для вспомогательного нагревания, облегчающего резание, и, следовательно, термическое ослабление конструкции объекта, если он расположен напротив индукторного устройства;

- индукторное устройство подключено по меньшей мере к одному источнику электрической энергии для подачи электрической энергии для указанного нагревания; и

- корпус содержит теплоизоляционную часть, расположенную между индукторным устройством и корпусом.

Как указано выше, в условиях углеводородной скважины нагревание при помощи такого индукторного устройства может создавать опасность взрыва и/или пожара.

Однако это может происходить только в том случае, если в процессе нагревания воздух/кислород поступает в режущее устройство. Такая ситуация не возникает под водой или если конкретная скважина не производит углеводороды.

Если указанный процесс нагревания осуществляется над водой и в условиях углеводородной скважины, опасности взрыва и/или пожара можно избежать, окружив или заключив настоящее режущее устройство в негорючее устройство, которое исключает поступление воздуха/кислорода в процессе нагревания. Такое негорючее устройство может представлять собой, например, воздухонепроницаемый резервуар, в котором расположена по меньшей мере некоторая часть предохранительного клапана и который заполнен, например, водой или негорючим газом, например, азотом, диоксидом углерода и/или инертным газом. Если требуется, можно также помещать предохранительный клапан или его некоторую часть в такой газ, подаваемый из соответствующего источника подачи газа, связанного с предохранительным клапаном.

При этом все комментарии, которые относятся к соответствующим характеристикам режущего устройства согласно первому аспекту изобретения, также применимы к предохранительному клапану согласно этому второму аспекту изобретения.

Согласно первому варианту осуществления предохранительного клапана он может также содержать по меньшей мере одну трубную плашку, расположенную в указанном корпусе ниже индукторного устройства; при этом

- указанные трубная плашка выполнена с возможностью приводения в действие и окружения объекта, если он расположен напротив трубной плашки; и

- трубная плашка подключена по меньшей мере к одному источнику энергии для подачи энергии, обеспечивающей указанное приведение в действие и окружение.

При этом трубная плашка может приводиться в действие и окружать нижнюю часть объекта после отрезания верхнего элемента от нижней части объекта при помощи индукторного устройства.

Согласно альтернативному, второму варианту осуществления предохранительного клапана он может также содержать по меньшей мере одну срезающую плашку, расположенную в указанном корпусе вблизи индукторного устройства для взаимодействия с ним; при этом

- указанная срезающая плашка может приводиться в действие и механически разрезать объект, если он расположен напротив срезающей плашки; и

- срезающая плашка подключена по меньшей мере к одному источнику энергии для подачи энергии, обеспечивающей указанное приведение в действие и механическое разрезание.

Благодаря расположению по меньшей мере одной срезающей плашки вблизи индукторного устройства, а также приведению в действие указанной срезающей плашки после достаточного нагревания объекта для конструктивного ослабления объекта при помощи индукторного устройства, срезающая плашка и индукторное устройство будут взаимодействовать и, следовательно, способствовать более быстрому разрезанию объекта, чем в случае чисто индуктивного разрезания объекта. По этой причине этот второй вариант осуществления режущего устройства также хорошо подходит для разрезания относительно массивных объектов в отверстии корпуса.

В этом втором варианте осуществления предохранительного клапана указанная по меньшей мере одна срезающая плашка может быть расположена ниже и/или выше индукторного устройства.

Согласно этому второму варианту осуществления предохранительного клапана он может также содержать по меньшей мере одну трубную плашку, расположенную в указанном корпусе ниже срезающей плашки; при этом

- указанная трубная плашка может приводиться в действие и окружать объект, если он расположен напротив трубной плашки; и

- трубная плашка подключена к источнику энергии для подачи энергии, обеспечивающей указанное приведение в действие и окружение.

При этом трубная плашка может приводиться в действие и окружать нижнюю часть объекта после отрезания верхнего элемента от нижней части объекта при помощи индукторного устройства и, возможно, также при помощи указанной срезающей плашки.

Кроме того, указанный источник энергии для срезающей плашки и/или трубной плашки может содержать по меньшей мере один гидравлический источник энергии, например, гидравлический блок питания.

