УСТАНОВОЧНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2017 года по МПК E21B17/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к устройству для отсоединения, предназначенному для присоединения с возможностью отсоединения скважинного предмета, например, спускного инструмента или пробки, к установочному инструменту. Кроме того, изобретение относится к скважинному установочному инструменту для установки предмета в стволе скважины и к способу отсоединения скважинного предмета.

Уровень техники

Установочные инструменты используются для установки, т.е. анкерного крепления, пробок и других предметов в скважинах. Для установки пробки установочный инструмент может присоединиться к спускному инструменту, соединенному с устанавливаемой пробкой. После размещения пробки в нужном положении в скважине, к пробке через спускной инструмент прикладывается осевое усилие, в результате чего пробка устанавливается в скважине, при этом спускной инструмент и/или установочный инструмент отсоединяются от пробки.

Однако в случае отказа процесса установки, например, из-за неисправности механической системы пробки или установочного инструмента, пробка не может быть должным образом установлена, в результате чего установочный инструмент не отсоединяется от пробки. В случае присоединения к частично установленной пробке может оказаться крайне затруднительным и даже невозможным извлечь установочный инструмент из скважины, и тогда понадобятся специальные инструменты. Для извлечения застрявшего инструмента необходимо тяжелое и мощное оборудование для поднятия инструмента или, если застрявший установочный инструмент извлечь не удается, то его необходимо выбуривать, что приводит к потере ценного рабочего времени.

Раскрытие изобретения

Задача данного изобретения заключается в полном или частичном устранении недостатков существующего уровня техники. В частности, задача изобретения заключается в создании усовершенствованного установочного инструмента, который можно отсоединять от скважинного предмета, например, спускного инструмента или пробки в случае неисправности механической и/или гидравлической системы пробки или установочного инструмента, чтобы установочный инструмент не застревал в скважине.

Упомянутые выше задачи вместе со многими другими задачами, преимуществами и признаками, которые будут очевидны из следующего описания, достигаются решением согласно данному изобретению при помощи устройства для отсоединения, предназначенного для присоединения с возможностью отсоединения скважинного предмета, например, спускного инструмента или пробки, к установочному инструменту, причем устройство для отсоединения проходит между ближним концом, предназначенным для соединения с установочным инструментом, и дальним концом, предназначенным для соединения со скважинным предметом, при этом устройство для отсоединения содержит:

- базовый элемент, проходящий в продольном направлении, и

- соединительный элемент, расположенный в продолжение базового элемента, причем соединительный элемент представляет собой дальний конец устройства для отсоединения и предназначен для присоединения к скважинному предмету,

причем соединительный элемент присоединен с возможностью отсоединения к базовому элементу посредством активируемого механизма отсоединения.

В одном варианте осуществления изобретения активируемый механизм отсоединения может содержать активируемую стопорную втулку, выполненную с возможностью скольжения в продольном направлении, и фиксирующий элемент, имеющий множество фиксирующих пальцев, выполненных с возможностью изгиба в радиально внутреннем направлении и с возможностью фиксации на соединительном элементе, при этом изгиб фиксирующих пальцев во внутреннем направлении регулируется положением стопорной втулки.

В другом варианте осуществления изобретения механизм отсоединения может дополнительно содержать оттяжную пружину, действующую на стопорную втулку и фиксирующий элемент во взаимно противоположных направлениях, при этом оттяжная пружина выполнена с возможностью перемещения стопорной втулки в положение отсоединения после активации стопорной втулки с активацией, таким образом, механизма отсоединения и обеспечения возможности отделения соединительного элемента от базового элемента.

Таким образом, скважинный предмет, соединенный с соединительным элементом, можно отделить от остальной части устройства для отсоединения, активировав механизм отсоединения, отсоединяя при этом фиксирующие пальцы от соединительного элемента.

В одном варианте осуществления изобретения механизм отсоединения может представлять собой механический механизм отсоединения с гидроприводом.

Кроме того, активируемая стопорная втулка может быть выполнена с гидроприводом.

В другом варианте осуществления изобретения активируемая стопорная втулка может быть выполнена с возможностью гидравлической активации путем впрыска гидравлической жидкости в расширяемое пространство, образуемое, по меньшей мере, частично поверхностью поршня стопорной втулки, причем гидравлическая жидкость, подаваемая в расширяемое пространство под давлением, действует на стопорную втулку в направлении дальнего конца устройства для отсоединения, сжимая таким образом оттяжную пружину.

Кроме того, базовый элемент может содержать канал для текучей среды, предназначенный для подачи гидравлической жидкости в расширяемое пространство.

Кроме того, активируемая стопорная втулка может быть расположена с возможностью скольжения вокруг, по меньшей мере, части базового элемента, причем расширяемое пространство, по меньшей мере, частично образовано базовым элементом и поверхностью поршня стопорной втулки

Дополнительно, базовый элемент может содержать кольцеобразный канал, окружающий выступающую центральную часть базового элемента, проходящую в продольном направлении, при этом активируемая стопорная втулка может быть расположена с возможностью скольжения вокруг выступающей центральной части, а также расположена с возможностью скольжения между положением фиксации, в котором стопорная втулка может предотвращать перемещение фиксирующих пальцев в радиально внутреннем направлении, и положением отсоединения, в котором фиксирующие пальцы могут быть выполнены с возможностью изгиба во внутреннем направлении

Кроме того, фиксирующий элемент может окружать активируемую стопорную втулку.

