УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ДЛИННОМЕРНОЙ ТРУБЫ Российский патент 2016 года по МПК E21B31/20 E21B31/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к устройству для извлечения длинномерной трубы, и может быть использовано в ловильных устройствах для аварийного извлечения колонны или секций длинномерной трубы из скважины.

Уровень техники

Известна труболовка внутренняя для ловли НКТ, которая состоит из корпуса, на котором монтируются плашки с зубьями, при этом на корпусе имеется обойма, на которой крепятся пружины, на нижнем конце корпуса закреплена направляющая головка, а в верхней части корпуса установлен специальный замок для связи с колонной труб.

Работа труболовки заключается во вводе труболовки в аварийную трубу с контролем ввода по ГИВу. Пружины соприкасаются с внутренними стенками труб. Обойма с плашками останавливает корпус при взаимодействии с внутренней поверхностью трубы. Плашки находятся в верхней части корпуса, что позволяет провести их зарядку при помощи вращения и вытягивания. Колонну вращают на пол-оборота влево. При перемещении труболовки вверх плашки скользят по наклонной поверхности в корпусе и входят во взаимодействие с внутренней стенкой трубы. Натяжением вверх ведут подъем трубы на поверхность (см. Басарыгин Ю.М., Макаренко П.П., Мавромати B.Д. Ремонт газовых скважин. - М.: ОАО «Издательство "Недра"», 1998 г., C. 206-208).

Недостатками данной труболовки являются:

- невозможность применить для извлечения труб малого диаметра, обладающих малой толщиной стенки, что может привести к разрыву трубы;

- привод труболовки для раскрепления ее внутри трубы влево на 1/2 оборота, что достаточно сложно проконтролировать с поверхности.

Известна труболовка наружная, которая состоит из присоединительного патрубка с присоединительной резьбой для подсоединения к бурильной колонне труб, на нижний конец корпуса навинчена муфта с прокладкой и протектором, снабженным башмаком, а внутри корпуса установлена плашка и распорка, закрепленная муфтой, внутри муфты находится пружина, при этом муфта соединена винтами со втулкой, снабженной пускателем.

Аварийные трубы накрываются труболовкой с контролем посадки по ГИВу. Распорка взаимодействует с торцем НКТ, штифты входят в пазы, плашки скользят вниз на конусную часть в осевом канале корпуса труболовки и охватывают с усилием с внешней стороны извлекаемую трубу (см. Басарыгин Ю.М., Макаренко П.П., Мавромати В.Д. Ремонт газовых скважин. - М.: ОАО «Издательство "Недра"», 1998 г., С. 208-210).

Недостатками данной труболовки являются:

- осаждение распорки и перемещение плашки в сторону конусной части осуществляют за счет усилия предварительно сжатой пружины. Элементы (плашка) перемещаются к оси устройства с внедрением зубьев в тело извлекаемой трубы, при этом усилия, развиваемого пружиной, может быть недостаточно, чтобы надежно осуществить захват трубы;

- спроектировать труболовку для аварийного извлечения труб малого диаметра по такой конструктивной схеме проблематично, поскольку при малых диаметральных размерах устройства проблематично иметь пружину на большое осевое усилие, чтобы надежно осуществить захват аварийной трубы;

- при захвате снаружи труб малого диаметра с сохранением больших диаметральных размеров корпуса, когда возможно применение пружины с большими габаритными размерами и высокой осевой силой, то существует вероятность смятия конца аварийной трубы, что вызовет сложности при извлечении.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятая авторами за прототип является труболовка, которая содержит полый корпус с внутренней конусной поверхностью в нижней части, переводник жестко соединенный с полым корпусом. Внутри полого корпуса установлен наружный захватывающий элемент и внутренний захватывающий элемент, имеющие возможность осевого перемещения. Распорная втулка установлена на наружном захватывающем элементе. Конусный поршень установлен на сердечнике с опорой на распорную втулку.

Сердечник зафиксирован гайкой и подпружинен возвратной пружиной относительно полого корпуса. В средней части сердечник выполнен в виде кольцевого поршня с радиальными наклонными отверстиями под ним, с образованием кольцевой полости, гидравлически связанной с общим осевым каналом.

Наружный захватывающий элемент установлен на внутренней конусной поверхности корпуса и выполнен в виде разрезной втулки с ребристой внутренней поверхностью и конусной наружной поверхностью.

Внутренний захватывающий элемент установлен на центральном сердечнике между конусным поршнем и центрирующим конусом с возможностью осевого перемещения относительно наружного захватывающего элемента и выполнен в виде разрезной втулки с ребристой наружной поверхностью и внутренней поверхностью в виде сходящихся верхнего и нижнего конусов.