Индукторное устройство может быть выполнено с возможностью радиального перемещения относительно указанного отверстия. При этом расстояние между индукторным устройством и объектом можно регулировать и, следовательно, можно адаптировать к конкретному объекту в отверстии. При этом индукторное устройство может быть соединено с соответствующим подвижным устройством, например, с соответствующим приводом, гидроцилиндром или т.п., который присоединен к корпусу или встроен в него. Такое регулирование дает возможность устанавливать индукторное устройство на оптимальном расстоянии от объекта, обеспечивая, таким образом, в случае необходимости наиболее эффективное и быстрое нагревание объекта.

И, кроме того, указанное по меньшей мере одно индукторное устройство также может быть выполнено в виде сменного устройства, которое можно легко вынимать из корпуса для ремонта или замены. В частности, индукторное устройство может соединяться с корпусом с возможностью отсоединения и может отсоединяться и выниматься из корпуса, например, снаружи корпуса.

Кроме того, по меньшей мере одно указанное индукторное устройство может быть встроено в виде модуля в предохранительный клапан. При этом в случае необходимости один модуль можно легко заменять на другой соответствующий модуль.

Предохранительный клапан может также содержать по меньшей мере один запорный клапан для указанного отверстия, при этом запорный клапан расположен выше индукторного устройства. В этом случае отверстие предохранительного клапана может быть закрыто после разрезания и удаления верхней части объекта. Указанный запорный клапан может представлять собой, например, шаровой клапан.

Указанный объект может представлять собой трубчатый объект, например, скважинную трубу, или скважинный инструмент.

Указанный предохранительный клапан может представлять собой противовыбросовый превентор ("ПВП"), или задвижку фонтанной арматуры.

Согласно третьему аспекту изобретения обеспечен способ разрезания объекта, связанного с колонной труб, в предохранительном клапане для скважины, при этом предохранительный клапан содержит корпус, имеющий сквозное отверстие, предназначенное для прохождения объекта сквозь него. Указанный способ отличается тем, что содержит следующие операции:

(A) расположение по меньшей мере одного индукторного устройства в указанном корпусе вокруг по меньшей мере части отверстия корпуса, при этом корпус содержит также теплоизоляционную часть, расположенную между индукторным устройством и корпусом;

(B) обеспечение индукторного устройства для вспомогательного нагревания, облегчающего резание, и, следовательно, термического ослабления конструкции объекта;

(C) подключение индукторного устройства по меньшей мере к одному источнику электрической энергии для подачи электрической энергии для указанного нагревания; и

(D) для разрезания объекта, если он расположен в предохранительном клапане напротив индукторного устройства, приведение в действие индукторного устройства и нагревание объекта до тех пор, пока не будет выполнено по меньшей мере одно из следующих условий:

- объект расплавлен и разделен на верхнюю часть и нижнюю часть; и

- объект в достаточной степени ослаблен термически и конструктивно, для того, чтобы по меньшей мере одна срезающая плашка могла разрезать объект в предохранительном клапане и разделить его на верхнюю часть и нижнюю часть.

Кроме того, данный способ может также содержать следующие операции:

(E) удаление верхней части объекта из предохранительного клапана; и

(F) последующее изолирование предохранительного клапана при помощи по меньшей мере одного запорного клапана, расположенного выше индукторного устройства в предохранительном клапане.

Все комментарии к вышеописанному режущему устройству и предохранительному клапану согласно первому и второму аспектам изобретения относятся также к данному способу.

Кроме того, и согласно четвертому аспекту изобретения обеспечено применение режущего устройства согласно первому аспекту изобретения для разрезания объекта, связанного с колонной труб, в предохранительном клапане для скважины.

Далее, согласно пятому аспекту изобретения обеспечено применение предохранительного клапана согласно второму аспекту изобретения для разрезания объекта, связанного с колонной труб, в предохранительном клапане.

И, наконец, согласно шестому аспекту изобретения обеспечено применение способа согласно третьему аспекту изобретения для разрезания объекта, связанного с колонной труб, в предохранительном клапане для скважины.