Дополнительно, часть активируемой стопорной втулки может окружать часть кольцеобразного канала, образуя при этом расширяемое пространство, предназначенное для расширения путем подачи гидравлической жидкости по каналу для текучей среды, расположенному в базовом элементе, причем стопорная втулка может быть выполнена с возможностью перемещения в продольном направлении к дальнему концу устройства для отсоединения и тем самым активации, при этом оттяжная пружина может быть выполнена с возможностью перемещения активированной стопорной втулки в противоположном направлении в положение отсоединения после прекращения подачи гидравлической жидкости

Таким образом, скважинный предмет, соединенный с соединительным элементом, можно отделить от устройства для отсоединения, отсоединив фиксирующие пальцы от соединительного элемента после прекращения подачи гидравлической жидкости.

В одном варианте осуществления изобретения базовый элемент может содержать проходящий в радиальном направлении штифт, выполненный с возможностью предотвращения перемещения стопорной втулки посредством оттяжной пружины в направлении от дальнего конца устройства для отсоединения в положение отсоединения до активации активируемой стопорной втулки.

В другом варианте осуществления изобретения штифт может представлять собой предохранительный штифт, выполненный с возможностью слома при подаче гидравлической жидкости в кольцевую камеру, при этом стопорная втулка может перемещаться в продольном направлении к дальнему концу устройства для отсоединения.

Кроме того, стопорная втулка может содержать направляющий паз, взаимодействующий со штифтом, при этом стопорная втулка выполнена с возможностью поворота при перемещении стопорной втулки к дальнему концу устройства для отсоединения посредством подачи гидравлической жидкости в расширяемую камеру.

Упомянутый направляющий паз может быть выполнен в виде буквы

В одном варианте осуществления изобретения соединительный элемент может содержать первое углубление, расположенное на его наружной поверхности для образования ловильной шейки.

В другом варианте осуществления изобретения соединительный элемент может содержать второе углубление, обращенное во внутреннем направлении и расположенное внутри в соединительном элементе, образуя тем самым ловильную шейку.

В еще одном варианте осуществления изобретения конец соединительной втулки, ограничивающей расширяемую камеру, может содержать выступ, образующий поверхность поршня, обращенную к расширяемой камере.

Кроме того, оттяжная пружина может опираться на выступ стопорной втулки и на конец фиксирующего элемента, воздействуя при этом на стопорную втулку и фиксирующий элемент во взаимно противоположные направления.

Дополнительно, фиксирующие пальцы могут иметь выступы на дальнем конце для взаимодействия с углублением соединительного элемента.

Кроме того, расширяемая камера может соединяться с возможностью передачи текучей среды со стволом скважины через впускной регулировочный клапан, при этом давление в стволе скважины может использоваться для подачи гидравлической жидкости в расширяемую камеру.

Дополнительно, соединительный элемент может иметь наружную резьбу, предназначенную для соединения со скважинным предметом, например, спускным инструментом или пробкой.

Наружная резьба соединительного элемента может соответствовать стандарту Baker Е4-20 или стандарту Baker Е4-10.

Кроме того, фиксирующие пальцы могут взаимодействовать с углублением в соединительном элементе.

Изобретение также относится к скважинному установочному инструменту для установки предмета, например, пробки, в стволе скважины, при этом скважинный установочный инструмент проходит между ближним концом, предназначенным для соединения с инструментальным снарядом, и дальним концом, обращенным к устанавливаемому предмету, причем скважинный установочный инструмент содержит

- ударный цилиндр, образующий поршневую камеру,

- гидравлический поршень, расположенный с возможностью скольжения в поршневой камере для создания воздействия в продольном направлении путем подачи гидравлической жидкости в поршневую камеру, и

- первый шток поршня, проходящий от гидравлического поршня,

при этом скважинный установочный инструмент может содержать устройство для отсоединения согласно изобретению, предназначенное для соединения с возможностью отсоединения штока поршня со скважинным предметом.

Упомянутый установочный инструмент может содержать гидравлическую систему, имеющую насосную установку, приводимую в действие электродвигателем для подачи гидравлической жидкости в поршневую камеру.

Кроме того, скважинный установочный инструмент может дополнительно содержать гидравлическую систему, имеющую насосную установку, выполненную с возможностью приведения в действие электродвигателем, причем насосная установка может быть выполнена с возможностью подачи гидравлической жидкости в поршневую камеру и в расширяемое пространство устройства для отсоединения, при этом стопорная втулка выполнена с возможностью активации посредством подачи гидравлической жидкости в расширяемое пространство.

Кроме того, длина хода гидравлического поршня в осевом направлении в ударном цилиндре может составлять до 400 мм.

В одном варианте осуществления изобретения ударный цилиндр может содержать вторую камеру и второй шток поршня, проходящий от гидравлического поршня напротив первого штока поршня во вторую камеру.

Упомянутая вторая камера ударного цилиндра может иметь внутреннее давление, по существу равное давлению в скважине, при этом воздействия, оказываемые на первый шток поршня давлением скважины, могут по существу уравниваться воздействием, оказываемым на второй шток поршня давлением во второй камере.

Таким образом, усилие, необходимое для перемещения гидравлического поршня, можно уменьшить, поскольку воздействие, оказываемое давлением в скважине на шток поршня в направлении перемещения гидравлического поршня, может по существу компенсироваться воздействием, оказываемым давлением в скважине на противоположный шток поршня.

