освобождающаяся гидравлическая труболовка

Формула изобретения

Освобождающаяся гидравлическая труболовка, содержащая телескопический корпус с соединенными с возможностью ограниченного осевого перемещения внутренней частью и внешней частью с упорным торцом, цангу с установленным на ней разжимным кольцом, имеющим возможность ограниченного осевого перемещения вниз по выборке, ограниченной сверху конической поверхностью, и с возможностью упора разжимного кольца в положении разжима в упорный торец, отличающаяся тем, что цанга снабжена центральным сквозным каналом, в котором посредством срезного элемента установлено посадочное седло под сбрасываемый с устья шар, при этом цанга телескопически установлена с возможностью осевого перемещения во внутреннюю часть телескопического корпуса, причем внешняя часть телескопического корпуса сверху снабжена гидравлическим цилиндром, а внутренняя часть телескопического корпуса снабжена поршнем с рядом радиальных каналов снизу, которые образуют с гидравлическим цилиндром гидрокамеру, гидравлически соединенную с внутренним пространством колонны труб.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению и ремонту скважин, в частности к ловильному инструменту, предназначенному для захвата и извлечения из скважины оборванной части колонны труб.

Известна «Освобождающаяся механическая труболовка» (патент РФ №2086751, Е 21 В 31/20, 1997 г., опубл. БИ №22 от 10.08.1997 г.), состоящая из корпуса с окнами, в которых размещены перья подпружиненной цанги, и механизма вращения цанги, последний выполнен в виде втулки, жестко связанной с цангой и перьями и расположенной в корпусе между цангой и пружиной, при этом на наружной поверхности втулки выполнены пазы с выступами и скосами, в которых размещен винт, жестко связанный с корпусом.

Механизм освобождения данной механической труболовки позволяет производить захват и освобождение от аварийной колонны путем реверсивного перемещения труболовки относительно аварийной колонны без вращения.

Недостатками данной конструкции являются:

во-первых, высокая стоимость устройства, связанная со сложностью и с требованиями точности изготовления механизма освобождения;

во-вторых, низкая надежность при работе в сложных условиях ввиду возможности заполнения механизма освобождения отложениями парафина, смол, солей, продуктов коррозии и так далее;

в-третьих, невозможность воздействия на извлекаемую колонну труб знакопеременной осевой нагрузкой («расхаживанием») для ее срыва при прихватах или затяжках в скважине, так как это может привести к срабатыванию механизма освобождения.

Известна «Освобождающаяся механическая труболовка» (патент РФ №2182217, Е 21 В 31/18, опубл. БИ №13 от 10.05.2002 г.), состоящая из телескопического корпуса, содержащего подпружиненную цангу, при этом внутренние и внешние части корпуса также подружинены и имеют шлицевое соединение, на внутренней поверхности внешней части корпуса выполнены проточка и упорный торец, труболовка снабжена двумя разжимными кольцами, установленными на цанге и на внешней поверхности внутренней части корпуса с возможностью упора в положение разжима первого в упорный торец, а второго - в проточку соответственно, при этом цанга установлена с возможностью упора во внутреннюю часть корпуса.

Недостатками данной конструкции являются:

во-первых, невозможность воздействия на извлекаемую колонну труб знакопеременной осевой нагрузкой («расхаживанием») для ее срыва при прихватах и затяжках в скважине, так как это может привести к освобождению колонны извлекаемых труб от захвата цанги;

во-вторых, высокая стоимость устройства, связанная со сложностью изготовления шлицевого соединения, с большим количеством деталей и, как следствие, с большей металлоемкостью конструкции;

в-третьих, низкая надежность, так как разжимное кольцо цанги во внешней части корпуса находится в напряженном состоянии, что может привести к «закусыванию» в связи с тем, что разжимное кольцо выполняется из более твердого или закаленного материала, чем материал внешней части корпуса.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является «Освобождающаяся наружная труболовка» (патент РФ на полезную модель №40379, Е 21 В 31/18, опубл. БИ №25 от 10.09.2004 г.), содержащая телескопический корпус с соединенными с возможностью осевого перемещения внутренней частью и внешней частью с упорным торцом, цангу, два разжимных кольца, причем первое кольцо расположено на цанге с возможностью упора в положении разжима в упорный торец, при этом внешняя и внутренняя части телескопического корпуса зафиксированы между собой автоотцепом, срабатывающим при критической нагрузке, а внутренняя поверхность внешней части телескопического корпуса снизу снабжена выборкой, ограниченной сверху конической поверхностью, а сверху оснащена канавкой, причем до срабатывания автоотцепа первое и второе разжимные кольца расположены в выборке и канавке соответственно, при этом на наружной поверхности внутренней части телескопического корпуса выполнена проточка с возможностью взаимодействия со вторым разжимным кольцом после срабатывания автоотцепа.