Краткое описание чертежей

Ниже приведено описание неограничительного примера осуществления предохранительного клапана для скважины, который выполнен согласно второму аспекту изобретения. Этот скважинный предохранительный клапан содержит режущее устройство согласно первому аспекту изобретения. Данный пример осуществления раскрывает предпочтительный вариант осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлены:

фигура 1A - очень схематичный вид спереди и вертикальный разрез предохранительного клапана согласно изобретению, при этом на чертеже показана скважинная труба, расположенная в сквозном отверстии предохранительного клапана, а также в отдельном контуре, показанном штриховой линией, представлен вид в разрезе режущего устройства, который в большем масштабе изображен на фигурах 2А-4А, и при этом режущее устройство снабжено индукторным устройством (не показано) и срезающей плашкой с противоположными режущими ножами (не показана);

фигура 2A - индукторное устройство режущего устройства после его приведения в действие в процессе нагревания скважинной трубы;

фигура 3A - следующая операция процесса разрезания, во время которой срезающая плашка режущего устройства также приводится в действие и производит разрезание скважинной трубы при помощи двух противоположных режущих ножей;

фигура 4A - последняя операция процесса разрезания, во время которой индукторное устройство и срезающая плашка режущего устройства отключены, и каждый из указанных режущих ножей отведен в соответствующий цилиндрический кожух в корпусе (материальные изделия) предохранительного клапана;

фигура 1B - предохранительный клапан с фигуры 1A, но при этом (штриховой линией) показан горизонтальный разрез режущего устройства по оси B2;

фигура 2B - вышеуказанный горизонтальный разрез режущего устройства по оси B2 в увеличенном масштабе, при этом режущее устройство показано в отключенном состоянии перед разрезанием указанной скважинной трубы; и

фигура 3B - вышеуказанный горизонтальный разрез режущего устройства по оси B2 также в увеличенном масштабе, при этом режущее устройство показано во включенном состоянии после подведения противоположных режущих ножей срезающей плашки друг к другу для разрезания скважинной трубы.

Раскрытие изобретения

Как указано выше, чертежи являются очень схематичными и показывают только детали и оснастку, необходимые для понимания изобретения. Кроме того, чертежи в значительной степени искажены относительно размеров деталей и компонентов, показанных на чертежах. Чертежи также являются очень упрощенными в части формы и многообразия элементов таких деталей и компонентов. При этом равные, эквивалентные или соответствующие детали на чертежах обозначены, по существу, одинаковыми ссылочными номерами.

На фигуре 1A показан вертикальный разрез предохранительного клапана согласно изобретению. В этом варианте осуществления предохранительный клапан представляет собой противовыбросовый превентор 2, так называемый, "ПВП", для подводной скважины 4. Противовыбросовый превентор 2 установлен поверх устья скважины 6, расположенного на дне моря 8. Кроме того, противовыбросовый превентор 2 подключен к надводному оборудованию (не показано) или управляется им. Противовыбросовый превентор 2 принимает управляющие сигналы, гидравлическую энергию и электрическую энергию от указанного оборудования.

Противовыбросовый превентор 2 содержит массивный корпус 10, имеющий сквозное отверстие 12, связанное со скважиной 4. На фигуре 1A показана также скважинная труба 14, например, бурильная колонна или эксплуатационная насосно-компрессорная колонна, проходящая сквозь отверстие 12 в корпусе 10 противовыбросового превентора 2. Кроме того, противовыбросовый превентор 2 содержит режущее устройство 16 согласно изобретению. В этом варианте осуществления режущее устройство 16 встроено в виде модуля 18 в противовыбросовый превентор 2, при этом модуль 18 показан только в виде штрихового контура на фигуре 1A. Этот пример варианта осуществления приведен в качестве иллюстрации того, каким образом скважинная труба 14 может быть быстро и эффективно разрезана при помощи режущего устройства 16 в противовыбросовом превенторе 2.

Соответственно, режущее устройство 16 содержит индукторное устройство 20, установленное в периферийной канавке 22 в кольцевой зоне 24 корпуса 10, которая расположена вокруг отверстия 12. Эта кольцевая зона 24 корпуса 10 содержит также теплоизоляционную часть (не показана) выполненную из термостойкого материала, например, из асбеста или керамики. При этом канавка 22 и индукторное устройство 20 направлены внутрь отверстия 12. Если требуется, для подачи электрической энергии, необходимой для электропитания и управления, индукторное устройство 20 подключается к электрическим проводникам 26, проходящим сквозь стенку корпуса 10 и при помощи соответствующего кабеля (не показан) подключенным к указанному оборудованию. Альтернативно или дополнительно блок подачи электрической энергии может представлять собой аккумуляторную батарею (не показана), расположенную на противовыбросовом превенторе 2 или вблизи него. При этом индукторное устройство 20 предназначено для вспомогательного нагревания, облегчающего резание, и, следовательно, термическое ослабление конструкции (в данном случае) скважинной трубы 10, расположенной напротив индукторного устройства 20.

