Якорь Советский патент 1981 года по МПК E21B23/00 E21B23/06 E21B33/12 

(54) ЯКОРЬ

Изобрегение относится к области нефтегазодобы-вающей лромышлвн,ност1И, а именно к якорям, и лредназ1начено для закрепления различных устройств, налример пакеров, в скважинах с передачей возникающих при -JTOM усилий на стенку скважины.

Изобретение является усо-вершенстзова:Н1ием якоря, олисаиного в авт. св. №791922 и содержащего шток, конус, плашки с тягой, замок ллашек, фрикционный фокарь с ключом и замок фрикциовного фонаря, а та.кже жестко связаялый с фрикционным фонарем толкатель, вза1имодействуюл1,ий с тягой. Толкатель выполнен в -виде втулки, телесколически сочлененной с тягой, и образует со штоком кольцевую полость. Замо.к плашек расположен в указанной полости и зацдашен от лрямого воздействия среды, заполняющей скважвну 1.

Однако при (переводе якоря из транспортного положения в рабочее и обратно объем кольцевой лолости, в -которой расположен замок ллашек, лериодичес1 и увеличивается и уменьшается вследстви е перемещения фрикционного фонаря, тяги -и штока друг относительно друга, что вызывает переток среды из скважины в кольцевую полость и обратно. В результате такого периодического леретока в кольцевой лолости пос.че многократной лерестаатовки

я-коря может накопиться значительное количество гряз;, а это может лривести к нарушению работоспособностш замка . Переток среды лз скважины в кольцевхю полость и обратно может лроисходить также из-за зменения плотности среды в кольцевой камере вследствие изменения тем.пературы и гидростатического давления 3 скваж1ине по ме;ре перемещения якоря по ее стволу. Грязь, «роме того, может прони10кать в зазоры подвилшых соединений шток--тяга, тяга-толкатель, фрикционный фонарь-шток и вызывать заклинивание этих деталей. Агрессивные вещества, попа15дая в указанные зазоры и кольцевую полость,вызываюткоррозию деталей.

Цель изобретения - повышение надежfiociH работы якоря лолного исклю4eiWi,4 проникновения загрязненнй в зону расиоложен 1я замка ллашек и в зазоры подвижных соед1 а1ений шток-тяга, тяга - толкатель, фрикциапный фонарь - штоас.

Цель достигается тем, что в якоре по авт. св. Л1 791922 кольцевая полость, образованная втулкой и штоком якоря, загермеТ1из фована и заполнена рабочей жидкостью. прИчем втулка выполнена с каналом, перекрытым непраницаемой подвижной перегородкой. При этом с целью уменьшения

30 перемеще)1ия непроницаемой перегородкиподвижные -соедкнен.ия шток-тяга, тяга- толкатель и фрикционный фонарь - шток выполнены с равиыми площадями поперечного оечаНИЯ.

Непроницаемая подвижная перегородка может быть выполнена в виде мембраны из эласТ|Ичного материала, в виде легко деформируемой гофрированной оболочки, а также -в виде поршня с тлотненпем, подБижно уста1новлен.ного в канале, связывающем кольцевую полость с внешним пространством.

На фнг. 1 приведен Я1корь, в котором подвижная перегородка выполнена в виде мембраны из эластичного материала, обЩий вид; на флг. 2 - развертка наружной поверхности замка фрикционного фонаря; на фиг. 3 - якорь, в котором площади ,поетереч ных сечений подвилшых соединений щток-тяга, тяга-толкатель и фрикционный фонарь - што,к равны, а подвижная перегородка выполнена в «иде поршня, подаижно установленного в канале, связывающем кольцевую лолость с внешним пространством, Частичный ВИД.

Якорь содержит аданус 1, вдоль Наклон1ны. пазов которого могут леремещатьс я за.клинивающие нлашки 2. С конусом 1 жестко соединен щток 3. В нижней части щто;ка 3 подвижно размещен фрикционный фонарь 4, |бащмаки 5 которого прижи.маются ируж ииами 6 к стенке скважины. С фрикЦионным фонарем 4 жестко связан замок 7, имеющий два фигурных паза А. Пазы А замка 7 снабжены ловущ.ками Б. В пазах А и ловущках Б могут .перемещаться пальцы 8, жестко связанные со штоком 3. Вдоль штока 3 перемещается тяга 9, которая соединена с заклинивающими плашками 2 с помоп1ью Т-образных подвижных соединений В. Тяга 9 телескопически сочленена с толкателем 10, жестко связанным с фрикционным фонарем 4. Телескопическое соединение обеспечивает поворот и осевое перемещение толкателя 10 и фрикционного фонаря 4 относительно тяги 9. С тягой 9 жестко связан замок заклинивающих плашек 11, выполненный в виде многолепестковой цаиговой пружины, имеющей на концах деформируемых лепестков захваты 12. Захваты 12 МОгут входить в зацепление со штоком 3 (благодаря проточке Г, вьшолнеи1НОЙ на нарул :ной поверхиосии щтока 3. Фрикционный фонарь 4 имеет жлюч 13, который .при перемещении фрикционного фонаря 4 в сторанз .конуса 1 может открывать валшк заклинивающих плашек И, выводя захваты 12 из зацепления со щтоком 3. На наружной поверхности толкателя 10 расположена мембрана 14, изготовленная из эластичного материала, например реэииы. Кон цы мембраны 14 присоединены .к толкателю 10. В толкателе 10 выполнено отверстие 15, предназначеиное для перетока Ж)идкосTiH. Перфорированная .крышка :16 предохраняет мембрану 14 от внещних воздействий. В ПОДВИЖНЫХ соединениях шток 3 - тяга 9, тяга 9 - толкатель 10, фрикционный фонарь 4 - щто.к 3 установлены уплотнения

17, 18, 19 соответственно. Кольцевая полость 20, ограмиченная штоком 3, тягой 9, тол,кателем 10 и фрикционным .фонарем 4, и камера 21, образованная толкателем 10 и мембраной 14, :за;полнены минералыным

маслом. Отверст1ие 15 и камера 21 образуют канал, гидра.влически связывающий полость 20 с внещней средой через перфОрационные отверстия в крЫШке 16. Мембранна 14 выполняет роль непроницаемой подвиж ной перегородки, перекрывающей упомянутый канал.