Кроме того, скважинный установочный инструмент может содержать первый продольный канал для текучей среды, расположенный в стенке ударного цилиндра для подачи гидравлической жидкости в поршневую камеру для перемещения гидравлического поршня в направлении ближнего конца скважинного установочного инструмента.

Скважинный установочный инструмент может также содержать второй продольный канал для текучей среды, расположенный в стенке ударного цилиндра для подачи гидравлической жидкости в поршневую камеру для перемещения гидравлического поршня в направлении дальнего конца скважинного установочного инструмента.

В одном варианте осуществления изобретения первый шток поршня может иметь канал для текучей среды для подачи гидравлической жидкости в устройство для отсоединения.

Упомянутый канал для текучей среды первого штока поршня может соединяться с возможностью передачи текучей среды с поршневой камерой и каналом для текучей среды базового элемента, причем гидравлическая жидкость может подаваться в устройство для отсоединения по каналу для текучей среды первого штока поршня.

Кроме того, канал для текучей среды может представлять собой центральный канал, проходящий в продольном направлении штока поршня.

Скважинный установочный инструмент согласно изобретению может также содержать стопорный элемент, имеющий множество стопорных пальцев, выполненных с возможностью изгиба в радиальном направлении и с возможностью фиксации в углублении на наружной поверхности соединительного элемента устройства для отсоединения при перемещении гидравлического поршня по всей длине к ближнему концу скважинного установочного инструмента.

Кроме того, стопорные пальцы могут фиксироваться в углублении на наружной поверхности соединительного элемента, когда гидравлический поршень находится в крайнем верхнем положении.

В одном варианте осуществления изобретения скважинный установочный инструмент может дополнительно содержать промежуточный элемент, проходящий между ударным цилиндром к дальнему концу скважинного установочного инструмента.

В другом варианте осуществления изобретения скважинный установочный инструмент согласно изобретению может содержать механический привод, предназначенный для перемещения всего скважинного установочного инструмента в ствол скважины.

Наконец, данное изобретение относится к способу отсоединения скважинного предмета, например спускного инструмента или пробки, от скважинного установочного инструмента согласно изобретению, причем способ включает следующие этапы:

- подают гидравлическую жидкость к устройству для отсоединения, в результате чего стопорная втулка перемещается с поворотом вокруг продольной оси к дальнему концу устройства для отсоединения,

- прекращают подачу гидравлической жидкости к устройству для отсоединения, в результате чего оттяжная пружина перемещает стопорную втулку в положение отсоединения, обеспечивая возможность перемещения фиксирующих пальцев в радиально внутреннем направлении, и

- прикладывают тянущее усилие на устройство для отсоединения путем перемещения гидравлического поршня или вытягивания всего скважинного установочного инструмента, вследствие чего фиксирующие пальцы выходят из взаимодействия с соединительным элементом.

В одном варианте осуществления изобретения тянущее усилие, необходимое для прекращения взаимодействия фиксирующих пальцев с соединительным элементом, может составлять 100-300 кг, предпочтительно около 250 кг.

Таким образом, можно предотвратить непроизвольное отсоединение фиксирующего элемента от соединительного элемента.

Краткое описание чертежей

Изобретение и его многочисленные преимущества описаны более подробно ниже со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, на которых для иллюстрации изображены неограничительные варианты осуществления изобретения, причем

на фиг. 1 показан скважинный установочный инструмент, содержащее устройство для отсоединения,

на фиг. 2а показано устройство для отсоединения для присоединения с возможностью отсоединения скважинного предмета к установочному инструменту,

на фиг. 2b показано устройство для отсоединения со стопорной втулкой в положении фиксации,

на фиг. 2с показано устройство для отсоединения со стопорной втулкой, передвинутой в положение отсоединения,

на фиг. 3а показано положение штифта в направляющем пазу до активации стопорной втулки,

на фиг. 3b показано положение штифта в направляющем пазу после активации стопорной втулки, находящейся в положении фиксации,

на фиг. 3с показано положение штифта в направляющем пазу при нахождении стопорной втулки в положении отсоединения,

на фиг. 4 показан скважинный установочный инструмент, вставленный в ствол скважины, с устанавливаемым предметом, соединенным с устройством для отсоединения, и

на фиг. 5 показан еще один вариант устройства для отсоединения.

Данные чертежи являются схематичными, при этом на них может не соблюдаться масштаб, причем на чертежах показаны только те части, которые необходимы для пояснения изобретении, при этом другие части не показаны или их существование попросту подразумевается.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1 показан скважинный установочный инструмент 1, расположенный между ближним концом 1а и дальним концом 1b. Ближний конец 1а образует сопряжение с остальным инструментальным снарядом, а дальний конец 1b обращен к предмету 80, устанавливаемому в скважине в процессе эксплуатации, как показано на фиг. 4. Скважинный установочный инструмент 1 содержит ударный цилиндр 20, представляющий собой основную продольную часть скважинного установочного инструмента 1, и промежуточный элемент 25, проходящий от ударного цилиндра 20 к дальнему концу 1b скважинного установочного инструмента 1. Ударный цилиндр 20 образует поршневую камеру 201, в которой расположен гидравлический поршень 22, выполненный с возможностью скольжения и перемещения между нижним положением, в котором гидравлический поршень 22 перемещается по всей длине до дальнего конца 1b скважинного установочного инструмента 1, как показано на фиг. 1, и верхним положением, в котором гидравлический поршень 22 перемещается по всей длине до ближнего конца 1а установочного инструмента 1. При впрыске гидравлической жидкости в поршневую камеру на соответствующих сторонах гидравлического поршня гидравлический поршень производит усилие в верхнем направлении к верхнему положению или в нижнем направлении к нижнему положению. Когда гидравлический поршень перемещается в верхнем направлении, гидравлическая жидкость перекачивается насосной установкой 32 от ближней стороны гидравлического поршня к дальней стороне гидравлического поршня, как показано на фиг. 4. Соответственно, когда гидравлический поршень перемещается в нижнем направлении, гидравлическая жидкость перекачивается от дальней стороны гидравлического поршня к ближней стороне гидравлического поршня. Насосная установка 32, показанная на фиг. 4, соединена с возможностью передачи текучей среды с поршневой камерой 201 через каналы 27 и 28, расположенные в стенке ударного цилиндра 20.

