Ловитель гибкого элемента в скважине Российский патент 2021 года по МПК E21B33/12 

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для извлечения из скважины кабеля или каната.

Известен ловильный инструмент для извлечения кабеля (патент RU № 2453678, МПК E21B 31/00, опубл. 20.06.2012, Бюл. № 17), включающий корпус, захватный элемент, выполненный в виде винтовой спирали с зубьями, элемент, на котором расположена винтовая спираль с зубьями, который одним концом жестко закреплен в корпусе, причем в качестве элемента, на котором расположена винтовая спираль, использован сплошной стержень переменного сечения: верхняя часть выполнена в виде шестигранного стержня, переходящего в коническую часть с резьбой на поверхности под коническую резьбу в полом корпусе, плавно переходящая в цилиндрическую часть, используемую в качестве упора, плавно переходящую затем в заходную коническую часть, являющуюся составной частью захватного элемента, с остроконечной вершиной внизу, с винтовой спиралью, выполненной с кромкой в виде непрерывного зуба, размещенной по всей длине заходной конической части, захватная заходная коническая часть размещена в полости корпуса с зазором относительно корпуса, образующим контейнер, емкость для размещения в ней извлекаемой спрессованной массы каротажного кабеля с выходом нижней части заходного элемента из корпуса, нижняя внутренняя часть полого корпуса выполнена с заходным конусом большим основанием вниз, верхняя часть корпуса имеет сквозные промывочные отверстия.

Недостатками данного инструмента являются сложность изготовления и применения из-за наличия соосных деталей, внутреннее из которых установлено с возможностью самостоятельного вращения и извлечения, что требует наличия самостоятельного двигателя, а также он не предназначен для извлечения кабеля или каната с оборудованием, без которого кабель или канат редко спускают в скважину, при этом у него отсутствует защита от прихвата кабеля или каната внутри скважины, что может привести к аварийной ситуации, когда и сам инструмент не смогут извлечь из скважины.

Известен также ловитель кабеля (патент на ПМ RU № 56456, МПК E21B 31/12, опубл. 10.09.2006, Бюл. № 25), включающий корпус с переходником в верхней части и узлом зажима кабеля в нижней части, причем корпус выполнен в виде полого цилиндра, при этом узел зажима выполнен в виде спирально намотанного внутри корпуса троса и втулки, оснащенной обратной воронкой на конце, при этом втулка соединена с нижним концом корпуса упором, позволяющим совершать корпусу относительно втулки вращательное движение, при этом верхний конец троса жестко зафиксирован в корпусе, а нижний конец троса жестко соединен со втулкой.

Недостатками данного ловителя являются сложность изготовления и применения из-за наличия спирали, установленной и зафиксированной внутри корпуса, при этом у него отсутствует защита от прихвата кабеля или каната внутри скважины, что может привести к аварийной ситуации, когда и сам инструмент не смогут извлечь из скважины.

Наиболее близким по технической сущности является ловитель кабеля (патент на ПМ RU № 44734, МПК E21B 31/12, E21B 31/20, опубл. 27.03.2005, Бюл. № 9), включающий корпус с переходником в верхней части и узлом зажима кабеля в нижней части, причем узел зажима кабеля выполнен в виде пружины, имеющей форму усеченного конуса, расширяющегося сверху вниз, при этом в теле корпуса выполнена кольцевая выборка, в которой жестко зафиксирован верхний конец пружины; кроме того, на наружной поверхности корпус снабжен кольцевым упором, который препятствует проникновению кабеля выше устройства, причем диаметр кольцевого упора равен диаметру последнего свободного витка пружины.

Недостатками данного ловителя являются сложность применения из-за отсутствия фиксации пойманного спиралью кабеля, что приводит к его отцеплению при подъеме и необходимости повторных спускоподъемных операций, увеличивающих время работы по извлечению и простой скважины.

Технической задачей предлагаемого технического решения является создание конструкции ловителя гибкого элемента в скважине, позволяющего фиксировать гибкий элемент перед подъемом и отцепляться только при превышении допустимой нагрузки на ловителе.

