Устройство для извлечения обсадных труб Советский патент 1991 года по МПК E21B31/00 E21B31/113 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для извлечения обсадных труб из скважин, преимущественно морских, пройденных с плавучих оснований.

Целью изобретения является повышение эффективности извлечения обсадных труб за счет обеспечения возможности увеличения амплитуды их перемещений при приложении к ним динамических нагрузок

при одновременном повышении безопасности проводимых работ.

На фиг. 1 изображено устройство для извлечения обсадных труб в момент его постановки на забой скважины; на фиг. 2 -то же, в момент полного выдвижения штока погружного гидравлического домкрата; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1 (плашка гидравлического якоря в транспортном положении); на

фиг. 4 - узел II на фиг. (плашка гидравлического якоря в рабочем положении).

Устройство для извлечения обсадных труб (фиг. 1) состоит из корпуса 1 с размещенным в нем гидроударником двустороннего действия и погружным гидравлическим домкратом. В состав гидроударника входят переходник 2 для соединения устройства с бурильной колонкой 3, впускной клапан 4, установленный в клапанной коробке 5, толкатель б, установленный на гарелке выпускного клапана 7, поршень 8, в котором установлен хвостовик 9 выпускного клапана 7. Поршень 8 размещен в полости низкого давления - цилиндре 10, а хвостовик 9 выпускного клапана 7 подпружинен относительно бойка 11 пружиной 12, Шток бойка 11 снабжен поршнем 13 и размещен в ци- линдре нижней наковапьни 14, связанном со скважиной каналом 15. Движение бойка 11 вверх ограничивается верхней наковальней 16, а канал 17 в нижней наковальне 14 соединяет полость высокого давления 18 гидроударника с нагнетательными полостями 19 погружного гидравлического домкрата.

В верхней наковальне 16 установлены плашки 20 гидравлического плашечного якоря, закрепленные на штоках 21 с поршнями 22. Поршни 22 подпружинены относительно верхней наковальни 16 возвратными Пружинами 23, а рабочая полость якоря в виде гидроцилиндров, в которых установлены поршни 22, посредством каналов 24 соединена с полостью 18 высокого давления гидроударника.

Погружной гидравлический домкрат устройства для извлечения обсадных труб вы- полнен в виде многопоршневого вытягивающего устройства, состоящего из штока 25 с опорной пятой 26 и отверстиями 27, соединяющими осевой канал штока 25 с нагнетательными полостями, поршней 28 и перегородок 29 с уплотнениями штока 25. Максимальный ход штока 25 погружного гидравлического домкрата ограничивается буртом 30, а разгрузочные (подпоршневые) полости домкрата связаны с затрубьем посредством отверстий 31 в корпусе 1 устройства для извлечения обсадных труб, размещаемого в обсадной колонне 32,

Устройство для извлечения обсадных труб работает следующим образом.

На бурильной колонне 3 устройство опускают в скважину. При этом опорная пята 26 погружного гидравлического домкрата устанавливается на забой, а шток 25 под действием веса бурильной колонны 3 и гидроударника занимает крайнее верхнее положение (фиг. 1). Приняв эго положение за

исходное, работу устройства рассматривают следующим образом,

Перед подачей рабочей жидкости в гидроударник боек 11 последнего под действием собственного веса расположен в крайнем нижнем положении, поэтому впускной клапан 4, расположенный в клапанной коробке 5, закрыт, а выпускной 7 - открыт. При подаче рабочей жидкости через

бурильную колонну 3 она через каналы в переходнике 2 заполняет нагнетательные полости 19 погружного гидравлического домкрата и полость 18 высокого давления гидроударника благодаря тому, что они связаны между собой посредством канала 17 в нижней наковальне 14 гидроударника, Дальнейшая подача жидкости в устройство приводит к повышению давления в полостях 18 и 19, что приводит к перемещению поршней 22 со штоками 21 плашек 20 и сжатию возвратных пружин 23, а также перемещению поршней 28 штока 25. При этом плашки 20 захватывают обсадную колонну 32, а осевое усилие, развиваемое погружным гидравлическим домкратом, передается на обсадные трубы, так как опорная пята 26 упирается в забой скважины.