Ниже сторона гидравлического поршня, обращенная к дальнему концу скважинного установочного инструмента, показанного на фиг. 1, называется дальней стороной 22а, а сторона гидравлического поршня, обращенная к ближнему концу скважинного установочного инструмента, называется ближней стороной 22b. От гидравлического поршня 22 к дальнему концу 1b скважинного установочного инструмента 1 проходит первый шток 21 поршня. На конце первого штока поршня, противоположном гидравлическому поршню 22, расположено устройство 10 для отсоединения. Изображенный на фиг. 1 ударный цилиндр может содержать вторую камеру 202 и второй шток 23 поршня, проходящий от гидравлического поршня в направлении, противоположном направлению первого штока 21 поршня. Второй шток 23 поршня проходит во вторую камеру 202, которая может иметь внутреннее давление, по существу равное давлению в скважине. Таким образом, силы, приложенные на первый шток поршня давлением в скважине, могут по существу уравновешиваться силой, приложенной на второй шток поршня давлением место во второй камере 202.

Устройство 10 для отсоединения предназначено для соединения установочного инструмента с устанавливаемым скважинным предметом, как описано ниже. Показанное на фиг. 2а устройство 10 для отсоединения проходит между ближним концом 10а, соединяемым с первым штоком 21 поршня скважинного установочного инструмента 1, и дальним концом 10b, предназначенным для соединения со скважинным предметом, например, спускным инструментом или пробкой. Устройство 10 для отсоединения содержит базовый элемент 16, проходящий в продольном направлении и присоединенный с возможностью отсоединения к соединительному элементу 11 для соединения со скважинным предметом. Соединительный элемент 11 располагается в продолжение базового элемента 16 и образует, таким образом, дальний конец 10b устройства 10 для отсоединения.

Для возможности отсоединения соединительного элемента устройство для отсоединения содержит активируемый механизм 60 отсоединения, который содержит активируемую стопорную втулку 14, фиксирующий элемент 13, окружающий активируемую стопорную втулку 14, и оттяжную пружину 15, действующую на стопорную втулку 14 и фиксирующий элемент 13 во взаимно противоположных направлениях. Механизм 60 отсоединения удерживается в кольцеобразном канале 161, окружающем выступающую центральную часть 12 базового элемента 16, при этом, в частности, стопорная втулка 14 может перемещаться в продольном направлении устройства 10 для отсоединения по центральной части 12. Как показано на фиг. 2а, базовый элемент 16 содержит две взаимодействующие части, а именно центральную часть 12 и базовую часть 16а, которые соединены резьбовым соединением 124. При помощи центральной части 12, выполненной в виде отдельного элемента, части механизма 60 отсоединения можно легко установить на место до сборки базового элемента 16.

На дальнем конце 10b устройства 10 для отсоединения центральная часть 12 имеет выступ 125, служащий упором, ограничивающим таким образом дальнейшее продольное перемещение стопорной втулки 14 и фиксирующего элемента 13. Фиксирующий элемент 13 содержит множество фиксирующих пальцев 131 с выступами 132. Фиксирующие пальцы 131 выполнены с возможностью изгиба в радиально внутреннем направлении, при этом выступы 132 выполнены с возможностью фиксации в углублении 111 в соединительном элементе 11. Кроме того, когда стопорная втулка 14 находится в положении, показанном на фиг. 2а и 2b, фиксирующие пальцы 131 не могут перемещаться в радиально внутреннем направлении, при этом стопорная втулка 14 находится в так называемом положении фиксации. Путем ограничения перемещения фиксирующих пальцев 131 в радиально внутреннем направлении и одновременного ограничения продольного перемещения стопорного элемента за выступ 125 центральной части 12 базового элемента 16 обеспечивается присоединение соединительного элемента 11 к базовому элементу 16 с возможностью отсоединения от него.

Чтобы отсоединить соединительный элемент 11 от базового элемента 16, необходимо перевести стопорную втулку в положение отсоединения, как показано на фиг. 2с. Когда стопорная втулка находится в положении отсоединения, фиксирующие пальцы 131 можно наклонять в радиально внутреннем направлении путем приложения тянущего усилия на соединительный элемент 11.