Поверхность верхнего конуса является ответной наружной конусной поверхности конусного поршня, а нижнего - наружной конусной поверхности центрирующего конуса (см. пат. RU №2352755, МПК Е21В 31/20, опубл. 20.04.2009, бюл. №11).

Недостатками данной труболовки являются низкая эксплуатационная надежность работы, что обусловлено рядом причин:

- выполнение наружного и внутреннего захватывающего элементов в виде разрезных втулок, с наружной и внутренней ребристыми поверхностями, требует значительных осевых усилий для деформации этих разрезных втулок в радиальном направлении и надежного захвата трубы;

- при деформации разрезных втулок в радиальном направлении, их контакт со стенкой трубы происходит не по всему ее периметру, что не дает надежно производить сцепление с материалом трубы, при недостаточно надежном взаимодействии с ним ребристой поверхности.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является разработка устройства для извлечения длинномерной трубы, обладающей:

- возможностью высокого надежного захвата конца аварийной трубы с одновременным вводом в действие внутреннего и наружного захватывающих элементов при взаимодействии их ребристых поверхностей с телом трубы по периметру;

- возможностью регулирования усилия захвата тела аварийной трубы захватывающими элементами при минимальном давлении рабочей жидкости;

- возможностью точного получения информации о работе устройства в случае неосуществимости захвата конца аварийной трубы захватывающими элементами.

Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения, сводится к высокой надежности захвата конца аварийной трубы с одновременным вводом в действие внутреннего и наружного захватывающих элементов при взаимодействии их ребристых поверхностей с телом трубы по периметру, регулированию усилия захвата тела аварийной трубы захватывающими элементами при минимальном давлении рабочей жидкости и точному получения информации о работе устройства в случае неосуществимости захвата конца аварийной трубы захватывающими элементами

Технический результат достигается с помощью устройства для извлечения длинномерной трубы, содержащего полый корпус с внутренней конусной поверхностью в нижней части, переводник, центральный сердечник с конусом на нижнем конце, установленными в осевом канале полого корпуса, наружный и внутренний захватывающие элементы, установленные в полом корпусе с возможностью осевого и радиального перемещения, распорную втулку, конусный поршень, подпружиненный кольцевой поршень с радиальными отверстиями, соединяющими кольцевую полость между кольцевым и конусным поршнями с осевым каналом центрального сердечника, при этом полый корпус снабжен дренажными отверстиями, выполненными под конусным поршнем, наружный захватывающий элемент выполнен в виде плашек, снабженных Т-образными выступами и распорной втулкой, снабженной ответными Т-образными расточками под выступы плашек и внутренней кольцевой канавкой под разрезное пружинное кольцо, установленное с возможностью контакта с наружным захватывающим элементом, причем внутренний захватывающий элемент выполнен в виде плашек с кольцевой канавкой на наружной поверхности, снабженной разрезным пружинным кольцом, установленным с возможностью одновременного поджима плашек к конусному поршню и к конической поверхности конуса на центральном сердечнике.

Таким образом, технический результат достигается за счет того, что полый корпус снабжен внутренней конусной поверхностью в нижней части, переводником, центральным сердечником с конусом на нижнем конце, установленными в осевом канале полого корпуса. Наружный и внутренний захватывающие элементы, установленные в полом корпусе с возможностью осевого и радиального перемещения, распорную втулку, конусный поршень подпружиненный, кольцевой поршень с радиальными отверстиями, соединяющими кольцевую полость между кольцевым и конусным поршнями с осевым каналом центрального сердечника.

Дополнительно полый корпус снабжен дренажными отверстиями, выполненными под конусным поршнем.

Наружный захватывающий элемент выполнен в виде плашек, снабженных Т-образными выступами, распорная втулка снабжена ответными Т-образными пазами под выступы плашек и внутренней кольцевой канавкой под разрезное пружинное кольцо, установленное с возможностью контакта с наружными захватывающими элементами. Внутренние захватывающие элементы выполнены в виде плашек с кольцевой канавкой на наружной поверхности, в средней части снабженной разрезным пружинным кольцом, установленным с возможностью одновременного поджима плашек к конусному поршню и к конусу, на центральном сердечнике.

Краткое описание чертежей и иных материалов

На фиг. 1 дано устройство для извлечения длинномерной трубы, в разрезе в исходном транспортном положении.

На фиг. 2 - то же, взаимное положение деталей устройства при осуществлении захвата конца аварийной трубы;

На фиг. 3 - то же, узел установки плашек в опорном кольце.

