Устройство для спускоподъемных операций Советский патент 1993 года по МПК E21B19/00 

Изобретение относится к технике добычи нефти и газа, в частности к процессам обслуживания нефтяных и газовых скважин, находящихся под давлением, приборами и инструментами, спускаемыми на геофизическом кабеле.

Известно устройство для проведения спуско-подъемных операций, содержащее грузоподъемное устройство, выполненное в виде двух стоек, установленных в закрепленном на устье скважины переводном фланце, направляющий и оттяжной ролики и смонтированный на переводном фланце лубрикатор, кинематически связанный с грузоподъемным устройством посредством установленной на лубрикаторе траверсы, выполненный с возможностью поворота в подшипниковых втулках, закреплённых на стойках. Причем стойки установлены с возможностью восприятия усилия веса лубрикатора с заведенным в него прибором за счет установленных в отверстиях переходного фланца втулок, в которых выполнены с возможностью осевого перемещения подпружиненные стаканы, жестко связанные со стойками.. : . :

Направляющий ролик жестко закреплен на лубрикаторе с возможностью схода одной из ветви геофизического кабеля на оси лубрикатора, а второй - параллельно ей на оттяжной ролик, установленный на устье скважины, содержащий буферную задвижКУ- ... -. .... :. /.. Л ./ . : Устройство для проведения спускоподъемных операций работает следующим образом..

Предварительно до монтажа лубрикатора на устье скважины производится заправка геофизического кабеля через направляющий ролик в лубрикатор, а на устье скважины крепится переводной фланец, содержащий отверстия под стаканы стоек. Затем на лубрикаторе устанавливается траверса, закрепленная в подшипниковых узлах стоек вместе с сопряженными стаканами и втулками.

С помощью дополнительного подъемного механизма вся указанная сборка устанавливается на устье так, чтобы стаканы вошли в отверстия переводного фланца.

После установки на устье вся сборка представляет собой портальную ферму, на осях которой установлен с возможностью поворота лубрикатор. В отклоненном положении в лубрикатор заводится прибор, который присоединяется к геофизическому кабелю. После чего лубрикатор приводится в вертикальное положение и крепится к переводному фланцу накидной гайкой или

шпилечным соединением. При креплении лубрикатора производят смещение вниз стаканов и осадку пружин.

Открывается буферная задвижка и прибор на кабеле спускается в скважину.

По мере дальнейшего спуска происходит увеличение веса спущенного в скважину кабеля и увеличение силы его натяжения, которая воспринимается направляющим

0 роликом и передается на лубрикатор. При подъеме прибора натяжение уменьшается до первоначального при заводе прибора в лубрикатор, После подъема прибора закрывается буферная задвижка, раскрепляется

5 накидная гайка и пружины приподнимают сборку лубрикатора над устьем и поворачивают для проведения смены прибора или демонтажа с использованием дополнительного грузоподъемного механизма.

0 Недостатком данного устройства является низкая эффективность грузоподъемного устройства, не обеспечивающего полную разгрузку лубрикатора от осевых и изгибающих нагрузок, вызванных натяжением гео5 физического кабеля, при этом жесткое крепление направляющего ролика к лубрикатору не обеспечивает саморегулировку ветви геофизического кабеля, что приводит к скручиванию и износу последнего, кроме

0 того, для монтажа лубрикатора грузоподъемного устройства требуется дополнитель-. ный грузоподъемный механизм, что затрудняет монтажно-демонтажные операции и повышает громоздкость изделия.

5 Известно устройство для спускоподъем- ных операций, содержащее грузоподъемный механизм, выполненный в виде телескопической стойки с ручкой-лебедкой, соединенной посредством грузового кана0 та, перекинутого через закрепленный на стойке ролик с лубрикатором, установленным на устье скважины. Лубрикатор содержит сальниковую головку, на которой установлен поворотный корпус, жестко свя5 занный посредством штока с направляющим роликом, расположенным с возможностью схода ветки геофизического кабеля на оси лубрикатора. Причем лубрикатор содержит соединенную с сальниковой

0 головкой приемную камеру для размещения прибора или инструмента, в нижней части которой закреплен фланец с посадочной поверхностью, выполненной с возможностью герметичного соединения через уплотни-.

5 тельный элемент с устьем посредством шпилечного соединения. Кроме этого, на устье скважины со стороны подачи кабеля установлен оттяжной ролик.

Дл я перекрытия скважин устье оборудовано буферной задвижкой.