В этом варианте осуществления режущее устройство 16 содержит также срезающую плашку 28, расположенную непосредственно под индукторным устройством 20. Срезающая плашка 28 содержит два противоположных режущих ножа 30а и 30b, установленных с возможностью радиального перемещения в соответствующих противоположных цилиндрических кожухах 32а и 32b в массивном корпусе 10 (материальное изделие) противовыбросового превентора 2. Как показано на фигурах 2A-4A, срезающая плашка 28 расположена в непосредственной близости от индукторного устройства 20, что обеспечивает ее взаимодействие с индукторным устройством 20 во время разрезания скважинной трубы 14. Каждый отрезной нож 30а, 30b соединяется с гидроцилиндром (не показан), расположенным в соответствующем цилиндрическом кожухе 32а, 32b. Для подачи гидравлической энергии, которая требуется для питания и управления в случае необходимости, каждый гидравлический цилиндр при помощи соответствующих гидравлических трубопроводов (не показаны) соединяется с указанным оборудованием. Альтернативно или дополнительно блок подачи гидравлической энергии может содержать по меньшей мере один источник/агрегат для подачи гидравлической энергии (не показан), расположенный на противовыбросовом превенторе 2 или вблизи него. При этом срезающая плашка 28, которая может быть приведена в действие для механического разрезания скважинной трубы 10, расположенной напротив срезающей плашки 28, соответственно, установлена в непосредственной близости от индукторного устройства 20. В неактивной позиции оба противоположных режущих ножа 30а, 30b срезающей плашки 28 расположены в соответствующих выемках 34 в стенке корпуса 10, окружающей отверстие 12 в противовыбросовом превенторе 2, как показано на фигурах 1A, 2А, 4A и B2. Однако в активной позиции режущие ножи 30а, 30b выталкиваются из своих выемок 34 и устанавливаются в центре отверстия 12, как показано на фигурах 3A и 3В, при этом их лезвия и кромки лезвий направлены друг к другу. В этом варианте осуществления, прямолинейные лезвия режущих ножей 30а, 30b имеют ширину, превышающую наружный диаметр скважинной трубы 14 (см. фигуру 3В), поэтому режущие ножи 30а, 30b в случае необходимости могут полностью разрезать скважинную трубу 14. Каждый режущий нож 30а, 30b также имеет относительно острую V-образную режущую кромку, выровненную в горизонтальной плоскости с режущей кромкой противоположного ножа, как показано на фигуре 3A. Кроме того, можно использовать другие конфигурации лезвий и/или кромок ножей. В этом отношении можно найти множество примеров в режущих устройствах для скважинных предохранительных клапанов известного уровня техники; см. вышеуказанные патентные публикации. Кроме того, можно использовать противоположные режущие ножи, лезвия которых являются, например, дополняющими друг друга. Противоположные режущие ножи, имеющие лезвия, которые не дополняют друг друга, также можно использовать, например, ножи с V-образными лезвиями, направленными друг к другу. Дополнительно или альтернативно можно использовать противоположные режущие ножи, смещенные параллельно друг другу и, таким образом, разрезающие/срезающие определенный объект, связанный с колонной труб, например, скважинную трубу 14.

В этом варианте осуществления, противовыбросовый превентор 2 содержит также несколько трубных плашек 36, расположенных в массивном корпусе 10 ниже срезающей плашки 28. Эти трубные плашки 36 могут быть приведены в действие и окружать скважинную трубу 14, если она расположена напротив трубных плашек 36. Кроме того, эти трубные плашки 36 при помощи соответствующих гидравлических трубопроводов (не показаны) соединяются с указанным оборудованием и с возможным блоком/агрегатом (не показан) для подачи гидравлической энергии, установленным на противовыбросовом превенторе 2 или вблизи него, для управления и подачи гидравлической энергии в случае необходимости.