Устройство состоит из полого корпуса 1, связанного через стакан 2 с переводником 3. В осевой канал стакана 2 пропущен центральный сердечник 4, снабженный конусом 5 с конической поверхностью 6 на нижнем конце. Кольцевой поршень 7 жестко связан с центральным сердечником 4 и образует с полым корпусом 1 камеру 8, в которой размещается пружина 9 с опорой на кольцевой поршень 7 и стакан 2, внутри полого корпуса 1 под кольцевым поршнем 7 размещен конусный поршень 10 с образованием кольцевой полости 11, постоянно гидравлически связанной радиальными отверстиями 12, в теле кольцевого поршня 7, с осевым каналом 13 центрального сердечника 4. Полый корпус 1 в нижней части содержит внутреннюю конусную поверхность 14, на которую опирается наружный захватывающий элемент 15 в виде плашек 16 (см. фиг. 3), имеющих Т-образные выступы 17. Под конусным поршнем 10 установлена распорная втулка 18, в которой выполнены Т-образные расточки 19, в которых размещаются Т-образные выступы 17 плашек 16, на внутренней поверхности которых выполнена насечка 20. В теле распорной втулки 18, на внутренней поверхности выполнена кольцевая канавка 21, в которой установлено разрезное пружинное кольцо 22, удерживающее плашки 16 в Т-образных расточках 19 распорной втулки 18. Под конусным поршнем 10 в теле полого корпуса 1 выполнены дренажные отверстия 23. На конусе 5 установлен внутренний захватывающий элемент 24, выполненный в виде отдельных плашек с насечкой 25 и наружной кольцевой канавкой 26 в средней части, в которой размещено разрезное пружинное кольцо 27 для их поджима одновременно к конусному поршню 10 и к конической поверхности 6 конуса 5 на центральном сердечнике 4, причем наружный и внутренний захватывающие элементы 15 и 24 соответственно установлены в полом корпусе 1 с возможностью осевого и радиального перемещения, а на верхнем конце центрального сердечника 4 установлена гайка 28 с возможностью его фиксации.

Устройство имеет малые диаметральные размеры и может применяться в осевом канале насосно-компрессорных труб с наружным диаметром 73 мм при внутреннем диаметре 62 мм.

Устройство для извлечения длинномерной трубы эксплуатируют следующим образом.

Устройство для извлечения длинномерной трубы (на фиг. не показана) через переводник 3 присоединяют к нижнему концу колонны труб и вводят в осевой канал лифтовой колонны труб до места расположения верхнего конца длинномерной аварийной трубы.

Нижний конец конуса 5 с конической поверхностью 6 на нижнем конце вводят в осевой канал аварийной трубы с пропуском в осевой канал полого корпуса 1, с расположением между внутренним и наружным захватывающими элементами 24 и 15 соответственно, причем в осевой канал стакана 2 пропущен центральный сердечник 4, зафиксированный гайкой 28, снабженный конусом 5 с конической поверхностью 6 на нижнем конце, затем в осевой канал колонны труб подают под давлением рабочую жидкость с передачей этого давления из осевого канала 13 через радиальные отверстия 12 в кольцевую полость 11. Конусный поршень 10, размещенный под кольцевым поршнем 7, причем последний жестко связан с центральным сердечником 4 и образует с полым корпусом 1 камеру 8, в которой размещается пружина 9 с опорой на кольцевой поршень 7 и стакан 2, перемещается вниз в осевом канале полого корпуса 1 с воздействием на распорную втулку 18, которая перемещается вниз совместно с плашками 16, взаимодействующими с внутренней конусной поверхностью 14 в полом корпусе 1, при этом в теле распорной втулки 18, на внутренней поверхности выполнена кольцевая канавка 21, в которой установлено разрезное пружинное кольцо 22, удерживающее плашки 16 в Т-образных расточках 19 распорной втулки 18. Проворачиваясь Т-образными выступами 17 внутри Т-образных расточек 19, плашки 16 перемещаются вниз, взаимодействуют с внутренней конусной поверхностью 14 в полом корпусе 1, что приводит к их перемещению к оси устройства с внедрением насечки 20 в тело аварийной трубы.

Одновременно с осевым перемещением вниз плашек 16 наружного захватывающего элемента 15, конусный поршень 10 с образованием кольцевой полости 11 вводят под плашки с насечками 25 внутреннего захватывающего элемента 24, которые при взаимодействии с конической поверхностью 6 конуса 5 перемещаются в радиальном направлении к внутренней поверхности аварийной трубы с внедрением насечки 25 в ее тело. Захват производится одновременно плашками наружного захватывающего элемента 15 и внутреннего захватывающего элемента 24, выполненного в виде отдельных плашек с насечкой 25 и наружной кольцевой канавкой 26 в средней части, в которой размещено разрезное пружинное кольцо 27 для их поджима одновременно к конусному поршню 10 и к конической поверхности 6 конуса 5 на центральном сердечнике 4.