Устройство для спускоподъемных операций работает следующим образом

Предварительно до монтажа лубрикато- ра|на устье скважины производится заправка геофизического кабеля через на травляющий ролик, сальниковую головку в п риемную камеру лубрикатора, где кабель соединяется С прибором.

К устью скважины крепят и приводят в ра ючее положение телескопическую стойку с ручной лебедкой, предварительно пропустив через ролик стойки грузовой канат, оснащенный захватом. Сборка лубрикатора представляющая собой одно целое с пр1емной камерой, фланцем, направляющем роликом, штоком и поворотным кЬрпу- , установленным на сальниковой го/овке. соединяется с последней захватом грозового каната и ручной лебедкой, уста- на тивается над устьем скважины, С помощью ручной лебедки опускают лубрикатор так, чтобы посадочная поверх- ть фланца соединялись через уплотни- ный элемент с устьем скважины и репляется шпилечным соединением, бт- вается буферная задвижка и прибор на ле опускается в скважину. При этом на вляющий ролик, закрепленный на пово- ном корпусе под действием силы яжения доворачивается и становится в

но те.

331

кр ка пр ро на од огг

B6i

ве ко ро

ТО

ма

РУ на

пр об

тр;

ри KOt ве;

ой плоскости с закрепленным на устье 1жным роликом.

По мере спуска происходит увеличение а спущенного в скважину кабеля и соот- ствённо увеличение силы его натяжения, орая воспринимается направляющим иком и по. штоку передается на лубрика- й телескопическую стойку. При подъеме прйбора сила натяжения к а Е еля уменьшается до минимума при заводе трибора в приемную камеру.

Перекрывается буферная задвижка и из лубрикатора стравливается давление. Снится шпилечное соединение с помощью ой лебедки, лубрикатор поднимается устьем и отводится в сторону для смены

бора или демонтажа, который ведется в

атной последовательности.

Недостатками данного устройства являете i низкая надежность конструкции, нёис-. клк чающая изгибающих и осевых нагрузок на лубрикатор, передаваемых через кон- закрепленный на нем.направляющи i ролик, т. к. для полной разгрузки луб эикатора грузоподъемным устройством

эуётся предварительная растяжка луб- этора грузовым канатом на величину , пенсирующую удлинение последнего и тину осевой деформации тёлескопичё- ско стойки при максимальной силе натяжения геофизического кабеля, что потребует увеличения запаса прочности резьбовых соединений лубрикатора. Причем нагрузка от геофизического кабеля (без учета нагрузки растяжения) передается на грузовой канат и равняется 2Р, на телескопическую стойку 4Р, что требует соответственной прочности и устойчивости системы, а, следовательно, и материалоемкости (макс, нагрузка Р для кабеля часто применяемого в

0 геофизических исследованиях кабеля равняется 5,5 т. с.).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту предлагаемому является устройство для спуско5 подъемных операций (см. авт. свид. СССР № 768929,.М.,кл.Е 21 В 19/00, опубл: 07.10.80), содержащее грузоподъемный механизм, соединенный с ним направляющий и оттяжной ролики геофизического кабеля и

0 смонтированный на устье скважины лубрикатор, снабженный подвижно установленной опорой. Причем на опоре размещены вспомогательные ролики, а сама опора установлена на сальниковой головке в подшип5 никах, позволяющих опоре свободно вращаться вокруг оси лубрикатора и перемещаться по ней до упора внутреннего торца опоры о бурт сальниковой головки, а1 лубрикатор содержит соединенную с сэль0 никовой головкой приемную камеру для

размещения прибора или инструмента, в

нижней части которой закреплен фланец с

: посадочной поверхностью, выполненной с

возможностью герметичного соединения,

5 через уплотнительный элемент с устьем посредством шпилечного соединения.

Кроме того, грузоподъёмный механизм . содержит грузовой канате крюком, установленный через блок на грузовой стреле с воз0 мЬжностЫо подъема сборки лубрикатора за шарнирнб связанную с направляющим роликом серьгу над устьем скважины, содержащей буферную задвижку и устьавой. . фланец.

5 Устройство работает следующим обра- з бм. . V , ..