Противовыбросовый превентор 2 содержит также по меньшей мере один запорный клапан (не показан), например, шаровой клапан, для отверстия 12 в массивном корпусе 10. Указанный запорный клапан расположен выше режущего устройства 16, поэтому он позволяет изолировать отверстие 12 после разрезания и удаления верхней части 38 скважинной трубы 14, в то время как нижняя часть 40 скважинной трубы 14 расположена ниже режущего устройства 16.

Ниже приведено более подробное описание процесса разрезания скважинной трубы 14 при помощи режущего устройства 16 согласно настоящему изобретению.

Если требуется разрезать скважинную трубу 14 при помощи режущего устройства 16 согласно настоящему изобретению, вначале включается индукторное устройство 20, которое нагревает скважинную трубу 14 до значительного конструктивного ослабления, вызванного нагреванием. Эта операция нагревания показана на фигуре 2A. После достаточного нагревания и конструктивного ослабления скважинной трубы 14 включаются гидравлические поршни (не показан) в обоих противоположных цилиндрических кожухах 32а, 32b, и противоположные режущие ножи 30а, 30b перемещаются друг к другу сквозь нагретую, конструктивно ослабленную скважинную трубу 14 до тех пор, пока режущие ножи 30а, 30b не начнут упираться друг в друга, разрезав скважинную трубу 14 и разделив ее на указанные верхнюю часть 38 и нижнюю часть 40. Эта операция разрезания показана на фигурах 3A и 3В. Затем режущие ножи 30а, 30b могут быть отведены в их соответствующие цилиндрические кожухи 32а, 32b, как показано на фигуре 4A, а верхняя часть 38 скважинной трубы 14 удаляется из отверстия 12 и противовыбросового превентора 2. В заключение: указанный запорный клапан (не показан) в противовыбросовом превенторе 2 может быть закрыт, чтобы обеспечить, таким образом, полное закрытие противовыбросового превентора 2. Во время механического разрезания скважинной трубы 14 индукторное устройство 20 может быть полностью или частично повреждено. Это показано на фигуре 3В. Однако в этом варианте осуществления индукторное устройство 20 выполнено как сменное (не показано), поэтому индукторное устройство 20 можно легко удалить из корпуса 10 для ремонта или замены.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности, к разрезанию труб, связанных со скважиной. Режущее устройство сконструировано для встраивания в предохранительный клапан скважины и содержит корпус, имеющий сквозное отверстие для прохождения разрезаемого объекта сквозь него, по меньшей мере одно индукторное устройство вокруг части отверстия корпуса. Индукторное устройство обращено внутрь отверстия и выполнено с возможностью нагревания, облегчающего резание, и, следовательно, термического ослабления конструкции объекта при необходимости, если он расположен напротив индукторного устройства. Корпус содержит теплоизоляционную часть, расположенную между индукторным устройством и корпусом. Режущее устройство содержит по меньшей мере одну трубную плашку с возможностью ее подключения к источнику энергии. Повышается эффективность разрезания труб разной конструкции в скважинном предохранительном клапане. 6 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Режущее устройство (16) для разрезания объекта (14), связанного с колонной труб, в предохранительном клапане (2) скважины (4), при этом режущее устройство (16) сконструировано для встраивания в предохранительный клапан (2) и содержит корпус (10), имеющий сквозное отверстие (12), сконструированное для прохождения указанного объекта (14) сквозь него, отличающееся тем, что указанное режущее устройство (16) содержит по меньшей мере одно индукторное устройство (20), расположенное в указанном корпусе (10) вокруг по меньшей мере части отверстия (12) корпуса (10); при этом
- указанное индукторное устройство (20) обращено внутрь отверстия (12);
- индукторное устройство (20) выполнено с возможностью нагревания, облегчающего резание, и, следовательно, термического ослабления конструкции объекта (14), при необходимости, если указанный объект расположен напротив индукторного устройства (20);
- индукторное устройство (20) выполнено с возможностью подключения по меньшей мере к одному источнику электрической энергии для подачи электрической энергии для указанного нагревания; при этом
- корпус (10) содержит теплоизоляционную часть, расположенную между индукторным устройством (20) и корпусом (10).