Недостатками данной конструкции являются:

во-первых, при извлечении аварийного оборудования с помощью этой труболовки создаются большие осевые усилия, поскольку к весу рабочей колонны добавляется дополнительная критическая нагрузка, которую нужно создать для срабатывания автоотцепа, причем осевое усилие нужно создавать вверх, и чем глубже в скважине находится аварийное оборудование, тем больше необходимо осевое усилие, поэтому не любое грузоподъемное сооружение может справиться с этой задачей;

во-вторых, конструкция данной труболовки не позволяет промыть скважину и/или установить нефтяную ванну в ней, что в некоторых случаях необходимо для освобождения прихваченного оборудования.

Технической задачей изобретения является повышение работоспособности устройства и снижение нагрузок на оборудование в процессе работы, а также возможность промывки и/или установки кислотных ванн в скважине, в случае прихвата аварийного оборудования.

Указанная техническая задача решается предлагаемой освобождающейся гидравлической труболовкой, содержащей телескопический корпус с соединенными с возможностью ограниченного осевого перемещения внутренней частью и внешней частью с упорным торцом, цангу с установленным на ней разжимным кольцом, имеющим возможность ограниченного осевого перемещения вниз по выборке, ограниченной сверху конической поверхностью, и с возможностью упора разжимного кольца в положении разжима в упорный торец.

Новым является то, что цанга снабжена центральным сквозным каналом, в котором посредством срезного элемента установлено посадочное седло под сбрасываемый с устья шар, при этом цанга телескопически установлена с возможностью осевого перемещения во внутреннюю часть телескопического корпуса, причем внешняя часть телескопического корпуса сверху снабжена гидравлическим цилиндром, а внутренняя часть телескопического корпуса снабжена поршнем с рядом радиальных каналов снизу, которые образуют с гидравлическим цилиндром гидрокамеру, гидравлически соединенную с внутренним пространством колонны труб.

На фиг.1 изображена предлагаемая освобождающаяся гидравлическая труболовка в транспортном состоянии.

На фиг.2 изображена предлагаемая освобождающаяся гидравлическая труболовка после ее освобождения от прихваченного аварийного оборудования.

Освобождающаяся гидравлическая труболовка содержит телескопический корпус 1 (см. фиг.1) с соединенными с возможностью ограниченного осевого перемещения внутренней частью 2 и внешней частью 3 с упорным торцом 4. Цанга 5 концентрично установлена внутри внешней части 3 телескопического корпуса 1 и оснащена центральным сквозным каналом 6, в котором посредством срезного элемента 7 установлено посадочное седло 8 под сбрасываемый с устья шар 9 (см. фиг.2). Сверху цанга 5 телескопически соединена с возможностью осевого перемещения с внутренней частью 2 телескопического корпуса 1.

Разжимное кольцо 10 установлено на наружной поверхности цанги 5 с возможностью ограниченного осевого перемещения вниз по выборке 11, которая ограничена сверху конической поверхностью 12. В случае возникновения аварийной ситуации разжимное кольцо 10 в положении разжима попадает в упорный торец 4 внешней части 3 телескопического корпуса 1.

Внешняя часть 3 телескопического корпуса 1 сверху снабжена гидравлическим цилиндром 13. Внутренняя часть 2 телескопического корпуса 1 снабжена поршнем 14 с рядом радиальных каналов 15 снизу, которые образуют с гидравлическим цилиндром 13 гидрокамеру 16. Гидрокамера 16 гидравлически соединена с внутренним пространством колонны труб 17.

Несанкционированные перетоки рабочей жидкости исключаются с помощью уплотнительных колец 18, 19, 20.

Труболовка работает следующим образом.