Предварительно до монтажа лубрикатора на устье скважины геофизический кабель заправляется через оттяжной и направляю0 щий ролики, сальниковую головку в приемную камеру лубрикатора, где соединяется с: . прибором или инструментом. Лубрикатор, содержащий приёмную камеру с фланцем и . : сальниковую1 голОвку,; кинематически свя5 занную с направляющим рояикрм, соединяется через последний серьгой с крюком

. грузоподъе многй механизмами вся сборка

лубрикатора приподнимается, при этом

опора пёремещаётёя .на сальниковой головке до упора внутреннего торца опоры о бурт сальниковой головки, после чего происходит подъем сборки лубрикатора над устьем скважины.

Посредством грузового каната опускают лубрикатор так, чтобы посадочная поверхность фланца соединялась через уплртнительный элемент с устьевым фланцем и закрепляют шпилечным соединением на устье скважины. После установки сборки лубрикатора и крепления его к устью с грузового каната снимается натяжение и опора смещается по сальниковой головке вниз до тех пор, пока геофизический кабель не установится на оси лубрикатора, а направляющий ролик не займет положение, касательное к этой оси. Затем открывается на устье буферная задвижка и спускают прибор в скважину.

При этом направляющий ролик, шар- нйрно связанный с корпусом под действием силы натяжения геофизического кабеля до- ворачивается и становится в одной плоскости с отжимным роликом и осью лубрикатора.

По мере спуска происходит увеличение веса спущенного в скважину кабеля и, соответственно, увеличивается сила его натях е- ния, которая воспринимается направляющим роликом и передается через серьгу на грузовой канат. Изменение натяжения грузового каната вызывает осевое; перемещение корпуса и, следовательно, отклонения направляющего ролика и геофизического кабеля от оси лубрикатора.

Размещённые на опоре вспомогательные ролики компенсируют колебания геофизического кабеля, центрируя его по оси лубрикатора и воспринимая усилия его на- тйжения. : -..

При подъеме прибора сила натяжения геофизического кабеля уменьшается до первоначального при заводе прибора в приемную камеру и оттяжной ролик становится в исходное положение, т. е. занимает положение, касательное к оси лубрикатора, перекрывается буферная задвижка и с лубрикатора стравливается давление. Грузоподъемным устройством выбирается грузовой канат на величину перемещения опоры на сальниковой головке до упора внутреннего торца опоры о бурт сальниковой головки, после чего снимается шпилечное соединение и сборка лубрикатора при помощи грузового каната приподнимается над устьем, и отводится в сторону для смены прибора или демонтажа, который ведется в обратной последовательности.

Недостатками данного устройства являются следующие:

- крайне затруднена визуальная цент- рация геофизического кабеля по оси лубрикатора, т. е. установка направляющего ролика по касательной к этой оси, что прак5 тически неосуществимо, т. к. в процессе спу- ско-подъема кабеля сила натяжения на грузовой канат колеблется, что в конечном итоге приводит к децентрации кабеля и возникновению изгибающих усилий на лубри0 катор, передаваемыхчерез вспомогательные ролики;

- конструкция устройства не обеспечивает натяжку лубрикатора, необходимую для обеспечения устойчивости лубрикатора 5 от собственного веса и внешних факторов (ветровая нагрузка, уклон устья скважины), что приводит к заваливанию лубрикатора на величину хода опоры;

- наличие жесткой связи в системе гру0 зоподъемного устройства - лубрикатор может привести к деформации посадочных мест и уплотнений при опускании лубрикатора на устье и, как следствие, к разгерметизации скважины.

5 Целью изобретения является повышение надежности за счет исключения нагрузок на лубрикатор.

Указанная цель достигается за счет того, что устройство для Спускоподъемных

0 операций с гибким элементом, содержащее грузоподъемный механизм, лубрикатор со свободно вращающейся опорой в верхней .части с фланцем в нижней части для присоединения к устьевому оборудованию, на-.

5 правляющий ролик, шарнирно связанный своей серьгой с талевой системой грузоподъемного механизма и стойкой - с опорой, и оттяжной ролик, снабжено вертикальной направляющей с верхней и

0 нижней крышками с боковым продольным пазом, жестко закрепленной на опоре, и пружиной сжатия, стойка выполнена в виде. штока с сухарем в средней части, пропущенного через верхнюю и нижнюю крышки и

5 установленного в направляющей с возможностью ограниченного осевого перемещения при этом пружина сжатия установлена в направляющей между сухарем и верхней крышкой, сухарь размещен в продольном

50 пазу, а оттяжной ролик закреплен на устьевом оборудовании с возможностью обеспечения схода одной ветви гибкого элемента, огибающего направляющий ролик, параллельно его ветви, проходящей по оси лубри55 катора,

На фиг. 1, 2 приведено предлагаемое устройство.

