Устройство для извлечения металлических предметов из скважины

 

Изобретение относится к капитальному ремонту газовых и нефтяных скважин и предназначено для ликвидации аварий, связанных с необходимостью извлечения металлических предметов из скважин. Цель - обеспечение надежности работы устройства за счет более эффективного использования рабочей поверхности захватной фрикционной втулки. Для этого последняя выполнена с технологическими выемками на нижнем рабочем торце, концентричноусИзобретени е относится к бурению, эксплуатации и производству капитального ремонта газовых и нефтяных скважин и предназначено для ликвидации аварий, связаиных с потерей подвижности колонны труб или их поломкой с оставлением в скважине элементов колонны труб и различных металлических предметов цилиндрической формы. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства. Поставленная цель достигается за счет более эффективного использования рабочей поверхности захватной фрикционной тановлена относительно промежуточной втулки и связана с ней шлицевым соединением . Устройство вводят в аварийную колонну , пока торец ее, ориентируемый опорным патрубком, размещенным на наружной поверхности корпуса, не входит в паз на рабочей поверхности фрикционной втулки. Вращение колонны бурильных труб с одновременным созданием определенного осевого усилия, направленного вниз, передается полому корпусу и через шлицевые соединения промежуточной втулке к захватной втулке, вместе с которой вращается фрезерная коронка. Происходит разогрев контактирующих поверхностей извлекаемой трубы и фрикционной втулки до темпе- , ратуры образования термопластического состояния металла. Увеличение осевого усилия приводит к внедрению нагретого металла торца аварийного обьекта в Т-образный паз на рабочей поверхности фрикционной втулки.5 ил. Ј втулки устройства, включающего полый корпус установленным на нем опорным патрубком . с конической поверхностью, упомянутую захватную фрикционную втулку , установленную с возможностью ограниченного осевого перемещения, зафиксированную в крайнем верхнем положении и имеющую коническую поверхность в нижней части, соответствующей конической поверхности опорного патрубка с углом конусности меньшим угла трения, фрезерную коронку, концентрично установленную относительно корпуса с возможностью взаимодействия ее нижнего торца с 00 о VJ 1ЧЭ

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 B 31/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4870287/03 (22) 01.10,90 (46) 23,04.93. Бюл. М 15 (75) А.А.Мамедов и И.И.Гасанов (56) Гасанов А.П. Аварийно-восстановительные работы в нефтяных и газовых скважинах. — М.: 1987, с. 69-74.

Авторское свидетельство СССР

N1714076,,кл. Е 21 В 31/00. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРЕДМЕТОВ ИЗ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к капитальному ремонту газовых и нефтяных скважин и предназначено для ликвидации аварий, связанных с необходимостью извлечения металлических предметов из скважин. Цель— обеспечение надежности работы устройства за счет более эффективного использования рабочей поверхности захватной фрикционной втулки. Для этого последняя выполнена с технологическими выемками. на нижнем рабочем торце, кон центрично усИзобретение относится к бурению, эксплуатации и производству капитального ремонта газовых и нефтяных скважин и предназначено для ликвидации аварий, связанных с потерей подвижности колонны труб или их поломкой с оставлением в скважине элементов колонны труб и различных металлических предметов цилиндрической формы, Цель изобретения — повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается за счет более эффективного использования рабочей поверхности захватной фрикционной

„„SLY„„1810721 А1 тановлена относительно промежуточной втулки и связана с ней шлицевым соединением. Устройство вводят в аварийную колонну, пока торец ее, ориентируемый опорным патрубком, размещенным на наружной поверхности корпуса, не входит в паз на рабочей поверхности фрикционной втулки. Вращение колонны бурильных труб с одновременным созданием определенного осевого усилия, направленного вниз, передается полому корпусу и через шлицевые соединения промежуточной втулке к захватной втулке, вместе с которой вращается фрезерная коронка. Происходит разогрев контактирующих поверхностей извлекаемой трубы и фрикционной втулки до температуры образования термопластического состояния металла. Увеличение осевого усилия приводит к внедрению нагретого металла торца аварийного объекта в T-образный паз на рабочей поверхности фрикционной втулки. 5 ил. втулки устройства, включающего полый корпус установленным на нем опорным патрубком. с конической поверхностью, упомянутую захватную фрикционную втулку, установленную с возможностью ограниченного осевого перемещения, зафиксированную в крайнем верхнем положении и имеющую коническую поверхность в нижней части, соответствующей конической поверхности опорного патрубка с углом конусности меньшим угла трения, фрезерную коронку, концентрично установленную относительно корпуса с возможностью взаимодействия ее нижнего торца с

1810721 верхним торцом захватной фрикционной втулки, и концентрично установленную на корпусе промежуточную втулку, связанную с захватной фрикционной втулкой и шлицевым соединением с корпусом, при этом на нижнем торце захватной фрикционной втулки выполнены технологические периферийный паз и отверстия, сама фрикционная втулка концентрично установлена относительно промежуточной втулки, которая установлена с воэможностью взаимодействия с верхним торцом опорного патрубка, расположенного на наружной поверхности корпуса.

Наличие технологических паза и отверстий на рабочей поверхности захватной фрикционной втулки обеспечивает надежный захват ловимого объекта как за счет образования сварного соединения, так и за счет заполнения выдавленным металлом торца ловимого объекта, образованного при относительном вращении захватной фрикционной втулки и торца ловимого объекта и одновременном осевом обжатии последних, технологического паза. Заполнение технологических отверстий, предусмотренных на рабочей поверхности фрикционной втулки, предотвращает прокручивание захваченного ловимого объекта во фрикционной втулке во время операции отворота аварийной колонны труб, в случае если захват образован за счет заполнения выдавленным металлом торца колонны труб технологического паза.