На фиг. 4 изображен скважинный установочный инструмент 1, вставленный в ствол 70 скважины с устанавливаемым предметом 80, соединенным с устройством 10 для отсоединения. На фиг. 1 и на увеличенном изображении части устройства для отсоединения, показанном на фиг. 2а, стопорная втулка 14 показана в положении фиксации, при этом соединительный элемент 11 прикреплен к базовому элементу 16 устройства 10 для отсоединения. Для установки предмета, например, пробки, между устройством для отсоединения и пробкой часто расположен спускной инструмент. В данном случае устройство для отсоединения присоединяется к спускному инструменту и таким образом не напрямую к пробке. Для установки предмета устройство 10 для отсоединения вытягивается в верхнем направлении путем впрыска гидравлической жидкости в поршневую камеру 201 на дальней стороне 22а гидравлического поршня 22, при этом гидравлический поршень перемещается в верхнем направлении. Гидравлическая жидкость подается в поршневую камеру 201 на дальней стороне 22а гидравлического поршня 22 по каналу 28, расположенному в стенке ударного цилиндра 20. Гидравлическая жидкость, поступающая в поршневую камеру на дальней стороне гидравлического поршня, поступает также в канал 211 для текучей среды, расположенный в первом штоке 21 поршня. Канал 211 для текучей среды соединен с возможностью передачи текучей среды с устройством 10 для отсоединения и обеспечивает подачу гидравлической жидкости в канал 121 для текучей среды в базовом элементе 16. Канал 121 для текучей среды соединен с возможностью передачи текучей среды с расширяемым пространством 18, при этом гидравлическая жидкость, подаваемая под давлением в расширяемое пространство, обеспечивает перемещение стопорной втулки в направлении дальнего конца устройства для отсоединения, сжимая, таким образом, оттяжную пружину. Перемещение стопорной втулки к дальнему концу обеспечивает нахождение стопорной втулки в положении фиксации, поскольку фиксирующие пальцы 131 по-прежнему не могут перемещаться в радиально внутреннем направлении.

На фиг. 3а и 3b показан направляющий паз 141, расположенный в стопорной втулке, а также штифт 123, проходящий в радиальном направлении от базового элемента. Штифт 123 проходит в направляющий паз 141 и взаимодействует с направляющим пазом путем перемещения по длине паза. При перемещении стопорной втулки к дальнему концу устройства для отсоединения при помощи гидравлической жидкости стопорная втулка немного поворачивается вследствие взаимодействия между штифтом 123 и направляющим пазом 141, который выполнен в виде буквы «j» и который также называется байонетным пазом. Таким образом, штифт перемещается в пазе от одного конца паза, как показано на фиг. 3а, в промежуточное положение, как показано на фиг. 3b. Путем данного перемещения стопорной втулки 14 стопорная втулка активируется, поскольку штифт 123, проходящий в направляющий паз 141, больше не ограничивает перемещение стопорной втулки 14 к дальнему концу устройства для отсоединения под воздействием оттяжная пружина и при снятии гидравлического давления со стопорной втулки. В положении стопорной втулки 14, показанном на фиг. 3а, стопорная втулка 14 не может перемещаться к ближнему концу 10а устройства 10 для отсоединения из-за штифта 123, тогда как в положении, показанном на фиг. 3b, стопорная втулка 14 больше не ограничена от перемещения в данном направлении. Когда оттяжная пружина 15 толкает стопорную втулку 14 к ближнему концу 10а устройства 10 для отсоединения, штифт 123 перемещается к другому концу направляющего паза 141, как показано на фиг. 3с и в соответствии с описанием ниже. Функции взаимодействующего штифта и направляющего паза может выполнять предохранительный штифт, который предотвращает продольное перемещение стопорной втулки перед активацией. При использовании предохранительного штифта активация стопорной втулки путем подачи гидравлической жидкости к устройству для отсоединения приводит к слому предохранительного штифта, при этом стопорная втулка может свободно перемещаться.

Специалисту в области техники известно, что предметы, устанавливаемые в скважине, например, пробки, могут иметь различные конструкции, используемые с различными анкерными механизмами. Однако общим для большинства устанавливаемых предметов является то, что после установки предмета часть предмета отделяется от части предмета, которая содержит фактический анкерный механизм. Таким образом, отделенная часть предмета может быть удалена из скважины.

При установке предмета в скважине устройство 10 для отсоединения, показанное на фиг. 2b, тянут в верхнем направлении, как описано выше. Специалисту в области техники очевидно, что, так как спускной инструмент или устанавливаемый предмет соединен на резьбе с наружной резьбой 112 соединительного элемента 11, часть спускного инструмента или устанавливаемого предмета примыкает к промежуточному элементу 25, в результате чего анкерный механизм устанавливаемого предмета активируется и предмет устанавливается в скважине. Кроме того, установка предмета обеспечивает отделение спускного инструмента и/или части предмета от той части предмета, которая содержит анкерный механизм. Таким образом, если процесс установки осуществляется как запланировано, гидравлический поршень скважинного установочного инструмента можно переместить по всей длине в верхнее положение. Когда гидравлический поршень 22, показанный на фиг. 1, находится в верхнем положении, устройство 10 для отсоединения перемещается в крайнее положение внутри промежуточного элемента 25 напротив отверстия, как показано на фиг. 2с. Внутри данной части промежуточного элемента 25 расположен стопорный элемент 17, содержащий множество гибких стопорных пальцев 171. Гибкие стопорные пальцы 171 выполнены с возможности перемещения в радиально наружном направлении. Когда устройство 10 для отсоединения перемещается в вышеупомянутое крайнее положение внутри промежуточного элемента 25, гибкие стопорные пальцы 171 отклоняются в радиально наружном направлении, в результате чего стопорный элемент 17 взаимодействует с устройством 10 для отсоединения. Как показано на фиг. 2с, гибкие стопорные пальцы 171 взаимодействуют с углублением 113 на наружной поверхности соединительного элемента 11, фиксируя, таким образом, устройство для отсоединения. Таким образом, соединительный элемент 11 содержит две отдельные ловильные шейки, которые содержат обращенное вовнутрь углубление 111, расположенное внутри в соединительном элементе, и обращенное наружу углубление 113, расположенное на наружной поверхности соединительного элемента 11, как описано выше. Каждое из обращенного вовнутрь углубления 111 и обращенного наружу углубления 113 может использоваться для улавливания соединительного элемента и, соответственно, скважинного предмета.