Устройство для спуско-гтодъемных операций содержит грузоподъемный механизм 1 и лубрикатор 2 с установленной в его верхней части сальниковой головкой 3. Лубри- кагор 2 содержит свободно вращающуюся опору 4 и установленный в нижней части фланец 5 для присоединения к устьевому оборудованию 6, имеющему буферную за- дв лжку 7 для герметизации скважины 8. Направляющий ролик 9 шарнирно связан се )ьгой 10 с талевой системой 11 грузоподъемного механизма 1 и имеет стойку 12, установленную в опоре 4. Оттяжной ролик 13 закреплен на устьевом оборудовании 6 с возможностью схода одной ветви 14 гибкого элемента геофизического кабеля 15, оги- баощего направляющий ролик 9, параллельно другой его ветви 16, проходящей по оси 17 лубрикатора 2. Опора 4 вы- noi нена в виде поворотного корпуса 18 с жестко закрепленной вертикальной направляющей 19 с верхней крышкой 20 и нижней крь шкой 21. В поворотном корпусе 18 вы- по/ нен боковой продольный паз 22. Стойка 12 иыполнена в виде подпружиненного пружиной сжатия 23 штока 24, пропущенного через верхнюю 20 и нижнюю 21 крышки и .установленного в направляющей 19 с возможностью ограниченного осевого перемещения посредством упора 25, при этом пружина сжатия 23 установлена в направляющей 19 между верхней крышкой 20 и сухарем 26, расположенным в средней части штока .24 с возможностью перемещения в боковом продольном пазу 22,

рубрикатор 2 содержит также приемную камеру 27 для размещения скважинно- го трибора 28, установленную между салыниковой головкой 3 и фланцем 5, имеющим посадочную поверхность-29,выполненную с возможностью соединения через уллстнительный элемент 30 к устьевому оборудованию 6 посредством шпилечного соединения 31. Лубрикатор 2 удерживается в вертикальном положении посредством та- левод системы 11, содержащей грузовой канат С 2 с крюком 33,

стройство для спускоподъемных операций работает следующим образом. Предвари -ельно до монтажа лубрикатора 2 ка

устьевое оборудование 6 (в дальнейшем - 6) производится заправка геофизиче- кабеля 15 через направляющий ролик

ьниковую головку 3 в приемную камеустьес ко гс 9,са

ру 27J где соединяется с прибором 28. Сборка лубрикатора 2, содержащая приемную камеру 27 с фланцем 5 и сальниковую головку З с поворотным корпусом 18, направляющей 19, подпружиненным штоком 24 и напрс вляющим роликом 9 соединяется через последний серьгой 10 с крюком 33 грузоподъемного механизма 1 и приподнимается над устьем 6. При этом лубрикатор 2 перемещается вниз относительно направляющего ролика 9 и штока 24, на величину сжатия пружин 23, обусловленную весом лубрикатора 2, с пропущенным через

сальниковую головку 3 кабелем 15 и размещенным в приемной камере 27 прибора 28, а закрепленный на штоке 24 сухарь 26, перемещаясь по пазу 22, обеспечивает стабильное положение направляющего ролика

0 9, касательное к оси 17 лубрикатора 2.

Для соединения с устьем б сборка лубрикатора 2 приспускается грузоподъемным механизмом 1 до образования зазора I между устьем 6 и фланцем 5, не превышающего

5 запаса хода h подпружиненного штока 24, т, е. расстояния от нижней крышки 21 до упора 25 (регламентировать зазор I можно калибром, выбранным исходя из веса лубрикатора). Устанавливается шпилечное соеди0 нение 31, посредством которого фланец 5 приемной камеры 27 плавно опускается на устье 6 и посадочная поверхность 29 фланца 5 герметично соединяется через уплотни- тель.ный элемент 30 с устьем 6, при этом

5 происходит перемещение вниз корпуса 18 с направляющей 19 относительно штока 24 и дальнейшее сжатие пружины 23 на величину I. На устье 6 со стороны подачи геофизического кабеля 15 устанавливается

0 оттяжной ролик 13, через который пропускается геофизический кабель 15 и путем натяжения выбирают его слабину. При этом корпус 18, связанный посредством направляющей 19, подпружиненного штока 24 с

5 направляющим роликом 9 доворачйвается на величину, обеспечивающую сход ветви 14 геофизического кабеля 15 параллельно оси 17 лубрикатора 2. Открывается буферная задвижка 7 на устье 6, прибор 28 на

0 кабеле 15 опускается в скважину 8. По мере дальнейшего спуска происходит увеличение веса спущенного в скважину геофизического кабеля 15 и увеличение силы его натяжения, передающееся на направляющий

5 ролик 9, связанный посредством серьги 10 и крюка 33 с грузовым канатом 32. Причем усилие (равняющееся двойному усилию на кабель 15) передается на грузовой канат 32, что приводит к его удлинению на величину

0 обусловленную упругостью грузового каната 32, но не превышающего длины I.

