Инструмент для установки затрубного уплотнения в колонну труб Российский патент 2021 года по МПК E21B23/02 

Область техники

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано в конструкции инструмента для установки затрубного уплотнения в колонну труб в скважине на шельфе.

Предшествующий уровень техники

Из существующего уровня техники известен узел крепления затрубного уплотнения и защитной втулки (патент РФ №2724002, опубл. 18.06.2020), содержащий концевую часть спускоподъемного инструмента и концевую часть затрубного уплотнения или защитной втулки для соединения друг с другом; цангу, установленную на внешней поверхности верхнего участка концевой части спускоподъемного инструмента в кольцевом углублении и представляющую собой корпус и фиксирующие лепестки с утолщениями на окончаниях, кольцевой элемент, имеющий внутренний резьбовой профиль и внешний выступ, установленный на нижнем участке концевой части спускоподъемного инструмента в полости, образованной концевой частью затрубного уплотнения или защитной втулки и выточкой на внешней поверхности концевой части спускоподъемного инструмента; втулку сдвижную, размещенную в проточке, выполненной в кольцевом элементе; срезные элементы, размещенные во втулке сдвижной.

Недостатком данного технического решения является недостаточная надежность крепления затрубного уплотнения или защитной втулки в инструменте при спуске/подъеме затрубного уплотнения или защитной втулки.

Сущность изобретения

Проблемой, решаемой настоящим изобретением, является проблема повышения надежности крепления затрубного уплотнения или защитной втулки в инструменте при спуске/подъеме затрубного уплотнения или защитной втулки.

Техническим результатом является повышение надежности крепления затрубного уплотнения в инструменте и снижении вероятности потери затрубного уплотнения при спуске/подъеме затрубного уплотнения.

Технический результат достигается тем, что крепление затрубного уплотнения или защитной втулки в инструменте производится за счет подпружиненных пальцев, расположенных радиально, инструмент имеет кожух, ограничивающий перемещение в горизонтальном направлении затрубного уплотнения при спуске/подъеме затрубного уплотнения.

Далее представлен один, но не единственный, вариант выполнения инструмента для установки затрубного уплотнения.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан инструмент для установки затрубного уплотнения, общий вид.

На фиг. 2 показан вид А, схема фиксации затрубного уплотнения в инструменте.

На фиг. 3 показан вид узла подпружиненного пальца при фиксации затрубного уплотнения в инструменте.

На фиг. 4 показан вид узла подпружиненного пальца при разблокировке затрубного уплотнения в инструменте.

Подробное описание изобретения

Инструмент входит в состав комплекта инструментов для системы подводных колонных головок и предназначен для установки затрубного уплотнения металл по металлу или затрубного уплотнения с неметаллическим уплотнением системы подводных колонных головок.

На фиг. 1 показан инструмент для установки затрубного уплотнения, общий вид.

Инструмент состоит:

1 - сердечник;

2 - корпус;

3 - кожух;

4, 20 - узел подпружиненного пальца;

5, 8 - паз;

6 - упорная поверхность;

7 - втулка;

9 - затрубное уплотнение;

10, 15 - фаска;

11 - заплечик;

12 - крышка;

13 - пружина;

14 - лыска;

16 - корпус пальца;

17 - палец;

18 - пружина;

19 - стопор;

21 - срезной винт.

На сердечник 1 установлен корпус 2 и удерживается от выпадения втулкой 7. На корпусе 2 крепится кожух 3 таким образом, что нижний край кожуха 3 несколько выступает за контур корпуса 2, в нижней части корпуса 2 размещаются по крайней мере один узел подпружиненного пальца 4 и 20, втулка 7 имеет пазы 5 и 8, в которые при ее перемещении перемещаются элементы узла подпружиненного пальца 4 и 20, контактная поверхность 6 взаимодействует с ответной поверхностью подвески обсадной колонны труб.

На фиг. 2 показан вид А, схема фиксации затрубного уплотнения в инструменте.