Если при установке предмета не происходит отделения спускного инструмента и/или части предмета от той части предмета, которая содержит анкерный механизм, причем анкерный механизм частично активируется, мешая извлечению скважинного установочного инструмента, то можно активировать устройство для отсоединения для отсоединения скважинного установочного инструмента от спускного инструмента и/или предмета, оставляя тем самым часть устройства для отсоединения, т.е. соединительный элемент, в скважине.

Для активации устройства для отсоединения, показанного на фиг. 1, прекращается подача гидравлической жидкости к поршневой камере 201 и, тем самым, к устройству для отсоединения. Когда гидравлическая жидкость больше не оказывает воздействие на стопорную втулку 14, показанную на фиг. 2а, стопорная втулка 14 перемещается оттяжной пружиной 15 в положение отсоединения к ближнему концу 10а устройства 10 для отсоединения. В положении отсоединения стопорная втулка 14 больше не предотвращает перемещение фиксирующих пальцев 131 в радиально внутреннем направлении, как показано на фиг. 2с. Соответственно, приложение тянущего усилия на соединительный элемент приводит к отсоединению соединительного элемента от базового элемента. Тянущее усилие может понадобиться для вытягивания всего инструментального снаряда, содержащего скважинный установочный инструмент, как описано ниже. Для предотвращения случайного отсоединения отсоединение соединительного элемента может потребовать существенное тянущее усилие, равное 100-300 кг. После отсоединения соединительного элемента остальная часть скважинного установочного инструмента отсоединяется от спускного инструмента и/или устанавливаемого предмета, при этом скважинный установочный инструмент можно достать из скважины.

Аналогичным образом подача гидравлической жидкости к устройству для отсоединения может быть прекращена, когда стопорный элемент 17 взаимодействует с соединительным элементом и таким образом фиксирует устройство 10 для отсоединения. Поскольку стопорный элемент 17 удерживает соединительный элемент 11, нет необходимости удерживать стопорную втулку 14 в положении фиксации для предотвращения отсоединения соединительного элемента 11 от базового элемента 16. Как описано выше, прекращение подачи гидравлической жидкости приводит к перемещению стопорной втулки оттяжной пружиной 15 в положение отсоединения, при этом механизм 60 отсоединения больше не удерживает соединительный элемент 11.

На фиг. 4 показан скважинный установочный инструмент 1, вставленный в обсадную колонну 160 в стволе 70 скважины. В дополнение к упомянутому выше показанный здесь скважинный установочный инструмент 1 содержит насосную установку 32 для перекачки гидравлической жидкости в ударный цилиндр 20 на соответствующих сторонах гидравлического поршня, анкерную секцию 30 для закрепления скважинного установочного инструмента 1 в стволе 70 скважины и механический привод 40 для перемещения всего скважинного установочного инструмента 1 вперед по наклонным секциям ствола 70 скважины. В зависимости от конкретных требований, предъявляемых к установке, скважинный инструмент может содержать или не содержать механический привод 40 и/или анкерную секцию 30.

Как показано на фиг. 5, соединительный элемент 11 содержит центральную часть 11а, имеющую выступ. Выступы 132 фиксирующих пальцев 131 фиксирующего элемента 13 взаимодействуют с углублением 111 в соединительном элементе 11, образованным выступом 19. Стопорная втулка 14 располагается в кольцеобразной полости в базовом элементе 16, при этом пружина 15 располагается между стопорной втулкой и фиксирующими пальцами, вследствие чего устройство 10 для отсоединения ограничивает дальнейшее продольное перемещение стопорной втулки 14 и фиксирующего элемента 13. Фиксирующие пальцы 131 выполнены с возможностью изгиба в радиально внутреннем направлении, при этом выступы 132 выполнены с возможностью фиксации в углублении 111 в соединительном элементе 11. Кроме того, когда стопорная втулка 14 находится в положении, показанном на фиг. 5, фиксирующие пальцы 131 не могут перемещаться в радиально внутреннем направлении, при этом стопорная втулка 14 находится в положении фиксации. Путем ограничения перемещения фиксирующих пальцев 131 в радиально внутреннем направлении и одновременно ограничения продольного перемещения стопорного элемента соединительный элемент 11 присоединяется возможностью отсоединения к базовому элементу 16. В случае, если устройство 10 для отсоединения случайно или неслучайно упадет или отсоединится от скважинного предмета, то для извлечения данного предмета можно в качестве ловильной шейки использовать выступ 19 и углубление 11.

