Установка для спуска-подъема труб под давлением Советский патент 1993 года по МПК E21B19/00 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к нефтегазопро- мысловому оборудованию, и может быть использовано при спуске-подъеме колонны труб на нефтяных и газовых скважинах, на- ходящихся под давлением.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности.

На фиг. 1 приведена конструктивная схема установки; на фиг. 2 - гидравлическая схема привода управления установкой.

Установка для спуска-подъема труб 1 под давлением содержит силовые гидроцилиндры 2 для создания заталкивающего усилия на колонну труб 1 в скважину, нахо- дящуюся под давлением. Корпусы 3 силовых гидроцилиндров 2 жестко закреплены на нижней (фиг. 1) неподвижной траверсе 4 установки, которая закреплена посредством переходной катушки 5 (фланца-адапте- ра, показан условно) на имеющейся или вновь установленной фланцевой арматуре скважины. На переходной катушке 5 жестко связанной с неподвижной траверсой 4, закреплены соосно со скважиной нижний (по фиг. 1 далее по тексту- неподвижный)трубный захват 6 и узел герметизации труб 7. Узел герметизации труб 7 содержит нижний (по фиг. 1 далее по тексту - неподвижный) упругий герметизирующий элемент 8 с на- гнетательной управляющей полостью 9, и цилиндр 10 в поршне 11 которого размещен верхний (по фиг. 1 далее по тексту - подвижный) упругий герметизирующий элемент 12 с нагнетательной управляющей полостью 13.

Аналог герметизатора с упругим герметизирующим элементом и с полостью управления последним приведен в журнале Газовая промышленность, № 7, 1987 г., на центральной вставке (герметизатор пневматический УПГ - 114 х 14).

Поршень 11 цилиндра 10 жестко связан с верхней (по фиг. 1) подвижной траверсой 14, которая жестко закреплена на штоках 15 силовых гидроцилиндров 2. На подвижной траверсе 14 закреплены соосно со скважиной верхний (подвижный) трубный захват 16. Для сброса давления из внутренней полости цилиндра 10 последний снабжен кла- паном сброса давления 17 с линией отвода сброшенного газа в сторону (не показана). Установка также снабжена системой привода управления (не показана) силовыми гидроцилиндрами

2,

упругими

герметизирующими элементами 8 и 12, трубными захватами 6 и 16 (при необходимости), которая содержит насосную станцию, пульт управления и гидравлические линии.

0

5 0 5 0 5

0

5 0

5

Для объяснения работы установки рассмотрим один рабочий цикл процесса спуска колонны труб 1 в скважину, находящуюся под давлением. Установка закреплена посредством переходной катушки 5 (фланца-адантера 5, показан условно) на имеющейся или вновь установленной фланцевой арматуре скважины.

Перед началом цикла штоки 15 силовых гидроцилиндров 2 и жестко связанные с ними подвижная траверса 14, трубный захват 16 и поршень цилиндра 10 находятся в крайнем верхнем (по фиг. 1) положении. При этом спускаемая труба 1 зафиксирована от выталкивающего усилия скважины неподвижным трубным захватом 6, жестко связанным с неподвижной траверсой 4. Герметизация трубы 1 от давления скважины при этом осуществляется неподвижным упругим герметизирующим элементом 8 размещенным в узле герметизации труб 7, который обжимает трубу 1 по наружной поверхности при подаче посредством системы привода управления рабочего агента под давлением в нагнетательную управляющую полость 9.

В начале цикла спуска колонны труб 1 рабочий агент под давлением подается в нагнетательную управляющую полость 13 подвижного упругого герметизирующего элемента 12, который размещен в поршне

11цилиндра 10 устройства герметизации труб, в результате чего осуществляется герметизация спускаемой трубы 1 подвижным упругим герметизирующим элементом 12. После этого открывается подвижный упругий герметизирующий элемент 8 и при пода- че посредством системы привода и управления гидравлического масла под давлением в штоковые полости силовых гидроцилиндров 2, корпуса 3 которых жестко закреплены на неподвижной траверсе 4, штоки 15 перемещаются вниз (по фиг. 1) и тянут за собой подвижную траверсу 14, жестко связанные с ней поршень 11с размещенными в нем подвижным упругим герметизирующим элементом 12, и подвижный трубный захват 16, который фиксирует трубу 1 от перемещения вверх (по фиг. 1).

