освобождающаяся внутренняя труболовка

Формула изобретения

Освобождающаяся внутренняя труболовка, содержащая гладкий корпус с наклонными плоскостями, смещенными вдоль оси, захватные элементы, установленные с возможностью перемещения только по наклонным плоскостям, упоры, соединительную муфту, направляющую поверхность и продольное промывочное отверстие, отличающаяся тем, что наклонные плоскости выполнены сужающимися к низу и расположены по диаметру через равные углы, а захватные элементы выполнены сборными, состоящими из направляющих, сужающихся кверху и взаимодействующих изнутри с наклонными плоскостями, и плашек, установленных снаружи на направляющих с возможностью перемещения только по ним, при этом упоры установлены на направляющих снизу для ограничения перемещения плашек, причем направляющие зафиксированы в транспортном положении срезными элементами относительно наклонных плоскостей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ловильным устройствам, применяемым для ликвидации аварий с трубами в скважинах, а именно к аварийным инструментам, применяемым для извлечения из скважины труб путем их захвата за внутреннюю часть.

Известна «Внутренняя освобождающаяся труболовка» (патент РФ №1559106, Е 21 В 31/20, опубл. БИ №15 от 23.04.1990 г.), включающая корпус со спиральной конической поверхностью, присоединительной резьбой на верхнем конце и направляющим наконечником на нижнем, захватывающую втулку со спиральной конической поверхностью на внутренней поверхности ответной спиральной конической опорной поверхности корпуса и резьбовой нарезкой на наружной поверхности, размещенные над и под захватывающей втулкой цилиндрические обоймы, направляющими, равномерно расположенными в продольных плоскостях по окружности корпуса, захватывающая втулка выполнена в виде отдельных сегментов, концы которых выполнены в виде Т-образных выступов и размещены в обоймах с возможностью ограниченного радиального перемещения, при этом направляющие размещены между сегментами захватывающей втулки, а цилиндрические обоймы установлены с возможностью ограниченного осевого перемещения, причем верхняя цилиндрическая обойма взаимодействует с корпусом посредством размещенной над ней пружиной.

Недостатками данной конструкции являются:

во-первых, сложность изготовления, обусловленная большим количеством технически сложных деталей, что ведет к удорожанию конструкции в целом и как следствие высокой ее стоимости;

во-вторых, большое количество деталей, контактирующих между собой в процессе залавливания аварийной колонны, ведет к низкой надежности устройства при работе в сложных условиях (большая глубина и кривизна скважины);

в третьих, при невозможности извлечь аварийную колонну целиком, производят ее извлечение по частям путем отворачивания, при этом необходимо вращать инструмент влево, что может привести к раскручиванию труб рабочей колонны, в связи с чем создается аварийная ситуация.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является «Внутренняя труболовка» (патент РФ на полезную модель №27139, Е 21 В 31/20, 40/00, опубл. Бюл. №1 от 10.01.2003 г.), состоящая из гладкого корпуса с захватными элементами, направляющей поверхностью и продольным промывочным отверстием, при этом на гладком корпусе выполнены смещенные вдоль оси диаметрально расположенные наклонные плоскости, снабженные выступами в форме ласточкиного хвоста, взаимодействующими с пазами соответствующей формы захватных элементов, в нижней части наклонных плоскостей установлены упоры для ограничения перемещений захватных элементов, кроме того направляющая поверхность с одной стороны выполнена скошенной.

Недостатками данной внутренней труболовки являются:

во-первых, высокая вероятность возникновения аварийных ситуаций при работе в сложных условиях, например в глубоких скважинах с большой кривизной, так как не предусмотрена возможность освобождения от аварийной колонны;

во-вторых, низкая надежность во время извлечения старых аварийных колонн большого диаметра при диаметрально противоположных плашках, разнесенных по высоте;

в-третьих, невозможно использование «расхаживания» (знакопеременной осевой нагрузки).

Технической задачей изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей за счет возможности освобождения от аварийной колонны и работы в глубоких скважинах с большой кривизной, а также со старыми трубами большого диаметра, при необходимости, с использованием «расхаживания».

Указанная техническая задача решается предлагаемой освобождающейся внутренней труболовкой, содержащей гладкий корпус с наклонными плоскостями, смещенными вдоль оси, захватные элементы, установленные с возможностью перемещения только по наклонным плоскостям, упоры, соединительную муфту, направляющую поверхность и продольное промывочное отверстие.

Новым является то, что наклонные поверхности выполнены сужающимися книзу и расположены по диаметру через равные углы, а захватные элементы выполнены сборными, состоящими из направляющих, сужающихся кверху и взаимодействующих изнутри с наклонными плоскостями, и плашек, установленных снаружи на направляющих с возможностью перемещения только по ним, при этом упоры установлены на направляющих снизу для ограничения перемещения плашек, причем направляющие в транспортном положении зафиксированы срезными элементами относительно наклонных плоскостей.