Телескопический корпус 1 труболовки посредством муфты 21 присоединяется к колонне труб 17 (см. фиг.1) и спускается в скважину (на фиг. не показана), при этом цанга 5 имеет возможность свободного, ограниченного осевого перемещения в выборке 11 внешней части 3 телескопического корпуса 1. Для залавливания аварийного оборудования (например, аварийной колонны труб 22) труболовка с вращением опускается на верхний конец аварийной колонны труб 22 (на фиг.1 изображено условно). При необходимости одновременно с захватом аварийной колонны труб 22 производится промывка скважины промывочной жидкостью, подаваемой по колонне труб 17, и далее по центральному сквозному каналу 6 цанги 5.

При заходе внутрь труболовки верхний конец аварийной колонны труб 22 двигает цангу 5 вверх относительно внутренней части 2 телескопического корпуса 1, при этом разжимное кольцо 10 цанги 5 расположено в пределах выборки 11, а усилие сжатия разжимного кольца рассчитано таким образом, что оно способно воспринимать часть веса колонны труб 17 (примерно 5-7 т) благодаря контакту торца аварийной колонны труб 22 с нижним торцом цанги 5 (см. фиг.1), что фиксируется на поверхности по индикатору веса (на фиг.1 и 2 не показан). Затем приподнимают аварийную колонну труб 22. Цанга 5 захватывает аварийную колонну труб 22 за счет охвата цанги 5 снаружи конусом 23 внешней части 3 телескопического корпуса 1 (см. фиг.1). Далее, если аварийная колонна труб 22 не прихвачена, она извлекается на поверхность.

При затяжках или прихватах аварийной колонны труб 22 в скважине (на фиг.1 и 2 не показано) возможно ее «расхаживание» с усилием, не превосходящим вышеуказанное расчетное усилие сжатия разжимного кольца 10, при котором оно может, сжавшись, переместится вверх в упорный торец 4. При этом усилие вверх на аварийную колонну труб 22 передается при помощи охвата цангой 5, а вниз за счет расчетного усилия сжатия разжимного кольца 10, воспринимающего часть веса колонны труб 17.

При невозможности извлечения аварийной колонны труб 22 и наличии циркуляции устанавливают нефтяную ванну (на фиг.1 и 2 не показано) и вновь пытаются поднять аварийную колонну труб 22, и только в случае отрицательного результата бросают с устья скважины (на фиг.1 и 2) в колонну труб 17 шар 9 (см. фиг.2), который садится на посадочное седло 8 и перекрывает центральный сквозной канал 6 цанги 5. Затем в колонне труб 17 создают давление, которое через радиальные каналы 15 и гидрокамеру 16 воздействует на поршень 14, установленный в гидравлическом цилиндре 13. В результате этого поршень, жестко соединенный с внутренней частью 2 телескопического корпуса, увлекает его за собой, а тот в свою очередь тянет цангу 5.

Давление в гидрокамере 16 продолжают повышать и в определенный момент, когда давление, создаваемое на поршень, окажется выше усилия сжатия разжимного кольца 10, находящегося в выборке 11, разжимное кольцо 10 сожмется и по конической поверхности 12 выборки 11 выскочит из нее, и, попав в упорный торец 4, вновь разожмется.

Цанга 5 перестает взаимодействовать с конусом 22 внешней части 3 телескопического корпуса 1 благодаря упору разжимного кольца 10 в упорный торец 4. В результате цанга 5 соскальзывает с аварийной колонны труб 22, освобождая от нее труболовку. С целью предотвращения излива при подъеме колонны труб 17 ее приподнимают на 1-2 м и вновь создают в ней давление до тех пор, пока не разрушится срезной элемент 7 и посадочное седло 8 с шаром 9 упадут в скважину. После этого труболовку можно поднимать на поверхность.

Применение предлагаемой освобождающейся гидравлической труболовки позволит повысить работоспособность устройства при любой глубине расположения аварийного оборудования, а снижение нагрузок на грузоподъемное сооружение и оборудование позволит повысить их долговечность, кроме того, возможность промывки и/или установки нефтяных ванн в скважине в случае прихвата аварийного оборудования позволяет повысить успешность его извлечения, а это несомненно сэкономит время на ремонт скважины, а значит, снизит материальные и финансовые затраты.