установка для спуска-подъема труб под давлением

Формула изобретения

Установка для спуска-подъема труб в скважине, находящейся под давлением, включающая силовой гидроцилиндр, содержащий соосно расположенные полые штоки, поршень, верхнюю подвижную и нижнюю неподвижную шлипсовые катушки, герметизатор и гидросистему, отличающаяся тем, что один из полых штоков выполнен неподвижным, а поршень подвижного полого штока охватывает неподвижный шток и образует штоковую и поршневую полости силового гидроцилиндра, шлипсовые катушки имеют по два ряда противоположно направленных клиньев, подпружиненных спиральными пружинами, герметизатор встроен в нижнюю неподвижную шлипсовую катушку, верхняя подвижная шлипсовая катушка установлена на верхнем конце подвижного штока, силовой гидроцилиндр и шлипсовые катушки сочленены между собой резьбовыми соединениями.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной, газовой и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для производства спускоподъемных работ с колонной труб в скважине под давлением или при выполнении ремонтных работ.

Известна конструкция устройства для выполнения спускоподъема труб в скважине под давлением (1), представляющего домкратный блок рамной конструкции, состоящей из верхней (подвижной) траверсы, нижней (неподвижной) траверсы и двух гидроцилиндров. Для проведения спускоподъемных работ домкратный блок оснащается герметизатором, центратором, двумя шлипсовыми катушками и разгрузочным столом. Домкратный блок устанавливается герметизатором на устьевую сборку и присоединяется к насосной станции.

Затем подвижная траверса опускается в крайнее нижнее положение. Спускаемая труба пропускается через подвижную и неподвижную шлипсовые катушки, после чего она захватывается сухарями нижней шлипсовой катушки. Верхняя шлипсовая катушка поднимается вверх для обеспечения рабочего хода установки, исходя из давления на устье скважины, путем подачи рабочей жидкости в бесштоковые полости гидроцилиндров; при этом положении подвижной траверсы труба захватывается клиньями подвижной шлипсовой катушки. Затем подачей жидкости в штоковую полость гидроцилиндров спускаемая труба продавливается через герметизирующий элемент герметизатора, т.е. осуществляется ее принудительный спуск в скважину. В конце хода клинья нижней шлипсовой катушки закрываются, захватывая и удерживая трубу.

Указанный цикл повторяется до спуска колонны труб на необходимую глубину.

Однако известная конструкция обладает следующими недостатками:

- значительные габариты и масса;

- сложность устройства (наличие двух гидроцилиндров);

- низкая надежность работы устройства при аварийных падениях давления в гидросистеме управления и т.п.

Известна также конструкция установки, предназначенной для спускоподъема труб в скважине, находящейся под давлением (2). Эта установка включает в себя верхнюю и нижнюю шлипсовые катушки, переходную катушку, силовой цилиндр с оппозитно-расположенными поршнями и двумя полыми штоками, раму и герметизирующую головку.

Однако данная конструкция устройства для спускоподъема труб также обладает недостатками:

- сложность конструкции устройства;

- сложность управления технологическими процессами спускоподъема труб;

- низкая надежность работы устройства при аварийных ситуациях.

Основной задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы устройства.

Технический результат, достигаемый при использовании данного технического решения:

- снижение габаритов устройства;

- снижение массы устройства;

- упрощение конструкции устройства;

- повышение надежности работы устройства в аварийных ситуациях;

- облегчение монтажа устройства на устье скважины.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для спускоподъема труб в скважине, находящейся под давлением, включающей силовой гидроцилиндр, содержащий соосно расположенные полые штоки, поршень, верхнюю подвижную и нижнюю неподвижную шлипсовые катушки, герметизатор и гидросистему, один из полых штоков выполнен неподвижным, а поршень подвижного полого штока охватывает неподвижный шток и образует штоковую и поршневую полости силового гидроцилиндра, шлипсовые катушки имеют по два ряда противоположно направленных клиньев, подпружиненных спиральными пружинами, герметизатор встроен в нижнюю неподвижную шлипсовую катушку, верхняя подвижная шлипсовая катушка установлена на верхнем конце подвижного штока, силовой гидроцилиндр и шлипсовые катушки сочленены между собой резьбовыми соединениями.

Установка состоит из следующих узлов: силового гидроцилиндра 1, герметизатора 2, нижней неподвижной 3 и верхней подвижной 4 шлипсовых катушек. Силовой гидроцилиндр 1 предназначен для обеспечения спуска и подъема труб и включает в себя цилиндрический корпус 5, в котором размещены полые неподвижный 6 и подвижный 7 штоки. Полый подвижный шток 7 снабжен поршнем, охватывающим полый неподвижный шток 6. Герметизатор 2, встроенный в нижнюю неподвижную шлипсовую катушку 3, предназначен для обеспечения герметичности внутренней полости скважины. Шлипсовые катушки предназначены для захвата и удержания труб при проведении операции по их спуску и подъему и снабжены двумя рядами противоположно направленных клиньев 8, подпружиненных спиральными пружинами 9. Нижняя неподвижная шлипсовая катушка 3 с встроенным в нее герметизатором 2 монтируется на верхнем фланце противовыбросового оборудования. Верхняя подвижная шлипсовая катушка 4 установлена на верхнем конце подвижного штока 7 силового гидроцилиндра 1. Сочленение силового гидроцилиндра 1 и шлипсовых катушек 3, 4 осуществляется с помощью резьбовых соединений. Гидросистема установки снабжена пультом управления. Работа гидросистемы обеспечивается передвижной гидростанцией.

Работа установки осуществляется следующим образом.

При спуске труб штоковая полость гидроцилиндра 1 и нижняя неподвижная шлипсовая катушка 3 соединяются со сливом. Спускаемые трубы удерживаются нижней шлипсовой катушкой 3. Одновременно давление подается в поршневую полость силового гидроцилиндра 1 и в верхнюю шлипсовую катушку 4. Клинья верхней шлипсовой катушки раскрываются 3, тем самым осуществляется холостой ход вверх (перехват). Затем верхняя шлипсовая катушка 4 и поршневая полость силового гидроцилиндра 1 соединяются со сливом, осуществляя захват трубы верхней шлипсовой катушкой 4. После чего подачей давления в нижнюю шлипсовую катушку 3 и штоковую полость силового гидроцилиндра 1 раскрывают клинья нижней шлипсовой катушки 3 и осуществляют рабочий ход силового гидроцилиндра 1 с трубами вниз.

Затем цикл повторяется.

При подъеме труб установка работает аналогично с той лишь разницей, что холостой ход силового гидроцилиндра (перехват) происходит вниз, а рабочий - вверх.

Установка имеет следующие преимущества перед аналогами:

- малые габариты и масса;

- простота и надежность конструкции;

- отсутствие потребности в переналадке при перемене направления действия силы при достижении веса труб величины выталкивающей силы;

- при аварийном падении давления в гидросистеме происходлит автоматическое закрытие шлипсовых катушек, захват и удержание труб двумя комплектами шлипсов в обоих направлениях (вверх-вниз).

Источники информации

1. Справочник. Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов. Москва, "Недра", 1996 г., стр. 208-209.

2. Справочник. Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов. Москва, "Недра", 1996 г., стр. 200-208.