Анализ известных аналогичных решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками в заявляемом устройстве, т.е. о соответствии заявляемого решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

На фиг.1 изображена предлагаемая освобождающаяся внутренняя труболовка в транспортном положении.

На фиг.2 изображено сечение А-А предлагаемой освобождающейся внутренней труболовки при диаметрально противоположном размещении захватных элементов.

Освобождающаяся внутренняя труболовка включает в себя гладкий корпус 1 (см. фиг.1) с наклонными плоскостями 2, смещенными вдоль оси, захватные элементы 3, установленные с возможностью перемещения только по наклонным плоскостям 2 (благодаря, например, Т-образным соединениям или соединениям типа «ласточкин хвост»), а также упоры 4, соединительную муфту 5, направляющую поверхность 6 и продольное промывочное отверстие 7. Наклонные плоскости 2 корпуса 1 выполнены сужающимися книзу и расположены по диаметру через равные углы (см. фиг.2). Угол зависит от количества захватных элементов 3 на диаметре (для трех захватных элементов - =120°, для четырех - =90°, для пяти - =72° и т.п.), что позволяет при необходимости разместить на одинаковой длине большее количество захватных элементов 3, чем только при диаметрально противоположном их размещении. Захватные элементы 3 (см. фиг.1) выполнены сборными, состоящими из направляющих 8, сужающихся кверху и взаимодействующих изнутри с наклонными плоскостями 2, и плашек 9, установленных снаружи на направляющих 8 с возможностью перемещения только по ним (благодаря, например, Т-образным соединениям или соединениям типа «ласточкин хвост»). Упоры 4 установлены на направляющих 8 снизу для ограничения перемещения плашек 9, причем направляющие зафиксированы в транспортном положении срезными элементами 10 относительно наклонных плоскостей 2.

Освобождающаяся внутренняя труболовка работает следующим образом.

Сначала определяют условия работы освобождающейся внутренней труболовки, из которых определяют количество наклонных плоскостей 2 (см. фиг.2), а следовательно, и захватных элементов 3, распределенных по диаметру гладкого корпуса 1. Угол зависит от кривизны скважины и глубины нахождения аварийной колонны в скважине (чем больше кривизна скважины и глубже в ней находится аварийная колонна, тем меньше угол , и тем большее количество наклонных плоскостей 2 с захватными элементами 3 на определенной длине корпуса 1). Например: на фиг.2 показано сечение с углом , равным 180° и двумя наклонными плоскостями 2 с соответствующими захватными элементами 3 - это для самого простого случая извлечения аварийной колонны.

Освобождающуюся внутреннюю труболовку в транспортном положении (см.фиг.1) спускают в скважину (не показана) на конце рабочей колонны (не показана), с которой освобождающаяся внутренняя труболовка соединена через соединительную муфту 5. Направляющая 6 гладкого корпуса 1 совмещает ось внутренней труболовки с осью аварийной колонны (не показана), находящейся в скважине. При заходе освобождающейся внутренней труболовки в аварийную колонну, взаимодействуя с которой плашки 9 поднимаются вверх по направляющим 8, уменьшая габаритные размеры освобождающейся внутренней труболовки по диаметру до размеров, достаточных для перемещения в аварийной колонне вниз (возможно с вращением). При необходимости производится промывка аварийной колонны через продольное промывочное отверстие 7. Движение рабочей колонны вниз продолжается до тех пор, пока освобождающаяся внутренняя труболовка, пройдя внутрь трубы аварийной колонны, не упрется в соединительную муфту 5. После этого начинают подъем рабочей колонны, при этом плашки 9 опускаются вниз по направляющим 8, увеличивая габаритный размер освобождающейся внутренней труболовки по диаметру, и фиксируются на внутренней стенке трубы аварийной колонны. Далее с расхаживанием (знакопеременной осевой нагрузкой) или без «расхаживания» аварийная колонна извлекается из скважины. При невозможности извлечения аварийной колонны создают осевое усилие на рабочую колонну, направленное вверх, и превосходящее усилие (примерно 14-15 тонн) разрушения срезных элементов 10. В результате направляющие 8 по наклонным плоскостям 2 перемещаются низ, уменьшая габаритные размеры освобождающейся внутренней труболовки по диаметру, достаточному для извлечения освобождающейся внутренней труболовки из аварийной колонны. При этом отмечается снижение веса колонны, которое определяется по индикатору веса, находящимся на устье скважины. После чего освобождающуюся внутреннюю труболовку извлекают из скважины. Для повторного применения достаточно заменить срезные элементы 10.

Применение предлагаемой освобождающейся внутренней труболовки позволит расширить ее функциональные возможности, такие как работа в искривленных скважинах и на больших глубинах, со старыми аварийными колоннами большого диаметра с использованием возможности «расхаживания» при одновременном повышении надежности за счет возможности освобождения от аварийной колонны и увеличения количества технологических операций.