2. Режущее устройство (16) по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит также по меньшей мере одну трубную плашку (36), расположенную в указанном корпусе (10) ниже индукторного устройства (20); при этом
- указанная трубная плашка (36) выполнена с возможностью приведения в действие и окружения объекта (14), при необходимости, если указанный объект расположен напротив трубной плашки (36); при этом
- трубная плашка (36) выполнена с возможностью подключения по меньшей мере к одному источнику энергии для подачи энергии, обеспечивающей указанное приведение в действие и окружение.

3. Режущее устройство (16) по п. 1, отличающееся тем, что указанное режущее устройство (16) содержит также по меньшей мере одну срезающую плашку (28), расположенную в указанном корпусе (10) вблизи индукторного устройства (20) для взаимодействия с ним; при этом
- указанная срезающая плашка (28) выполнена с возможностью приведения в действие и механической разрезки объекта (14), при необходимости, если указанный объект расположен напротив срезающей плашки (28); при этом
- срезающая плашка (28) выполнена с возможностью подключения по меньшей мере к одному источнику энергии для подачи энергии, обеспечивающей указанное приведение в действие и механическое разрезание.

4. Режущее устройство (16) по п. 3, отличающееся тем, что указанное режущее устройство (16) содержит также по меньшей мере одну трубную плашку (36) расположенную в указанном корпусе (10) ниже срезающей плашки (28); при этом
- указанная трубная плашка (36) выполнена с возможностью приведения в действие и окружения объекта (14), при необходимости, если он расположен напротив трубной плашки (36); при этом
- трубная плашка (36) выполнена с возможностью подключения по меньшей мере к одному источнику энергии для подачи энергии, обеспечивающей указанное приведение в действие и окружение.

5. Режущее устройство (16) по п. 1, отличающееся тем, что индукторное устройство (20) выполнено с возможностью радиального перемещения относительно указанного отверстия (12) для обеспечения регулировки расстояния между индукторным устройством (20) и объектом (14).

6. Режущее устройство (16) по одному из пп. 1-5, отличающееся тем, что указанное режущее устройство (16) выполнено в виде по меньшей мере одного модуля (18), сконструированного для встраивания в указанный предохранительный клапан (2).

7. Предохранительный клапан (2) для скважины (4), выполненный с возможностью разрезания объекта (14), связанного с колонной труб, в предохранительном клапане (2), и содержащий корпус (10), имеющий сквозное отверстие (12), сконструированное для прохождения указанного объекта (14) сквозь него, отличающийся тем, что указанный предохранительный клапан (2) содержит по меньшей мере одно индукторное устройство (20), расположенное в указанном корпусе (10) вокруг по меньшей мере части отверстия (12) корпуса (10); при этом
- указанное индукторное устройство (20) обращено внутрь отверстия (12);
- индукторное устройство (20) выполнено с возможностью нагревания, облегчающего резание и, следовательно, термического ослабления конструкции объекта (14), при необходимости, если указанный объект расположен напротив индукторного устройства (20);
- индукторное устройство (20) подключено по меньшей мере к одному источнику электрической энергии для подачи электрической энергии для указанного нагревания; при этом
- корпус (10) содержит теплоизоляционную часть, расположенную между индукторным устройством (20) и корпусом (10).

8. Предохранительный клапан (2) по п. 7, отличающийся тем, что указанный предохранительный клапан (2) содержит также по меньшей мере одну трубную плашку (36), расположенную в указанном корпусе (10) ниже индукторного устройства (20); при этом
- указанная трубная плашка (36) выполнена с возможностью приведения в действие и окружения объекта (14), при необходимости, если он расположен напротив трубной плашки (36); при этом
- трубная плашка (36) подключена по меньшей мере к одному источнику энергии для подачи энергии, обеспечивающей указанное приведение в действие и окружение.

9. Предохранительный клапан (2) по п. 7, отличающийся тем, что указанный предохранительный клапан (2) содержит также по меньшей мере одну срезающую плашку (28), расположенную в указанном корпусе (10) вблизи индукторного устройства (20) для взаимодействия с ним; при этом
- указанная срезающая плашка (28) выполнена с возможностью приведения в действие и механической разрезки объекта (14), при необходимости, если он расположен напротив срезающей плашки (28); и
- срезающая плашка (28) подключена по меньшей мере к одному источнику энергии для подачи энергии, обеспечивающей указанное приведение в действие и механическое разрезание.