При подъеме прибора 28 сила натяжения геофизического кабеля 15, передающаяся че рез направляющий ролик 9,

5 уменьшается до минимума, а подпружиненный шток 24 занимает первоначальное положение при заводе прибора 28 в приемную камеру 27, Перекрывается буферная задвижка 7 и из лубрикатора 2 стравливается давление, Снимается шпилечное соединение 31, и лубрикатор 2 под действием пружины 23 плавно поднимается над устьем 6, и его отводят в сторону дл я смены прибора 28 или демонтажа, который ведется в обратной последовательности.

Устройство для спускоподъемных операций имеет повышенную надежность за счет:

-центрации кабеля по оси лубрикатора, исключающей изгибающие усилия;

- обеспечения устойчивости лубрикатора от действия внешних факторов (ветровая

нагрузка, уклон устья) и веса самого лубрикатора;

- исключения деформаций уплотнений и посадочных поверхностей при стыковке лубрикатора с устьем, т. е. исключение разгерметизации скважин;

а также позволяет повысить производительность за счет исключения задействования грузоподъемного устройства при проведении монтажно-демонтажных работ, связанных со сменой прибора.

Изобретение относится к технике добычи нефти и газа, в частности к процессам обсл/живания нефтяных и газовых скважин, находящихся под давлением, приборами и инст эументами, спускаемыми на геофизи- чесю м кабеле, и позволяет повысить на- дежьость за счет исключения нагрузок на лубр подъ катор. Сущность изобретения: грузо- эмный механизм 1 соединен с направляющим роликом 9. Оттяжной ролик 13 геофизического кабеля 15 и лубрикатор 2 смонтированы на устье 6 скважины. Направляющий ролик 9 снабжен подвижно установленной опорой 4, выполненной в виде поворотного корпуса с жестко закрепленной на нем направляющей. В направляющей расположен с возможностью осевого перемещения подпружиненный пружиной шток. В верхней части штока установлен направляющий ролик 9, закрепленный .с возможностью схода одной ветви 14 геофизического кабеля 15 по оси лубрикатора 2, а второй ветви 16 параллельно ей на установленный на устье 6 скважины оттяжной ролик 13.. Использование изобретения повышает надежность за счет центрации кабеля по оси лубрикатора, исключающей изгибающие усилия, обеспечивает устойчивость и исключает деформации уплотнений и посадочных поверхностей при стыковке лубрикатора с устьем. 2 ил.

Формула изо бретенйя Устройство для спускоподъемных опе рацийс гибким элементом, содержащее грузоподъемный механизм, лубрикатор с фланцем в нижней части для присоёдйне- ния к устьевому оборудованию и сврбЬдн(э вращающейся опорой в верхней части, направляющий ролик, шарнйрно евязанный своей серьгрй с талевой систёмбй грузо- прдтьемного механизма и стойкой с опорой, и оттяжной ролик, о т л и ч а ю щё ё о я тем, что, с целью повышения надежйбсти за снетг искл юче ни я нагрузо к на лубрикатор, b н6 снабжено вертикальной направляющей с верхней и нижней крышками с боковым продольным пазом, жёстко закрепленной на опоре; и пружйнрй сжатия, стойка выполнена в виде штока с сухарем в средней части Пропущенного через верхнюю и нижнюю кры ш ш и установлен ного в нал равля ющей с в йМбжнбсть101 ЬгранИЦённбго осевого пе- ремещения прй этом пружина сжатия уста- новлена в направляющей между сухарем и в%р нё й Кры1 кЬй, сухарь размещей в боко- BQiNii продольном ПаЭу, а оттяжной ролик за- Крёплён на устьевом оборудовании с возможностью обеспечения схода одной ветви гибкого элемента, огибающего направляющий ролик,Параллельно другой его ветви, проходящей по оси лубрикатора.