Устройство для ликвидации аварий с колонной труб

 

Изобретение предназначено для ликвидации аварий, вызванных обрывом труб в скважине, и для освобождения колонны труб от прихвата одновременно. Цель - повышение эффективности ликвидации аварий за счет расширения технологических возможностей устройства. Для этого оно состоит из корпуса 1 с цилиндрической наружной поверхностью и фрикционным ловителем (ФЛ) 2. Он имеет наружную коническую поверхность и внутреннюю коническую полость 3 с углом Y 0°15 -0°30 , переходящую в сквозную цилиндрическую полость. В месте перехода конической полости на цилиндрическую выполнена кольцевая торовидная канавка 4. Нижний торец ФЛ 2 заканчивается зубчатой кромкой с резцами 5. В полости корпуса 1 установлена ограниченно подвижная в осевом направлении направляющая 6. В ее нижней части установлены сопло 7 и диафрагма 8, а в верхней части - щлицы 9. Цри работе устройства направляющая 6 погружается в обломанную трубу и в ней повышается давление. Колонну труб осаживают, ее нижний конец сжимается, давление резко возрастает, это приводит к разрыву диафрагмы 8. При этом ФЛ 2 подается вниз, обеспечивая фрикционное сцепление с трубой. 2 з. п. ф-лы, 2 ил. СП 5 - 3 4 1чЭ СО 4 СО ас I фиг. 2

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1294978 А1 цц 4 Е 21 В 23 00, 31/00, 31/107

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

3». 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,, 1

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3969924/22-03 (22) 13.08.85 (46) 07.03.87. Бюл. № 9 (71) Московский институт нефти и газа им. И. М. Губкина (72) Э. А. Акопов, В. И. Авилов, Л. Э. Акопов и Е. К. Юнин (53) 622.248 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 555221, кл. Е 21 В 23/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 935600, кл. Е 21 В 31/18, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ

АВАРИЙ С КОЛОННОЙ ТРУБ (57) Изобретение предназначено для ликвидации аварий, вызванных обрывом труб в скважине, и для освобождения колонны труб от прихвата одновременно. Цель повышение эффективности ликвидации аварий за счет расширения технологических возможностей устройства. Для этого оно состоит из корпуса 1 с цилиндрической наружной поверхностью и фрикционным ловителем (ФЛ) 2. Он имеет наружную коническую поверхность и внутреннюю коническую полость 3 с углом у = 0 15 — 0 30, переходящую в сквозную цилиндрическую полость. В месте перехода конической полости на цилиндрическую выполнена кольцевая торовидная канавка 4. Нижний торец

ФЛ 2 заканчивается зубчатой кромкой с резцами 5. В полости корпуса 1 установлена ограниченно подвижная в осевом направлении направляющая 6. В ее нижней части установлены сопло 7 и диафрагма 8, а в верхней части — шлицы 9. При работе устройства направляющая 6 погружается в обломанную трубу и в ней повышается давление.

Колонну труб осаживают, ее нижний конец сжимается, давление резко возрастает, это приводит к разрыву диафрагмы 8. При этом

ФЛ 2 подается вниз, обеспечивая фрикционное сцепление с трубой. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1294978

Изобретение относится к бурению глубоких скважин различного назначения (в том числе нефтегазовых) и может быть использовано для ликвидации аварий, вызванных обрывом (поломкой) труб в скважине, и для освобождения колонны труб от прихвата одновременно.

Целью его является повышение эффективности ликвидации аварий за счет расширения технологических возможностей устройства.

Сущность изобретения заключается в преобразовании поперечной энергии деформации колонны труб в фрикционные усилия сцепления ловителя с аварийной трубой, а продольной энергии деформации — в ударно-волновые воздействия на прихват при нарушении этой связи.

На фиг. 1 показано соотношение усилия посадки устройства и расцепления при угле конусности 1 18 (кривая 12), а при угле конусности 0 17 (кривая 1); на фиг. 2— конструкция предложенного устройства.