Возвращение герметизирующих элементов в исходное состояние осуществляется за счет их упругости; при необходимости в конструкции герметизатора могут быть применены дополнительные упругие элементы - пружины и др., осуществляющие разжатие герметизирующего элемента. Кроме того, давление скважины будет осуществлять дополнительную помощь в возвращении герметизирующих элементов 8,

12в исходное положение.

Неподвижный и подвижный трубный захваты 6,16 устроены и управляются таким образом, что позволяют свободное осевое перемещение трубы 1 при ее движении относительно трубных захватов 6, 16 вниз (в скважину), фиксируя трубу 1 при ее обратном относительном перемещении (из скважины).

Таким образом в данной фазе рабочего цикла происходит перемещение трубы 1 вниз и подача ее в скважину, при этом не происходит относительного перемещения трубы 1 и упругого герметизирующего элемента 12, обжимающего трубу 1 по наружной поверхности (элемент 8 при этом отжат от поверхности трубы 1).

Предлагаемый герметизатор гидравлический ничем принципиально не отличается от герметизатора пневматического-только качеством рабочего агента. Очевидно, что газовый агент обеспечивает большую подвижность, упругость герметизирующего элемента, что необходимо для прохождения муфт труб через герметизирующий элемент при герметизации колонны спускаемых труб. В предлагаемом решении применен жидкий агент, что обеспечивает большую жесткость упругого герметизирующего элемента. Это вполне приемлемо, так как в предлагаемой установке на стадии герметизации не происходит относительного пере- мещения трубы и герметизатора. Применение в качестве рабочего агента герметизатора гидравлической жидкости позволяетувязатьуправлениегерметизаторами 8, 12 и привод гидроцилиндров 2 в одну систему. По достижении штоками 14 силовых гидроцилиндров 2 крайнего нижнего (по фиг. 1) положения происходит переключение узла герметизации труб 7: то есть сначала закрывается неподвижный упругий герметизирующий элемент 8, через клапан сброса давления 17 происходит сброс давления из полости между герметизирующими элементами, а потом открывается подвижный упругий герметизирующий элемент 12. После этого гидравлическое масло под давлением подается в бесштоковые полости силовых гидроцилиндров 2, при этом штоки 15 перемещаются вверх, увлекая за собой жестко связанные с ними поршень 11 с подвижным упругим герметизирующим элементом 12 и подвижный трубный захват 16.

Спускаемая труба 1 при этом стоит на месте, так как зафиксирована от выталкивающего усилия скважины неподвижным трубным захватом 6.

Следовательно и в этой фазе рабочего цикла не происходит относительного перемещения трубы 1 и неподвижного упругого герметизирующего элемента 8, обжимающего трубу 1 по наружной поверхности (элемент 12 при этом отжат от поверхности

трубы 1).

Таким образом в предлагаемой конструкции не происходит истирания упругих уплотнительных элементов 8, 12 о поверхность спускаемой трубы 1, в результате чего

уменьшается их износ.

При подъеме колонны труб 1 из скважины под давлением рабочий цикл имеет обратную изложенной последовательность срабатывания упругих герметизирующих

элементов 8,12 и трубных захватов 6,16 при таких же фазах рабочего цикла.

Для защиты внутренней поверхности цилиндра 10 от попадания на нее посторонних абразивных частиц может быть применен известный метод - установка на поршне 11 грязесъемных колец, а так же размещение подходящего грязесъемного устройства выше цилиндра 10 для очистки трубы 1 от посторонних частиц. Подобные устройства

известны и применялись, например, в тресте Полтавнефтегазразведка в 1974-75 гг. Кроме того, только незначительное количество посторонних частиц, прилипших к трубе 1, попадает на внутреннюю поверхность

цилиндра 10.