При установке затрубного уплотнения 9 инструмент опускают на затрубное уплотнение 9, фаска 10, выполненная на затрубном уплотнении 9, взаимодействует с фаской 15, выполненной на пальце 17, отодвигая палец 17 и корпус пальца 16 внутрь тела корпуса 2, сжимая пружины 13 и 18. При дальнейшем опускании инструмента за счет воздействия ранее сжатых пружин 13 и 18 происходит фиксация затрубного уплотнения 9 в инструменте при котором лыска 14, выполненная на пальце 17, взаимодействует с заплечиком 11, выполненном в затрубном уплотнении 9, обеспечивая фиксацию затрубного уплотнения 9 в осевом направлении. При этом кожух 3 несколько взаимодействует с верхней частью затрубного уплотнения 9 по наружному диаметру.

На фиг. 3 показан вид узла подпружиненного пальца при фиксации затрубного уплотнения в инструменте.

Узел подпружиненного пальца 4 и 20 крепится в корпусе 2 крышкой 12, имеющей резьбу на наружном диаметре и отверстие под палец 17. Внутри крышки 12 с возможностью перемещения размещается корпус пальца 16. Внутри корпуса пальца 16 размещаются палец 17 и пружина 18, при этом палец 17 ограничен в перемещении вдоль оси пальца стопором 19, размещенным одним концом в пазе на пальце 17, другим в корпусе пальца 16.

На фиг. 4 показан вид узла подпружиненного пальца при разблокировке затрубного уплотнения в инструменте.

Втулка 7 контактной поверхностью 6 опирается на ответную поверхность подвески обсадной колонны труб. При приложении осевой нагрузки происходит разрушение срезных винтов 21 следствии чего сердечник 1, а затем и корпус 2 перемещается вниз, при этом в паз 5 попадает корпус пальца 16 и за счет усилия пружины 13 корпус пальца 16 перемещается в паз 5 или 8, выполненный на втулке 7, палец 17 перемещается внутрь корпуса 2 и разблокирует затрубное уплотнение 9, которое устанавливается на колонне труб, при этом появляется возможность перемещения инструмента вверх без затрубного уплотнения 9.

В патенте РФ №2724002 (опубл. 18.06.2020) крепление затрубного уплотнения происходит цангой, установленной на внешней поверхности верхнего участка концевой части спускоподъемного инструмента в кольцевом углублении и представляющей собой корпус и фиксирующие лепестки с утолщениями на окончаниях, утолщения имеют фаску с обеих сторон, на внутренней поверхности верхнего участка концевой части затрубного уплотнения выполнен кольцевой профиль для зацепления с фиксирующими лепестками цанги. Фиксация затрубного уплотнения происходит в момент, когда за счет упругих свойств лепестков цанги утолщения на окончании лепестков попадают в канавку на внутренней поверхности затрубного уплотнения, контакт поверхностей происходит по фаске, расположенной на утолщении лепестка цанги. Под воздействием силы тяжести на утолщение лепестка действует сила, направленная перпендикулярно поверхности фаски на утолщении лепестка цанги, т.е. сила, имеющая как горизонтальную, так и вертикальную составляющую. Горизонтальная составляющая, действующая на утолщение лепестка цанги, заставляет лепестки цанги сжиматься, что уменьшает надежность крепления затрубного уплотнения в приспособлении и при потере упругих свойств цанги, либо при повышенных динамических нагрузках на затрубное уплотнение в момент, когда концевая часть затрубного уплотнения смещается вместе с цангой до упора во втулку сдвижную, появляется вероятность потери затрубного уплотнения из-за расцепления лепестков цанги и ответной канавки на затрубном уплотнении. Кроме того, нет устройств, ограничивающих горизонтальное перемещение затрубного уплотнения, что при наличии горизонтальной составляющей возмущающей силы может приводить к тому, что затрубное уплотнение переместится к краю инструмента, нагрузка неравномерно распределится на фиксирующие устройства повышая вероятность разрушения наиболее нагруженного фиксирующего устройства и вероятность расцепления затрубного уплотнения и фиксирующих устройств.