В случае отсутствия захвата конца аварийной трубы плашками наружного и внутреннего захватывающего элемента 15 и 24 соответственно информация об этом может быть получена на устье скважины за счет скачка давления рабочей жидкости. Это происходит за счет перемещения конусного поршня 10 и распорной втулки 18 в осевом канале полого корпуса 1 ниже места расположения дренажных отверстий 23. В этом случае образуется гидравлическая связь кольцевой полости 11 с полостью скважины и выбросом рабочей жидкости со снижением давления в осевом канале гибкой колонны труб.

При получении такого сигнала осуществляют извлечение устройства на поверхность.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- возможность высокого надежного захвата конца аварийной трубы с одновременным вводом в действие внутреннего и наружного захватывающих элементов при взаимодействии их ребристых поверхностей с телом трубы по периметру;

- возможность регулирования усилия захвата тела аварийной трубы захватывающими элементами при минимальном давлении рабочей жидкости;

- возможность точного получения информации о работе устройства в случае неосуществимости захвата конца аварийной трубы захватывающими элементами;

- имеет малые диаметральные размеры и может применяться в осевом канале насосно-компрессорных труб с наружным диаметром 73 мм при внутреннем диаметре 62 мм.

Литература

1. Басарыгин, Ю.М. Ремонт газовых скважин [Текст] / Ю.М. Басарыгин, П.П. Макаренко, В.Д. Мавромати. - М.: ОАО "Издательство Недра", 1998. - С. 206-208; 208-210.

2. Пат. 2352755 Российская Федерация, МПК Е21В 31/20. Труболовка [Текст] / Р.А. Гасумов, Г.Т. Сазонов, В.А. Суковицын и др.; заявитель и патентообладатель ОАО «СевКавНИПИгаз». - №2007139939/03; заявл. 29.10.2007; опубл. 20.04.2009, Бюл. №11. (прототип).

3. А.с. 1032167 СССР, МКИ³ Е21В 31/18. Наружная освобождающаяся труболовка [Текст] / А.В. Чеповецкий, А.А. Домальчук, Е.С. Лебедев и др. (СССР). - №2796879/22-03; заявл. 13.07.79; опубл. 30.07.83, Бюл. №28.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для аварийного извлечения колонны или секций длинномерной трубы из скважины. Устройство включает полый корпус, связанный через стакан с переводником. В осевой канал стакана пропущен центральный сердечник, снабженный конусом с конической поверхностью на нижнем конце. Кольцевой поршень жестко связан с сердечником и образует с полым корпусом камеру, в которой размещается пружина с опорой на кольцевой поршень и стакан. Внутри корпуса под кольцевым поршнем размещен конусный поршень с образованием кольцевой полости, постоянно гидравлически связанной радиальными отверстиями в теле кольцевого поршня с осевым каналом сердечника. Корпус в нижней части содержит внутреннюю конусную поверхность, на которую опирается наружный захватывающий элемент в виде плашек, имеющих Т-образные выступы. Под конусным поршнем установлена распорная втулка, в которой выполнены Т-образные расточки, в который размещаются Т-образные выступы плашек, на внутренней поверхности которых выполнена насечка. В теле распорной втулки на внутренней поверхности выполнена кольцевая канавка, в которой установлено разрезное пружинное кольцо, удерживающее плашки. Под конусным поршнем в корпусе выполнены дренажные отверстия. На конусе установлен внутренний захватывающий элемент в виде отдельных плашек с насечкой и наружной кольцевой канавкой в средней части, в которой размещено разрезное пружинное кольцо для их поджима одновременно к конусному поршню и к конической поверхности конуса на центральном сердечнике. Наружный и внутренний захватывающие элементы установлены с возможностью осевого и радиального перемещения. Повышается надежность захвата, реализуется возможность регулирования усилия захвата и получения информации о работе устройства. 3 ил.

Устройство для извлечения длинномерной трубы, содержащее полый корпус с внутренней конусной поверхностью в нижней части, переводник, центральный сердечник с конусом на нижнем конце, установленными в осевом канале полого корпуса, наружный и внутренний захватывающие элементы, установленные в полом корпусе с возможностью осевого и радиального перемещения, распорную втулку, конусный поршень, подпружиненный кольцевой поршень с радиальными отверстиями, соединяющими кольцевую полость между кольцевым и конусным поршнями с осевым каналом центрального сердечника, отличающееся тем, что полый корпус снабжен дренажными отверстиями, выполненными под конусным поршнем, наружный захватывающий элемент выполнен в виде плашек, снабженных T-образными выступами и распорной втулкой, снабженной ответными T-образными расточками под выступы плашек и внутренней кольцевой канавкой под разрезное пружинное кольцо, установленное с возможностью контакта с наружным захватывающим элементом, причем внутренний захватывающий элемент выполнен в виде плашек с кольцевой канавкой на наружной поверхности, снабженной разрезным пружинным кольцом, установленным с возможностью одновременного поджима плашек к конусному поршню и к конической поверхности конуса на центральном сердечнике.