10. Предохранительный клапан (2) по п. 9, отличающийся тем, что указанный предохранительный клапан (2) содержит также по меньшей мере одну трубную плашку (36), расположенную в указанном корпусе (10) ниже срезающей плашки (28); при этом
- указанная трубная плашка (36) выполнена с возможностью приведения в действие и окружения объекта (14), при необходимости, если он расположен напротив трубной плашки (36); и
- трубная плашка (36) подключена к источнику энергии для подачи энергии, обеспечивающей указанное приведение в действие и окружение.

11. Предохранительный клапан (2) по п. 7, отличающийся тем, что индукторное устройство (20) выполнено с возможностью радиального перемещения относительно указанного отверстия (12) для обеспечения регулировки расстояния между индукторным устройством (20) и объектом (14).

12. Предохранительный клапан (2) по п. 7, отличающийся тем, что по меньшей мере одно указанное индукторное устройство (20) встроено в виде модуля (18) в предохранительный клапан (2).

13. Предохранительный клапан (2) по п. 7, отличающийся тем, что указанный предохранительный клапан (2) содержит также по меньшей мере один запорный клапан для указанного отверстия (12), который расположен выше индукторного устройства (20), для обеспечения изоляции отверстия (12) предохранительного клапана (2) после разрезания и удаления верхней части объекта (14).

14. Предохранительный клапан (2) по одному из пп. 7-13, отличающийся тем, что указанный предохранительный клапан (2) представляет собой противовыбросовый превентор.

15. Предохранительный клапан (2) по одному из пп. 7-13, отличающийся тем, что предохранительный клапан (2) представляет собой задвижку фонтанной арматуры.

16. Способ разрезания объекта, связанного с колонной труб (14), в предохранительном клапане (2) для скважины (4), при этом указанный предохранительный клапан (2) содержит корпус (10), имеющий сквозное отверстие (12), предназначенное для прохождения объекта (14) сквозь него, отличающийся тем, что указанный способ содержит следующие операции:
(A) расположение по меньшей мере одного индукторного устройства (20) в указанном корпусе (10) вокруг по меньшей мере части отверстия (12) корпуса (10), при этом корпус (10) содержит также теплоизоляционную часть, расположенную между индукторным устройством (20) и корпусом (10);
(B) обеспечение индукторного устройства (20) для нагревания, облегчающего резание, и, следовательно, термического ослабления конструкции объекта (14), осуществляемого при необходимости;
(C) подключение индукторного устройства (20) по меньшей мере к одному источнику электрической энергии для подачи электрической энергии для указанного нагревания; и
(D) для разрезания объекта (14), если он расположен в предохранительном клапане (2) напротив индукторного устройства (20), приведение в действие индукторного устройства (20) и нагревание объекта (14) до тех пор, пока не будет выполнено по меньшей мере одно из следующих условий:
- объект (14) расплавлен и разделен на верхнюю часть (38) и нижнюю часть (40); и
- объект (14) в достаточной степени ослаблен термически и конструктивно для того, чтобы по меньшей мере одна срезающая плашка (28) могла разрезать объект (14) в предохранительном клапане (2) и разделить его на верхнюю часть (38) и нижнюю часть (40).

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что он содержит также следующие операции:
(E) удаление верхней части (38) объекта (14) из предохранительного клапана (2); и
(F) последующее изолирование предохранительного клапана (2) при помощи по меньшей мере одного запорного клапана, расположенного выше индукторного устройства (20) в предохранительном клапане (2).

18. Применение режущего устройства (16) по одному из пп. 1-6 для разрезания объекта (14), связанного с колонной труб, в предохранительном клапане (2) скважины (4).

19. Применение предохранительного клапана (2) по одному из пп. 7-15 для разрезания объекта (14), связанного с колонной труб, находящегося в предохранительном клапане (2).

20. Применение способа по п. 16 или п. 17 для разрезания объекта (14), связанного с колонной труб (14), в предохранительном клапане (2) скважины (4).