Гидравлический привод управления установкой работает следующим образом. Перемещение подвижного трубного захвата 16, закрепленного на подвижной траверсе 14, жестко связанной со стойками 15 силовых гидроцилиндров 2,происходит при подаче давления в соответствующие полости силовых гидроцилиндров 2 через ручной

гидравлический распределитель 20. При этом давление, создаваемое насосом 21, поступает через гидроуправляемый распределитель 22 и подающую полость одного из двух (в зависимости от положения рукоятки

распределителя 20) гидрозамков 23, 24, сообщенных запирающимися полостями с нагнетательными управляющими полостями 9, 13 упругих герметизирующих элементов 8,13. В результате этого происходит разжатие (герметизация) подвижного или неподвижного (в зависимости от положения рукоятки распределителя 20) герметизирующего элемента 8, 12. Одновременно давление из подающей полости одного из

гидрозамков 23, 24 через регулируемый дроссель 25, 26 поступает в управляющую полость другого гидрозамка и открывает его, в результате чего сообщающаяся с полостью последнего управляющая нагнета- тельная полость герметизирующего

элемента открывается на слив, что освобождает соответствующий упругий герметизирующий элемент для принятия исходной формы.

При реверсе трубного захвата 16 в описанной выше последовательности происходит срабатывание второго герметизирующего элемента и отключение первого.

Из гидравлической схемы (фиг. 20 видно, что падение давления сразу в двух управляющих нагнетательных полостях 9, 13 упругих герметизирующих элементов 8, 12 невозможно, т.к. открытие одного из гидрозамков и падение давления в одной из нагнетательных полостей происходит при подаче давления в другую. При падении давления в гидромагистрали гидрозамки 23, 24 запирают управляющие нагнетательные полости 9, 13, не допуская в них падения давления. Ручной насос 27 необходим для включения неподвижного герметизирующего элемента 8, если он был отключен, в случае резкого выхода из строя насосной станции.

Формула изобретения Установка для спуска-подъема труб пo давлением, включающая гидроцилиндры, штоки которых жестко присоединены к подвижной траверсе, а корпуса - к неподвижной траверсе, трубные захваты, установленные на траверсах, систему и привод управления гидроцилиндрами, основание с узлом герметизации колонны труб,

установленные на неподвижной траверсе ниже трубного захвата для присоединения к устью скважины, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, она снабжена дополнительным узлом герметизации в виде цилиндра, закрепленного на неподвижной траверсе выше трубного захвата и установленного в цилиндре с возможностью перемещения поршня, закрепленного на подвижной траверее ниже трубного захвата и двух управляемых упругих герметизирующих элементов с нагнетательными полостями, один из которых установлен в нижней части цилиндра, а другой - на нижней части поршня с возможностью попеременного обжатия колонны при изменении давления в их нагнетательных полостях.

Использование: в нефтегазопромысло- вом оборудовании при спуске-подъеме колонны труб на нефтяных и газовых скважинах, находящихся под давлением. Сущность изобретения: установка для спуска-подъема труб 1 под давлением содержит силовые гидроцилиндры 2 для создания заталкивающего усилия на колонну труб 1 в скважину, находящуюся под давлением. Корпусы 3 силовых гидроцилиндров 2 жестко закреплены на нижней неподвижной траверсе 4 установки, которая закреплена посредством катушки 5 (фланца-адаптера) на имеющейся или вновь установленной фланцевой арматуре скважины. На переходной катушке 5, жестко связанной с неподвижной траверсой 4, закреплены соосно со скважиной нижний трубный захват 6 и узел герметизации труб 7. Узел герметизации труб 7 содержит нижний упругий герметизирующий элемент 8 с нагнетательной управляющей полостью 9, и цилиндр 10, в поршне 11 которого размещен верхний упругий герметизирующий элемент 12 с нагнетательной управляющей полостью 13. Использование изобретения повышает экс- t плуатационную надежность установки. 2 ил. ё 00 ю с Ю О о Фчг 1

22