Инструмент для установки колонны труб направления в скважину на шельфе Российский патент 2021 года по МПК E21B23/02 E21B19/24 

Область техники

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано в конструкции инструмента для установки колонны труб направления в скважину на шельфе.

Предшествующий уровень техники

Из существующего уровня техники известен инструмент для установки колонны труб направления в скважину на шельфе (варианты) (патент РФ №2708425, опубл. 06.12.2019), имеющий возможность спуска в скважину на колонне бурильных труб колонны труб с оборудованием для проведения цементных работ, состоящий из направляющей с упором и сборного корпуса.

Известен спуско-подъемный скважинный инструмент и способ проведения технологических работ в подводной скважине им (патент РФ №2717004, опубл. 17.03.2020), имеющий направляющую, на которой размещен корпус, выполненный с отверстиями для выпуска воздуха, гайку с выступом, клапан, упор, ограничивающий осевое перемещение клапана по направляющей, подпружиненные пальцы, имеющие возможность взаимодействия с защитной втулкой и фиксируемые втулкой, срезные винты, пальцы, имеющие возможность взаимодействия с гайкой и кондуктором, и подпружиненные пальцы, имеющие возможность взаимодействия с кондуктором.

Общим недостатком перечисленных выше технических решений является то, что сердечник инструмента выполнен в виде ступенчатой детали вращения, имеющей выступающий фланец, расположенный не с края детали, заметно отличающийся по диаметру от остальных участков детали, что усложняет технологию изготовления сердечника и, кроме того, с учетом повышенных габаритов инструмента, усложняет сборку инструмента.

Сущность изобретения

Проблемой, решаемой настоящим изобретением, является проблема пониженной технологичности изготовления и сборки инструмента.

Техническими результатами являются повышение технологичности изготовления сердечника и повышение технологичности сборки инструмента.

Технические результаты достигаются тем, что сердечник выполнен в виде тела вращения, имеющего цилиндрические ступени, плавно уменьшающиеся к одному из концов сердечника.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан общий вид инструмента для установки колонны труб направления в скважину на шельфе.

На фиг. 2 показан сердечник инструмента для установки колонны труб направления в скважину на шельфе.

На фиг. 3 показан сердечник инструмента для установки колонны труб направления в скважину на шельфе по патенту РФ №2708425 (опубл. 06.12.2019).

Подробное описание изобретения

Инструмент входит в состав комплекта инструментов для системы подводных колонных головок и предназначен для спуска/подъема и монтажа в грунт колонны труб, например, колонны направления.

На фиг. 1 показан общий вид инструмента для установки в колонну труб.

Инструмент состоит:

1 - гильза;

2 - корпус втулки упорной;

3 - втулка упорная;

4, 13 - болт;

5 - шток;

6, 10 - палец;

7 - втулка;

8 - сердечник;

9 - гайка ходовая,

11 - фиксатор;

12 - корпус,

14 - торец корпуса;

15 - торец гильзы упорной.

Корпус 12 имеет проточку, на которую установлена гильза 1. Сердечник 8 устанавливается в корпусе 12 и фиксируется от осевого смещения втулкой упорной 3, корпусом втулки упорной 2 и болтами 4 и 13. Пальцы 6 и 10 взаимодействуя с пазами, выполненными на торце колонны труб 16, ограничивают возможность поворота корпуса 12 вокруг оси вращения. Штоки 5 взаимодействуют с гайкой ходовой 9, которая перемещается по резьбе сердечника 8 при его вращении. Фиксаторы 11 имеют фигурные пазы на торце взаимодействующие с ответными фигурными пазами на колонне труб. При этом штоки и фиксаторы располагаются по всей окружности, образуя кольцо фиксаторов, что обеспечивает надежность фиксации инструмента в колонне труб при выполнении технологических операций.

Инструмент работает так - при опускании инструмента в колонну труб корпус 12 ориентируется по оси колонны труб за счет взаимодействия наружных диаметров корпуса 12 и гильзы 1 с ответными поверхностями колонны труб. Упоры 6 и 10 устанавливаются в пазы на торце колонны труб. При повороте сердечника 8 на несколько оборотов гайка ходовая 9 перемещается вдоль оси инструмента, при этом коническая поверхность гайки ходовой 9 взаимодействует со штоками 5 приводя их в движение в радиальном направлении. При перемещении штоков 5 фигурные пазы фиксаторов 11 взаимодействуют с ответными фигурными пазами на контактирующей детали колонны труб, за счет этого происходит закрепление инструмента на колонне труб. После этого появляется возможность проведения спуска и монтажа в грунт колонны труб, цементирования скважины. Для надежного перемещения штоков 5 внутренние полости инструмента заполняются маслом.

В отличие от аналогов (патент РФ №2708425, опубл. 06.12.2019, патент РФ №2717004, опубл. 17.03.2020) в предлагаемом техническом решении сердечник 8 выполнен в виде тела вращения, имеющего цилиндрические ступени, плавно уменьшающиеся к одному из концов сердечника. Это решение позволяет избежать выполнения дополнительных технологических операций при изготовлении сердечника, т.к. появляется возможность изготавливать сердечник из заготовки в виде круга, без изготовления специальной поковки, производить обработку наружной поверхности сердечника за 1 установку, исключая дополнительные переустановки, использование специального инструмента для обработки обратных торцевых поверхностей и т.д. От осевого перемещения сердечник 8 с одной стороны ограничивается втулкой упорной 3, размещенной в корпусе втулки упорной 2, с другой стороны втулкой 7.