Якорь работает следующим Образом. В транапортном положении заклинивающие плаЩкн 2 удерживаются в утопленном

положении с помощью замка заклинивающих плашек И, захваты 12 которого зацеплены за уступ штока 3, образованный проточкой Г. Фрикционный фонарь 4 также находится в зацеплении со штоко.м 3, та.к

как пальцы 8 расположены на дне ловушек Б .sa.viKa 7.

При достижении зада1нной глубины погружения якоря шток 3 приподнимают вверх i;ia 0,5... 1,0 м. При этом фрикционный фонарь 4 под действием трения о сте.нку скважины перемешается относительно штока 3 вниз так, что пальцы 8 выходят из ловушек Б и занимают положение наиропиз выхода в иазы А. Теперь шток 3 опуекают вниз, одновременно вращая его ато часовой стрелке. Фрикционный фонарь 4, удерживаемый трением о стенку скважины, стредмится сохранить свое положение, а пальцы 8, скользя вдоль пазов А, вы.ходят

из запеплепия с замком 7 и освобождают фрикционный фонарь 4. При дальнейЩем двпжеНПИ щтока 3 вниз фрикционный фо.нарь 4 перемещается по щтоку 3 вверх, а ключ 13 подходит к захватам 12 замка за.клинивающих плащек 11, отделяет их от щтока 3 и далее, после того, как будет выбран весь ход перемещения толкателя 10 относительно тяги 9, фрикционный фонарь 4, толкатель 10, тяга 9, замок заклинивающих плащек 11 и заклинивающие плащки 2 двигаются совместно в сторону конуса 1. При этом заклинивающие 1плаш.ки 2, скользя в наклонных пазах конуса 1, перемещаются к стевке скважины, соприкасаются

с ней и за.кл:и.нивают якорь в скважине.

Съем якоря 1из рабочего положения осуществляется перемещением штока 3 вверх, при этом |фрикционный фонарь 4 вследств.ие трения о стен.ку скважины перемещается относительно щтока 3 вниз, перемещает толкатель 10, а после выбора свободного хода, тягу 9 и связанные С ней заклинивающие плашки 2 ВНиз до .ушора тяги 9 в выступ на щто.ке 3. В этом положении захваты 12 попадают в проточку Г и зацепляются со штоком 3, а пальцы 8 оказываются раоположенныМИ над входом в ловушки Б. Теперь Ири олускании штока 3 вниз фрикцианный фонарь 4 иеремещается относнтель1но штока 3 вверх на величниу хода пальцев 8 в ловушках Б зам.ка 7, л якорь переходит в первоначальное транспортное положение. При этом вследствие того, что свободное перемещение толкателя 10 отнооительно тяги 9 и замка заклинивающих плашек -И больше хода лальцев

8в ловуш.ках Б замка 7, между ключом 13 и захватами 12 остается гарантированный зазор.

При переводе яко.ря из транспортното положения в ра бочее и обратно вследствие пе1ремещения фрикционного фона1ря 4, тяги

9и штока 3 друг относительно друга объем полости 20 периодически увеличивается и уменьшается. Это вызывает переток .масла «3 полости 20 в ,каме,ру 21 ,и назад через отверстие 15. Изм1енвние объема каме|ры 21 осуществляется за счет деформации мембраны 14. Малая жесткость мембраны 14 обеспечивает практически полное отсутствие перепада давления между полостью 20, камерой 21 и внешним пространством.

Равенство площадей поперечных сечений (в данном случае диаметров) подвижных соединеаий што.к 3 - тяга 9, тяга 9- толкатель 10, фри кционный фонарь 4 - шток 3 и тот факт, что непроницаемая подвижная перегородка выполнена в виде поршня 22 с з-1плот1нением 23, подвижно установленного в цилиндре 24, является особенностью варианта выполнения я,коря. Цилиндр 24 является частью «акала 25, гидравлически связывающего полость 20 с внешним пространством. Полость 20 и канал 25 заполнены минеральным маслом. Вследствие равенства диаметров упомянутых выше подвижных соединений при перемещении фрикционного фонаря 4, тяги 9

и штока 3 друг относительно друга объем полости 20 не изменяется и перемещение порш1ня 22 ранно нулю. Однако, небольшое перемещение поршня 22 и в этом случае необходи.мо, чтобы скомпенсировать изменение объема массы в полости 20 из-за 1изменения температуры и гидростатического давления в скважине при перемещении якоря вдоль ее ствола.

Иопользование изобретения позволяет полностью исключить проникновение грязи и агрессивных веществ в зону размещения зам.ка плащек и в зазоры подвижных соединений установленных на штоке деталей и тем самым повысить надежность работы якоря, особенно в сильно загрязненных средах. Увеличивается также срок службы якоря за счет исключения коррозии поверхностей взаимодействующих деталей.

.

Формула изобретения

Источник информации, принятый во внимавие при экспертизе:

фуг. i