Величина давления запуска гидроударника может регулироваться в широких пределах, например, подбором сечения выпускных каналов переходника 2. Дальнейшее увеличение давления в полости 18 высокого давления гидроударника приводит к подьему поршня 8 с бойком 11 в цилиндре 10 вверх. По мере подъема поршня 8 пружина 12 сжимается, так как выпускной клапан 7 удерживается на месте относительно цилиндра 10 толкателем 6, упирающимся. во впускной клапан 4, прижатый к седлу в клапанной коробке 5 давлением жидкости. В это время давление жидкости и в полостях 18 и 19 постоянное, В конце хода вверх поршень 8 наносит удар по тарелке

выпускного клапана 7 и в устройстве возникает явление гидравлического удара, сопровождающееся резким повышением давления. Благодаря тому, что полость 18 высокого давления гидроударника связана

с нагнета -ельными полостями 19 погружного гидравлического домкрата , резко повышается усилие, передаваемое последним на обсадную колонну 32, которое, складываясь с импульсом силы, переданным обсадной

колонне 32 в момент удара бойка 11 по верхней наковальне 16, обеспечивает амплитуды вертикального перемещения обсадных труб.

В результате удара поршня 8 по выпускному каналу 7 и под действием еи1ы сжатой

пружины 12 происходит перестановка клапанов 4 и 7.

При ходе бойка 11 вверх поршень 13 создает некоторое разрежение в скважине, так как он размещен в цилиндре нижней наковальни 14, связанном с окружающей средой каналом 15. Это позволяет еще больше повысить эффективность работы устройства, так как разгрузочные (подпоршневые) полости домкрата связаны со скважиной отверстиями 31 и при увеличении давления в нагнетательных полостях 19 погружного гидравлического домкрата гидравлические сопротивления при вытеснении жидкости из подпоршневых полостей сводятся до минимума.

Поскольку теперь впускной клапан 4 открыт, а выпускной 7 - закрыт, рабочая жидкость начинает поступать как под поршень 8 гидроударника, так и в надпоршневую полость цилиндра 10. При этом, из-за того, что рабочая площадь поршня 8 сверху больше, чем снизу, то боек 11 устремляется вниз. Во время разгона бойка 11 книзу впускной клапан 4, толкатель 6 и выпускной клапан 7 удерживаются в верхнем положении за счет давления жидкости на выпускной клапан 7.

Поршень 8, перемещаясь вниз, захватывает хвостовик 9 выпускного клапана 7, срывает его с седла в клапанной коробке 5, а боек 11 ударяет по нижней наковальне 14. В момент срыва выпускного клапана 7 происходит понижение давления в устройстве из-за того, что нагнетательные и выхлопные каналы клапанной коробки 5 соединяются между собой.

Благодаря тому, что нагнетательные полости 19 погружного гидравлического домкрата связаны с полостью 18 высокого. давления гидроударника, давление в нагнетательных полостях, образованных перегородками 29 и поршнями 28, падает, так как они соединены с центральным осевым каналом штока 25 отверстиями 27. Удар бойка 11 по нижней наковальне 14 совпадает по фазе наименьшим осевым усилием, развиваемым домкратом на подъем обсадной колон- ны 32, а это приводит к увеличению перемещения обсадной колонны 32 вниз.

Этому способствует и тот факт, что при движении бойка 11 вниз поршень 13 связанного с ним штока вытесняет в скважину жидкость через канал 15 в нижней наковальне 14, вызывая повышение давления в скважине, а следовательно, и в разгрузочных (под- поршневых) полостях погружного гидравлического домкрата, связанных с за- трубьем отверстиями 31 в корпусе 1.

Клапаны 4 и 7 устанавливаются в исходное положение и цикл повторяется.

Вибрирование обсадной колонны 32 с постоянным созданием осевого усилия погружным гидравлическим домкратом ведут

до тех пор, пока ограничительный бурт 30

штока 25 не упирается в корпус 1 устройства

для извлечения обсадных труб (фиг. 2).