Под текучей средой или скважинной текучей средой понимается текучая среда любого типа, которая может присутствовать в нефтяных и газовых скважинах, например, природный газ, нефть, раствор с нефтью, сырая нефть, вода и т.д. Под газом понимается любой тип состава газа, присутствующего в скважине, оборудовании скважины или в скважине с необсаженным стволом, при этом под нефтью понимается любой нефтесодержащий состав, например, сырая нефть, нефтесодержащая текучая среда и т.д. Таким образом, текучие среды с газом, нефтью и водой могут содержать другие компоненты и вещества, отличные от, соответственно, газа, нефти и воды.

Под обсадной колонной понимается труба, система из труб, трубчатая часть, обсадная колонна-хвостовик или колонна любого типа, используемые в скважине при добыче нефти или природного газа.

Если инструменты не погружаются целиком по всей длине в обсадную колонну, то для их проталкивания по всей длине в требуемое положение в скважине может использоваться скважинный трактор. Скважинный трактор представляет собой приводной инструмент любого типа, выполненный с возможностью проталкивания или подъема инструментов в скважине, например Well Tractor®.

Хотя изобретение описано выше в отношении предпочтительных вариантов осуществления изобретения, специалисту в области техники очевидно, что возможен ряд модификаций без удаления от сути изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.

Группа изобретений относится к нефтегазовому оборудованию. Технический результат – усовершенствование установочного инструмента выполненного с возможностью отсоединения от скважинного предмета для исключение застревания инструмента в скважине. Устройство для отсоединения содержит базовый элемент, проходящий в продольном направлении, и соединительный элемент, расположенный в продолжение базового элемента. Причем соединительный элемент представляет собой дальний конец устройства для отсоединения и предназначен для присоединения к скважинному предмету. При этом соединительный элемент присоединен с возможностью отсоединения к базовому элементу посредством активируемого механизма отсоединения, содержащего активируемую втулку, выполненную с возможностью скольжения в продольном направлении, и фиксирующий элемента, имеющий множество фиксирующих пальцев, выполненных с возможностью изгиба в радиально внутреннем направлении и с возможностью фиксации на соединительном элементе. Изгиб фиксирующих пальцев во внутреннем направлении регулируется положением стопорной втулки. Механизм отсоединения содержит оттяжную пружину, действующую на стопорную втулку и фиксирующий элемент во взаимно противоположных направлениях. Активируемая стопорная втулка выполнена с возможностью гидравлической активации путем впрыска гидравлической жидкости в расширяемое пространство, образуемое частично поверхностью поршня стопорной втулки. Кроме того, изобретение относится к скважинному установочному инструменту для установки предмета в стволе скважины и к способу отсоединения скважинного предмета. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство (10) для отсоединения, предназначенное для присоединения с возможностью отсоединения скважинного предмета (80), например спускного инструмента или пробки, к установочному инструменту, причем устройство для отсоединения проходит между ближним концом (10а), предназначенным для соединения с установочным инструментом, и дальним концом (10b), предназначенным для соединения со скважинным предметом, при этом устройство для отсоединения содержит:

- базовый элемент (16), проходящий в продольном направлении,

отличающееся тем, что оно дополнительно содержит:

- соединительный элемент (11), расположенный в продолжение базового элемента, причем соединительный элемент представляет собой дальний конец устройства для отсоединения и предназначен для присоединения к скважинному предмету,

причем соединительный элемент присоединен с возможностью отсоединения к базовому элементу посредством активируемого механизма (60) отсоединения, содержащего активируемую стопорную втулку (14), выполненную с возможностью скольжения в продольном направлении, и фиксирующий элемент (13), имеющий множество фиксирующих пальцев (131), выполненных с возможностью изгиба в радиально внутреннем направлении и с возможностью фиксации на соединительном элементе, при этом изгиб фиксирующих пальцев во внутреннем направлении регулируется положением стопорной втулки, причем механизм отсоединения дополнительно содержит оттяжную пружину (15), действующую на стопорную втулку и фиксирующий элемент во взаимно противоположных направлениях, при этом активируемая стопорная втулка выполнена с возможностью гидравлической активации путем впрыска гидравлической жидкости в расширяемое пространство (18), образуемое по меньшей мере частично поверхностью (142) поршня стопорной втулки, причем гидравлическая жидкость, подаваемая в расширяемое пространство под давлением, действует на стопорную втулку в направлении дальнего конца устройства для отсоединения, сжимая таким образом оттяжную пружину, при этом оттяжная пружина выполнена с возможностью перемещения стопорной втулки в положение отсоединения в результате активации стопорной втулки с активацией, таким образом, механизма отсоединения и обеспечения возможности отделения соединительного элемента от базового элемента.

2. Устройство для отсоединения по п. 1, в котором базовый элемент содержит канал (121) для текучей среды для подачи гидравлической жидкости в расширяемое пространство.

3. Устройство для отсоединения по п. 2, в котором активируемая стопорная втулка расположена с возможностью скольжения вокруг по меньшей мере части базового элемента, причем расширяемое пространство по меньшей мере частично образовано базовым элементом и поверхностью поршня стопорной втулки.

4. Устройство для отсоединения по любому из пп. 1-3, в котором базовый элемент содержит кольцеобразный канал (161), окружающий выступающую центральную часть (12) базового элемента, проходящего в продольном направлении, при этом активируемая стопорная втулка расположена с возможностью скольжения вокруг выступающей центральной части, а также расположена с возможностью скольжения между положением фиксации, в котором стопорная втулка предотвращает перемещение фиксирующих пальцев в радиально внутреннем направлении и положением отсоединения, в котором фиксирующие пальцы выполнены с возможностью изгиба во внутреннем направлении.