При малых углах конусности (О 15 —

0 30 ) в процессе взаимодействия конического ловителя с цилиндрической трубой при их осевом контакте, боковая сила распора обеспечивает радиальную деформацию цилиндрического участка и контакт происходит уже по поверхности, а не по линии.

В результате этого повышается эффективность процесса, так как сила расцепления кратно превышает фрикционную силу сцепления ловителя с трубой. Четко прослеживается тенденция увеличения силы расцепления обратно пропорционально конусности.

Устройство состоит из металлического корпуса 1 с цилиндрической наружной поверхностью и фрикционным ловителем 2 с наружной конической поверхностью и внутренней конической полостью 3 с углом у =

=0 15 — 0 30, переходящую в сквозную цилиндрическую полость. В месте перехода с конической полости на цилиндрическую выполнена кольцевая торовидная канавка 4.

Нижний торец фрикционного ловителя (гладкого колокола) 2 заканчивается зубчатой кромкой с резцами 5. В полости корпуса усгановлена с возможностью ограниченного осевого перемещения коническая направляющая 6. В нижней части направляющей 6 установлено гидравлическое соплоочклонитель 7 и разрывная сигнальная диафрагма 8. В верхней части направляющая 6 имеет шлицы 9. Корпус 1 соединяется с верхним переводником 10 при помощи резьбы 11.

Возможна компоновка без направляющей 6. Выполнение рабочей фрикционной части ловителя с углом конусности 0 15 —

0 30 из вязкого материала обязательно, так как при этом создаются наилучшие фрикционные возможности соединения цилиндр— конус (осуществляется напряженный фрикционный контакт не по линии, а по поверхности) .

5 !

О

25 зо

Ликвидация аварии с трубой и прихвата одновременно за один рейс инструмента с использованием одного устройства за счет обеспечения фрикционного контакта с аварийной трубой и возможностью ударноволнового воздействия на место прихвата и колонну труб заключается в следующем.

Оставшаяся в скважине аварийная часть колонны труб и сама оборванная труба из-за неустойчивости всей колонны прислонены одной стороной к стенке скважины. Поэтому, для осуществления контакта с аварийной трубой устройство должно иметь некоторую свободу радиального перемещения в скважине. С этой целью устройство должно спускаться в скважину с устройством типа шарнирного отклонителя (ОТС) . Соединение устройства с аварийной колонной может производиться как с телом аварийной трубы, так и с ее замком.

Разберем наиболее тяжелый случай улавливания аварийной трубы, когда труба сломана по середине тела и форма обрыва клиновидная или спиральная, а сама колонна прижата к стенке скважины и прихвачена.

В этом случае пропускают обломанный участок трубы внутрь устройства и трубу захватывают на замковую часть.

Для осуществления этой операции в скважину спускают полную компоновку устройства, т. е. с направляющей 6. Длина корпуса 1 на 1 м больше обломка трубы, оставшегося в скважине.

При достижении предполагаемого места нахождения «головы» обрыва в скважине восстанавливают циркуляцию и, после необходимой промывки скважины, устройство с промывкой и малым вращением допускается вниз. Благодаря реактивному моменту от боковой гидромониторной струи, истекающей из сопла-отклонителя 7, и наличию гибкой связи с основной колонной труб, устройство односторонне прижато к стенке скважины. Наружная коническая поверхность фрикционного ловителя (гладкого колокола) обеспечивает минимальный контакт его со стенкой скважины, исключает всевозможные осложнения для его вращательного и осевого движений. Направляющая 6 под действием гидравлической нагрузки находится в крайнем нижнем положении и выступает за срез рабочей части гладкого колокола, а колонна труб растянута.