Техническая задача решается ловителем гибкого элемента в скважине, включающего корпус с переходником в верхней части и узлом зажима кабеля в нижней части, изготовленным в виде пружины, при этом в теле корпуса выполнена кольцевая выборка для фиксации верхнего конца пружины, выше которой корпус снабжен кольцевым упором, препятствующим проникновению гибкого элемента выше устройства.

Новым является то, что пружина выполнена цилиндрической, внутрь которой соосно вставлен фиксатор с фиксацией в корпусе, причем фиксатор состоит из верхней цилиндрической части и нижней конической части, сужающейся сверху вниз, причем угол сужения конической части фиксатора выполнен меньше угла заклинивания гибкого элемента, а зазор между цилиндрической частью фиксатора и пружиной – меньше диаметра гибкого элемента.

Новым является также то, что фиксатор установлен в корпусе с возможностью смены на фиксатор с цилиндрической и конусной частями, соответствующими материалу и диаметру гибкого элемента.

На фиг. 1 изображен ловитель в изометрии.

На фиг. 2 изображен ловитель в продольном разрезе.

Ловитель гибкого элемента (каната, троса, кабеля или т.п.) в скважине (не показана) включает корпус 1 (фиг. 1) с переходником 2 в верхней части и узлом зажима кабеля в нижней части, изготовленным в виде цилиндрической пружины 3. При этом в теле корпуса 1 выполнена кольцевая выборка 4 (фиг. 2) для фиксации верхнего конца 5 пружины 3, выше которой корпус 1 снабжен кольцевым упором 6, препятствующим проникновению гибкого элемента выше устройства. Внутрь пружины 3 соосно вставлен фиксатор 7 с фиксацией (например, при помощи резьбы 8) в корпусе 1. Фиксатор 7 состоит из верхней цилиндрической части 9 и нижней конической части 10, сужающейся сверху вниз. Угол α сужения конической части 10 фиксатора 7 должен быть меньше угла заклинивания гибкого элемента (например, для металла троса α≤24, для пластиковой оплетки кабеля α≤16, универсальный угол α=14÷16, который подходит для материалов и/или покрытий всех известных гибких элементов, спускаемых в скважину), а зазор h между цилиндрической частью 9 фиксатора 7 и пружиной 3 меньше диаметра (d) гибкого элемента (h˂d). Фиксатор 7 может быть установлен в корпусе 1 с возможностью смены (например, при помощи резьбы 8) на другой фиксатор 7 с цилиндрической 9 и конусной 10 частями, соответствующими материалу (металл, пластик, полиуретан или т.п.) и диаметру d гибкого элемента, для которых α меньше угла заклинивания, а – h˂d. Цилиндрическая пружина 3 и фиксатор 7 очень просты в изготовлении на любом токарном оборудовании.

Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность ловителя, на фиг. 1 и 2 не показаны или показаны условно.

Ловитель работает следующим образом.

Исходя из материала и/или покрытия гибкого элемента, а также его наружного диаметра d, подбирают фиксатор 7 (фиг. 2), угол α сужения конической части 10 которого меньше угла заклинивания гибкого элемента, а зазор h между цилиндрической частью 9 фиксатора 7 и пружиной 3 меньше диаметра (d) гибкого элемента (h˂d). Подобранный фиксатор 7, например, при помощи резьбы 8 фиксируют в корпусе 1. В кольцевой выборке 4 корпуса 1 устанавливают и фиксируют (склейкой, сваркой или зажимом при помощи кольцевого упора 6 – не показано) верхний конец 5 пружины 3. Собранный ловитель при помощи резьбы 11 переходника 2 соединяют технологической колонной (колонной труб, колонной штанг или т.п.) и спускают в скважину в интервал (не показан) оборванного или оброненного гибкого элемента. После чего технологическую колонну вместе с корпусом 1 (фиг. 1), пружиной 3 и фиксатором 7. Нижний конец 12 пружины 3 захватывает гибкий элемент за счет вращения по пружине 3 поднимется вверх. Так как угол α (фиг. 2) сужения конической части 10 меньше угла заклинивания гибкого элемента, а зазор h между цилиндрической частью 9 фиксатора 7 и пружиной 3 меньше диаметра (d) гибкого элемента (h˂d), вверху конусной части 10 (фиг. 1) фиксатора 7 гибкий элемент заклинивает между фиксатором 7 и пружиной 3. Кольцевой упор 6 не допускает прохождения частей гибкой тяги снаружи корпуса 1 наверх, что исключает навивку гибкого элемента на переходник 2 и технологическую колонну, исключая отцеп гибкого элемента от ловителя. По мере навивки на пружину 3 большего количества частей гибкого элемента усилие для вращения корпуса 1 технологической колонны возрастает, что фиксируется измерительными приборами на устье (не показаны) скважины. После чего вращение прекращают и технологическую колонну с корпусом, пружиной, фиксатором и гибким элементом извлекают из скважины.