В дополнение к этому существенно облегчается сборка инструмента за счет того, что появляется возможность базирования инструмента при сборке либо по торцу 15, либо по торцу 14, при этом при сборке имеется возможность при сборке приспособления опустить сердечник 8 в предварительно подсобранное приспособление, установить втулку упорную 3, корпус втулки упорной 2, закрепив его болтами 4 и 11 без дополнительных операций грузоподъемных операций по кантованию инструмента.

На фиг. 2 показан сердечник инструмента для установки колонны труб направления в скважину на шельфе.

Сердечник представляет собой тело вращения и выполнен в виде вала, имеющего шейки 16, 17, 18, 19, 20, 21 и канавки 22, 23. Конструкция сердечника 8 позволяет производить обработку наружной поверхности за одну установку, например, в центрах, выполняя центральное отверстие после обработки наружной поверхности сердечника.

На фиг. 3 показан сердечник инструмента для установки колонны труб направления в скважину на шельфе по патенту РФ №2708425 (опубл. 06.12.2019).

Сердечник по патенту РФ №2708425 собой тело вращения и выполнен в виде вала, имеющего шейки 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, канавки 34, 35 и торцы 33, 36, 37.

Диаметры шеек 24, 25, 26 плавно увеличиваются, затем диаметры шеек 27, 28, 29, 30, 31 плавно снижаются, затем опять увеличивается диаметр шейки 32. Наличие шеек 33 и 36, а также торца 37 снижает технологичность изготовления детали, т.к. предусматривает либо дополнительную переустановку детали при проведении токарной обработки, либо дополнительную смену инструмента, все это увеличивает время на обработку сердечника.

Кроме того, конструкция сердечника по патенту РФ №2708425 предполагает неоднократную кантовку инструмента при, т.к. при сборке инструмента детали на сердечник одеваются с разных сторон инструмента и необходимо неоднократно менять положение собираемого инструмента, что весьма затруднительно, принимая во внимание значительные размеры и вес комплектующих деталей.

В отличие от технического решения, представленного в патенте РФ №2708425 (опубл. 06.12.2019) в заявляемом техническом решении наружные диаметры шеек сердечника плавно уменьшаются к одному из концов детали, от осевого перемещения сердечник 8 с одной стороны ограничивается втулкой упорной 3, размещенной в корпусе втулки упорной 2, с другой стороны втулкой 7, кроме того имеется возможность установки инструмента на торец корпуса 14 или торец гильзы упорной 15 и осуществлять дальнейшую сборку без дополнительных грузоподъемных операций.

Плавное уменьшение наружных диаметров шеек сердечника к одному из концов детали, наличие возможности базирования инструмента при сборке инструмента таким образом, чтобы исключались дополнительные грузоподъемные операции, все это обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении технологичности изготовления сердечника и повышении технологичности сборки инструмента.

Изобретение относится к инструменту для установки колонны труб направления в скважину на шельфе. Инструмент содержит корпус, в котором установлены сердечник, штоки фиксатора, фиксаторы, пальцы таким образом, что штоки фиксатора с фиксаторами на концах расположены по окружности корпуса инструмента, выполнены с возможностью радиального выдвижения из корпуса инструмента за счет взаимодействия с конической поверхностью гайки ходовой при ее перемещении по резьбе на сердечнике при вращении сердечника относительно корпуса инструмента, и возможностью фиксации инструмента в ответных пазах на внутренней поверхности колонны труб. Сердечник зафиксирован от осевого смещения втулкой упорной, взаимодействующей с канавками сердечника, размещенной в корпусе втулки упорной, который крепится к корпусу инструмента, при этом сердечник выполнен таким образом, что наружные диаметры шеек сердечника плавно уменьшаются к одному из концов детали. Повышается технологичность изготовления сердечника и технологичность сборки всего инструмента в целом. 3 ил.

Инструмент для установки колонны труб направления в скважину на шельфе, содержащий корпус инструмента, в котором установлены сердечник, штоки фиксатора, фиксаторы, пальцы таким образом, что штоки фиксатора с фиксаторами на концах расположены по окружности корпуса инструмента, выполнены с возможностью радиального выдвижения из корпуса инструмента за счет взаимодействия с конической поверхностью гайки ходовой при ее перемещении по резьбе на сердечнике при вращении сердечника относительно корпуса инструмента, и возможностью фиксации инструмента в ответных пазах на внутренней поверхности колонны труб, отличающийся тем, что сердечник зафиксирован от осевого смещения втулкой упорной, взаимодействующей с канавками сердечника, размещенной в корпусе втулки упорной, который крепится к корпусу инструмента, при этом сердечник выполнен таким образом, что наружные диаметры шеек сердечника плавно уменьшаются к одному из концов детали.