При улавливании направляющая 6 погружается в полость обломанной трубы и в полости колонны труб повышается давление на 0,5 — 1,0 МПа. Затем в контакт входит внутренняя коническая полость гладкого колокола. В спускаемой колонне происходит рост давления, что сигнализирует о полном захвате аварийной трубы. Оператор, получив гидравлический сигнал, резко осаживает колонну труб с усилием посадки 50 †1 кН и тем самым вводит гладкий колокол в фрикционный контакт с телом улавливаемой тру1294978

1О

Формула изобретения

Зо

45 бы (или замком). При этом нижний конец колонны труб сжимается, а давление в колонне труб резко повышается до порыва сигнальной диафрагмы. Возникший импульс передается гладкому колоколу и он, пружиня как тонкостенная оболочка за счет кольцевой торовидной канавки 4, дополнительно подается вниз, увеличивая фрикционное сцепление с трубой. Вслед за этим, после паузы, производят натяжение всей колонны труб талевой системой буровой установки.

Если окажется, что инструмент в скважине удерживается однокомпонентным прихватом — только заклинкой или только прилипанием, то производится ударно-волновое воздействие на место прихвата. Для этого всю колонну труб натягивают осевой нагрузкой при помощи талевой системы. Колонна труб, в том числе и участок между верхней границей прихвата и устройством, растягивается и генерирует энергию деформации.

Натяжение колонны производится до нарушения фрикционной связи устройства с аварийной трубой. Освобожденный от связи с устройством нижний участок колонны труб импульсно сокращается и воздействует на место прихвата ударно-волновой нагрузкой, а затем и статически весом свободного участка колонны труб.

Затем тут же производится повторное соединение фрикционного ловителя (гладкого колокола) с трубой, натяжение колонны труб талевой системы и поворот всей колонны труб влево. Об освобождении инструмента от прихвата и ликвидации аварии судят по движению инструмента вверх без дополнительной нагрузки полным весом. Если прихват не ликвидируется с первого импульса, то операции повторяются. Усилия сцепления и расцепления, а также энергия воздействия на прихват могут изменяться в широких пределах.

В случае, если прихвата, оставшегося в скважине участка колонны труб, не было, а вес оставшейся в скважине колонны труб не превышает 300 кН, то подъем ее начинают сразу после первого соединения, проведя только необходимую промывку всего ствола скважины.

Если колонна прихвачена многокомпонентным прихватом или вес инструмента в скважине больше 300 кН и нет уверенности в прочности устройства, то отсоединяют (отворачивают) только аварийную трубу поворотом влево, проведя полный цикл нагрузок обычным инструментом с правой резьбой, и поднимают ее на поверхность.

Затем вновь спускают колонну труб без устройства, и соединяют колонну труб воедино и производят либо подъем всей колонны труб, либо мероприятия по ликвидации многокомпонентного сложного прихвата.

Операция по отвороту влево аварийной трубы «правым» инструментом проводится следующим образом. При спуске колонны труб с устройством производится крепление резьбовых замковых соединений повышенным моментом. Соединение с оборванной трубой проводится только осевой нагрузкой.

Поэтому докрепления нижележащих резьб в аварийной части колонны не происходит.

Для ослабления и снятия натяга резьбового соединения у аварийной трубы производят ударно-волновое воздействие и редла гаем ы м способом и затем отворот аварийной трубы влево под натяжением.

1. Устройство для ликвидации аварий с колонной труб, включающее цилиндрический корпус с фрикционным ловителем в нижней части, установленную в его полости коническую направляющую, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности ликвидации аварий за счет расширения технологических возможностей устройства, фрикционный ловитель выполнен в виде гладкого колокола с углом конусности 7 =

= 0 15 — 0 30, а в месте сопряжения его конической поверхности с цилиндрической корпуса выполнена кольцевая канавка, причем наружная поверхность в нижней части выполнена конусной, расширяющейся вниз.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кольцевая канавка выполнена торовидной формы.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что направляющая установлена в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения и выполнена с осевым каналом, перекрытым в нижней части диафрагмой, причем над последней в стенке направляющей расположено сопло.

1294978

Ч,кг

1бО

1Z

10 Zg Л 8 Z

Щ/г.1

Составитель И. Левкоева

Редактор Г. Волкова Техред И. Верес Корректор Л. Патай

Заказ 445/34 Тираж 533 Поди и сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугиская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4