Затем включают буровой насос, прекращая подачу рабочей жидкости в устройство по бурильной колонне 3. Благодаря тому, что якорь выполнен в виде плашек 20, подпружиненных относительно верхней наковальни 16 возвратными пружинами 23 и

закрепленных на штоках 21 гидроцилиндров, полости которых соединены с полостью 18 высокого давления гидроударника посредством каналов 24, плашки 20 возвращаются в исходное положение под действием

возвратных пружин 23, а устройство для извлечения обсадных труб под собственным весом и весом бурильной колонны 3 занимает исходное положение (фиг. 1). Поскольку в сыпучих и тиксотропных породах сила

прихвата восстанавливается достаточно быстро, оперативное перекрепление плашек якоря в обсадной колонне 32 имеет решающее значение для повышения производительности труда при рабоге с предлагаемым

устройством.

После перекрепления плашек продолжают процесс извлечения обсадной колонны , 32 до того момента, когда становится возможным ее подьем при помощи талевой системы бурового агрегата.

Таким образом, повышение эффективности процесса извлечения обсадных труб достигается за счет увеличения амплитуды

перемещения обсадной колонны 32 при вибрировании путем использования явления гидравлического удара в гидроударнике при ударе бойка 11 по верхней наковальне 16. В этот момент повышается давление в

полостях 19 погружного гидравлического домкрата и на обсадную колонну 13 действуют как импульс силы, передаваемой бойкам 11, так и дополнительное приращение осевой нагрузки в гидродомкрате. При ходе

бойка 11 вниз для увеличения амплитуды перемещения обсадной колонны 32 исполь- зуется понижение давления в гидроударном механизме, связанное с соединением нагнетательных и выпускных каналов клапанной коробки 5. В этом случае алгебраическая сумма импульсов сил, передаваемых обсадной колонне 32 бойком 11 и погружным гидравлическим домкратом, больше, чем при постоянном давлении в

полости 19 высокого давления гидродомк- рата.

Формула изобретения .Устройство для извлечения обсадных труб, включающее корпус, установленный в нем забойный гидравлический домкрате подвижным в осевом направлении относительно корпуса штоком с поршнями, образующими с корпусом нагнетательные и разгрузочные полости, расположенный на корпусе гидравлический плашечный якорь с рабочей полостью, гидравлически связан ной с нагнетательными полостями гидравлического домкрата, и установленный на корпусе ударник, отличающееся тем.

0

5

что, с целью повышения эффективности извлечения обсадных труб за счет обеспечения возможности увеличения амплитуды их перемещений при приложении к ним динамических нагрузок при одновременном повышении безопасности проводимых работ, ударник выполнен в виде гидроударника двустороннего действия с полостями высокого и низкого давления, причем полость высокого давления гидроударника гидравлически связана с полостью высокого давления гидродомкрата, полости низкого давления последнего гидравлически связаны с затрубьем, а шток имеет в нижней части пяту дли взаимодействия в рабочем положении устройства с забоем скважины.

Изобретение относится к горной пррм- сти и предназначено для извлечения обсадных труб из скважин, преимущественно морских, пройденных с плавучих оснований. Целью изобретения является повышение эффективности извлечения обсадных труб за счет обеспечения возможности увеличения амплитуды их перемещений при приложении к ним динамических нагрузок при одновременном повышении безопасности проводимых работ. В устройстве, содержащем корпус с гидравлическим якорем и расположенными в нем гидроударником (ГУ) двойного действия и .погружным гидравлическим домкратом (ПГД), рабочая полость якоря, полость высокого давления гидроударника и нагнетательные полости ПГД гидравлически связаны между собой. Шток ПГД, установленный с возможностью осевого перемещения в корпусе, имеет в нижней части пяту для взаимодействия с забоем. Разгрузочные полости ПГД гидравлически связаны с затрубьем. При ударе вверх ГУ повышается давление в нагнетательных полостях ПГД. На обсадную колонну воздействует как импульс силы, передаваемый ГУ, так и дополнительное приращение осевой нагрузки в ПГД. При ударе вниз ГУ давление в его полости высокого давления сбрасывается, что приводит к уменьшению давления в нагнетательных полостях ПГД и увеличению результирующего импульса, направленного вниз. 4 ил. сл с о со го (Л ю 00

i

12

Put 1

31

Ж

Фиг. 2 28

П

121 16

Фиг.Ц- .

18