5. Устройство для отсоединения по п. 4, в котором часть активируемой стопорной втулки окружает часть кольцеобразного канала, образуя при этом расширяемое пространство, предназначенное для расширения путем подачи гидравлической жидкости по каналу для текучей среды, расположенному в базовом элементе, причем стопорная втулка выполнена с возможностью перемещения в продольном направлении к дальнему концу устройства для отсоединения и тем самым активации, при этом оттяжная пружина (15) выполнена с возможностью перемещения активированной стопорной втулки в противоположном направлении в положение отсоединения после прекращения подачи гидравлической жидкости.

6. Устройство для отсоединения по любому из пп. 1-3 или 5, в котором базовый элемент содержит проходящий в радиальном направлении штифт (123), выполненный с возможностью предотвращения перемещения стопорной втулки посредством оттяжной пружины в направлении от дальнего конца устройства для отсоединения в положение отсоединения до активации активируемой стопорной втулки.

7. Устройство для отсоединения по п. 3, в котором стопорная втулка содержит направляющий паз (141), взаимодействующий со штифтом, при этом стопорная втулка выполнена с возможностью поворота при перемещении стопорной втулки к дальнему концу устройства для отсоединения посредством подачи гидравлической жидкости в расширяемую камеру.

8. Устройство для отсоединения по любому из пп. 1-3, 5 или 7, в котором соединительный элемент содержит первое углубление (113), расположенное на его наружной поверхности, для образования ловильной шейки.

9. Устройство для отсоединения по любому из пп. 1-3, 5 или 7, в котором соединительный элемент содержит второе углубление (111), обращенное вовнутрь и расположенное внутри в соединительном элементе, образуя тем самым ловильную шейку.

10. Скважинный установочный инструмент (1) для установки предмета, например пробки, в стволе скважины, проходящий между ближним концом (1а), предназначенным для соединения с инструментальным снарядом, и дальним концом (1b), обращенным к устанавливаемому предмету, причем скважинный установочный инструмент содержит

- ударный цилиндр (20), образующий поршневую камеру (201),

- гидравлический поршень (22), расположенный с возможностью скольжения в поршневой камере для создания воздействия в продольном направлении путем подачи гидравлической жидкости в поршневую камеру, и

- первый шток (21) поршня, проходящий от гидравлического поршня, при этом скважинный установочный инструмент содержит устройство (10) для отсоединения по любому из пп. 1-9, предназначенное для соединения с возможностью отсоединения штока поршня со скважинным предметом.

11. Скважинный установочный инструмент (1) по п. 10, дополнительно содержащий гидравлическую систему, содержащую насосную установку, выполненную с возможностью приведения в действие электродвигателем, причем насосная установка выполнена с возможностью подачи гидравлической жидкости в поршневую камеру и в расширяемое пространство устройства для отсоединения, при этом стопорная втулка выполнена с возможностью активации посредством подачи гидравлической жидкости в расширяемое пространство.

12. Скважинный установочный инструмент (1) по п. 10 или 11, в котором первый шток поршня содержит канал (211) для текучей среды, предназначенный для подачи гидравлической жидкости к устройству для отсоединения.

13. Скважинный установочный инструмент (1) по п. 12, в котором канал для текучей среды первого штока поршня соединен с возможностью передачи текучей среды с поршневой камерой и каналом для текучей среды базового элемента, причем канал для текучей среды первого штока поршня выполнен с возможностью подачи гидравлической жидкости к устройству для отсоединения.

14. Скважинный установочный инструмент (1) по любому из пп. 10, 11 или 13, дополнительно содержащий стопорный элемент (17), имеющий множество стопорных пальцев (171), выполненных с возможностью изгиба в радиальном направлении и с возможностью фиксации в углублении на наружной поверхности соединительного элемента устройства для отсоединения при перемещении гидравлического поршня по всей длине к ближнему концу скважинного установочного инструмента.

15. Скважинный установочный инструмент (1) по любому из пп. 10, 11 или 13, дополнительно содержащий промежуточный элемент (25), проходящий от ударного цилиндра к дальнему концу скважинного установочного инструмента.

16. Скважинный установочный инструмент (1) по любому из пп. 10, 11 или 13, дополнительно содержащий механический привод (40), предназначенный для перемещения всего скважинного установочного инструмента в ствол (70) скважины.

17. Способ отсоединения скважинного предмета, например спускного инструмента или пробки, от скважинного установочного инструмента по любому из пп. 10-16, причем данный способ включает следующие шаги:

- подают гидравлическую жидкость к устройству для отсоединения, в результате чего стопорная втулка перемещается с поворотом вокруг продольной оси к дальнему концу устройства для отсоединения,

- прекращают подачу гидравлической жидкости к устройству для отсоединения, в результате чего оттяжная пружина перемещает стопорную втулку в положение отсоединения, обеспечивая перемещение фиксирующих пальцев в радиально внутреннем направлении, и

- прикладывают тянущее усилие на устройство для отсоединения путем перемещения гидравлического поршня или вытягивания всего скважинного установочного инструмента, вследствие чего фиксирующие пальцы выходят из взаимодействия с соединительным элементом.