В отличие от технического решения, представленного в патенте РФ №2724002 (опубл. 18.06.2020), в представленном заявляемом техническом решении под действием силы тяжести, действующей на затрубное уплотнение 9, в узле, реализующем крепление затрубного уплотнения 9 в инструменте, не возникает горизонтальной составляющей силы тяжести, воздействующий на узел крепления, либо она очень мала, что повышает надежность крепления затрубного уплотнения в приспособлении и снижает вероятность потери затрубного уплотнения при спуске-подъеме, кроме того в предлагаемом техническом решении в составе инструмента имеется кожух 3, охватывающий верхнюю часть затрубного уплотнения 9 и ограничивающий горизонтальное перемещение элементов затрубного уплотнения 9, все это позволяет достичь заявляемый технический результат, заключающийся в повышении надежности крепления затрубного уплотнения в инструменте и снижении вероятности потери затрубного уплотнения при спуске/подъеме затрубного уплотнения.

Изобретение относится к инструменту для установки затрубного уплотнения в колонну труб. Инструмент содержит сердечник, корпус, установленный на сердечник и удерживаемый от выпадения втулкой, которая контактной поверхностью взаимодействует с ответной поверхностью подвески обсадной колонны труб. В нижней части корпуса, находящейся ниже края затрубного уплотнения, размещен по крайней мере один узел подпружиненного пальца, выполненный с возможностью удержания затрубного уплотнения, включающий палец. Ось пальца расположена в плоскости, перпендикулярной оси инструмента. Верхняя часть затрубного уплотнения, установленного в инструмент, охватывается кожухом, закрепленным на корпусе таким образом, что нижний край кожуха выступает за нижний край корпуса, контактирующий с краем затрубного уплотнения. Втулка выполнена с наружными пазами на внешней поверхности с возможностью перемещения по ним элементов узла подпружиненного пальца и утапливания или выдвижения пальца при фиксации затрубного уплотнения в инструменте. Повышается надежность крепления затрубного уплотнения в инструменте и снижается вероятность потери затрубного уплотнения при спуске/подъеме затрубного уплотнения. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Инструмент для установки затрубного уплотнения в колонну труб, содержащий сердечник, корпус, установленный на сердечник и удерживаемый от выпадения втулкой, которая контактной поверхностью взаимодействует с ответной поверхностью подвески обсадной колонны труб, отличающийся тем, что в нижней части корпуса, находящейся ниже края затрубного уплотнения, размещен по крайней мере один узел подпружиненного пальца, выполненный с возможностью удержания затрубного уплотнения, включающий палец, причем ось пальца расположена в плоскости, перпендикулярной оси инструмента, а верхняя часть затрубного уплотнения, установленного в инструмент, охватывается кожухом, закрепленным на корпусе таким образом, что нижний край кожуха выступает за нижний край корпуса, контактирующий с краем затрубного уплотнения, втулка выполнена с наружными пазами на внешней поверхности с возможностью перемещения по ним элементов узла подпружиненного пальца и утапливания или выдвижения пальца при фиксации затрубного уплотнения в инструменте.

2. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что палец имеет лыску, взаимодействующую с ответной поверхностью затрубного уплотнения и выполненную в плоскости, перпендикулярной оси инструмента.

3. Инструмент по п. 2, отличающийся тем, что узел подпружиненного пальца состоит из крышки, пальца, корпуса пальца, стопора, двух пружин, причем одна пружина одним краем упирается в крышку, другим краем – в корпус пальца, другая пружина одним краем упирается в палец, другим краем – в корпус пальца.

4. Инструмент по п. 3, отличающийся тем, что ход пальца ограничивается стопором, одним концом установленным в корпусе пальца, другим концом кинематически взаимодействующим с ответными поверхностями канавки, выполненной на пальце.

5. Инструмент по п. 4, отличающийся тем, что разблокировка затрубного уплотнения происходит при перемещении корпуса пальца в канавку на втулке.