В случае заклинивания оборудования, к которому прикреплен гибкий элемент, или самого гибкого элемента при нагрузке близкой к максимально допустимой (фиксируется ростом нагрузки на устьевом индикаторе веса – УИВ – не показан) для деталей 1, 2, 3 и 7 ловителя и/или технологической колонны, пружина 3 растягивается и вместе с захваченной частью гибкого элемента опускается по конусной части 10 фиксатора 7, освобождая от заклинивания часть гибкой элемент между фиксатором 7 и пружиной 3. Освобожденный гибкий элемент соскальзывает с пружины 3, что фиксируется снижением нагрузки на УИВ. После чего ловитель без гибкого элемента при помощи технологической колонны извлекают на поверхность, тем самым исключая аварийные ситуации в скважине, связанные с разрушением деталей 1, 2, 3 и 7 ловителя и/или обрывом технологической колонны.

Предлагаемый ловитель гибкого элемента в скважине позволяет фиксировать гибкий элемент перед подъемом и отцепляться только при превышении допустимой нагрузки на ловителе.

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для извлечения из скважины кабеля или каната. Ловитель гибкого элемента в скважине включает корпус с переходником в верхней части и узлом зажима кабеля в нижней части, изготовленным в виде пружины, при этом в теле корпуса выполнена кольцевая выборка для фиксации верхнего конца пружины, выше которой корпус снабжен кольцевым упором, препятствующим проникновению гибкого элемента выше устройства. Согласно изобретению, пружина выполнена цилиндрической, внутрь которой соосно вставлен фиксатор с фиксацией в корпусе, причем фиксатор состоит из верхней цилиндрической части и нижней конической части, сужающейся сверху вниз. Угол сужения конической части фиксатора выполнен меньше угла заклинивания гибкого элемента, а зазор между цилиндрической частью фиксатора и пружиной – меньше диаметра гибкого элемента. Устройство позволяет фиксировать гибкий элемент перед подъемом и отцепляться только при превышении допустимой нагрузки на ловителе. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Ловитель гибкого элемента в скважине, включающий корпус с переходником в верхней части и узлом зажима кабеля в нижней части, изготовленным в виде пружины, при этом в теле корпуса выполнена кольцевая выборка для фиксации верхнего конца пружины, выше которой корпус снабжен кольцевым упором, препятствующим проникновению гибкого элемента выше устройства, отличающийся тем, что пружина выполнена цилиндрической, внутрь которой соосно вставлен фиксатор с фиксацией в корпусе, причем фиксатор состоит из верхней цилиндрической части и нижней конической части, сужающейся сверху вниз, причем угол сужения конической части фиксатора выполнен меньше угла заклинивания гибкого элемента, а зазор между цилиндрической частью фиксатора и пружиной – меньше диаметра гибкого элемента.

2. Ловитель гибкого элемента в скважине по п. 1, отличающийся тем, что фиксатор установлен в корпусе с возможностью смены на фиксатор с цилиндрической и конусной частями, соответствующими материалу и диаметру гибкого элемента.