Благодаря предложенной конструкции устройства уменьшается диаметр самого устройства, расширяется диапазон ловимых труб и различных металлических предметов.

Большая площадь рабочего контакта соединения корпус — промежуточная втулка— фрикционная втулка обеспечивает высокую точность работы устройства. Отметим также простоту конструкции, минимальное, число составляющих его деталей, а также конфигурацию устройства с внутренней ориентацией, позволяющей вести ловильные работы при малых зазорах между извлекаемым металлическим предметом и стенкой скважины или обсадной колонны.

На фиг. 1 изображено устройство в сборе в транспортном положении; на,фиг, 2— сечение по А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение по Б — Б на фиг. 1; на фиг. 4 — инструмент в сборе после захвата ловимого предмета; на фиг. 5- то же, при освобождении от ловимого предмета. > стройство для извлечения металлических предметов из скважины ".îñòîèò из полого корпуса, верхняя часть которого выполнена в виде переводника для подсое5

55 динения к колонне бурильных труб; из промежуточной втулки 2, кинематически связанной своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью полого корпуса 1 соединением, обеспечивающим как передачу крутящего момента, так и свободное перемещение промежуточной втулки 2,по корпусу 1, и наружной. поверхностью — с внутренней поверхностью захватной фрикционной втулки 3 соединением под натягом, осуществляемым, к примеру, методом запрессовки; из упомянутой захватной фрикционной втулки 3, зафиксированной в крайнем верхнем положении, установленной с возможностью ограниченного осевого перемещения и имеющей внутренний цилиндрический канал, переходящий во внутреннее коническое отверстие; из фрезерной коронки 4, концентрично установленной относительно корпуса 1 с возможностью взаимодействия ее нижнего торца с верхним торцом захватной фрикционной втулки 3; из опорного патрубка 5, установленной на нижней части корпуса 1 и имеющей форму двустороннего конуса — нижнего и верхнего — с цилиндрическим пояском, причем верхний конус опорного патрубка 5 имеет конусность под внутреннее коническое отверстие захватной фрикционной втулки 3, а угол конуса меньше угла трения. Величина натяга в соединении промежуточной втулки 2 и захватной фрикционной втулки 3 должна обеспечивать удержание последней в транспортном поло>кении и при спуске устройства в скважину вплоть до соприкосновения торца аварийного объекта с рабочей поверхностью захватной фрикционной втулки 3. Рабочей поверхностью захватной фрикционной втулки 3 является ее нижний торец. Высота верхнего конуса опорного патрубка 5 больше высоты захватной фрикционной втулки 3. Диаметр цилиндрического пояска опорного патрубка 5 равен наружному диаметру основания захватной фрикционной втулки 3 для обеспечения беспрепятственного ввода устройства вовнутрь, например, асимметрично расположенной относительно ствола скважины аварийной колонны труб. Расстояние по оси между коническим отверстием захватной фрикционной втулки 3 и верхним конусом опорного патрубка 5 не менее длины цилиндрического канала первой, На рабочей поверхности захватной фрикционной втулки 3 выполнены технологические периферийный паз (например. Т-образный паэ) и отверстия.

Как известно,. при проведении ловильных работ устройство должно обеспечить

1810721

55 возможность выполнения следующих основных операций: — соединение устройства с трубной колонной, подлежащей извлечению из скважины; — подъем колонны труб; — в случае если целиком колонну поднять невозможно отворот части труб, которые поддаются отвороту, и их извлечение; — в случае если отвинтить трубы не представляется возможным, отсоединение ловильного инструмента и извлечение его из скважины.

Все эти операции могут быть выполнены с помощью предлагаемого устройства, которое работает следующим образом, Устройство на колонне бурильных труб опускают в скважину до места возникновения обрыва, вводят в аварийную колонну труб до тех пор, пока торец этой колонны, ориентируемый нижним конусом опорного патрубка 5 и наружной конической поверхностью захватной фрикционной втулки 3 не войдет в Т-образный паз на рабочей поверхности последней, После этого начинают вращать колонну бурильных труб, на которой закреплено устройство. и одновременно создают определенное осевое усилие, направленное вниз.

При этом вращение передается от колонны бурильных труб полому корпусу 1 и далее через наружное и внутреннее шлицевые соединения промежуточной втулки 2 захватной фрикционной втулке 3. Фрезерная коронка 4, вращаясь вместе с захватной фрикционной втулкой 3 и. упираясь на ее верхний торец, передает осевое усилие.

При трении торца извлекаемой трубы относительно вращающейся захватной фрикционной втулки 3 происходит разогрев контактирующих поверхностей до температуры образования термопластического состояния металла. При этом вращение прекращают и увеличивают осевое усилие, что способствует внедрению нагретого металла торца аварийного объекта в рабочую поверхность захватной фрикционной втулки 3 и заполнению им ее Т-образного паза и технологических отверстий.

После захвата фрикционной втулкой 3 извлекаемой трубы прикладывают осевое усилие вверх для извлечения колонны. При этом корпус 1, фрезерная коронка 4, промежуточная втулка 2, фиксируемая снизуопорным патрубком, перемещаются вверх до момента, когда внутренняя конусная поверхность фрикционной втулки 3 садится на верхний конус опорного патрубка 5. Расстояние по оси между этими конусными повер5

50 хностями больше длины цилиндрического канала фрикционной втулки 3, поэтому когда последняя садится на верхний конус опорного патрубка 5. фрикционная втулка 3 выходит из. зацепления с промежуточной втулкой 2. Так как угол конусных поверхностей деталей 3 и 5 выполнены одинаковыми и приняты меньшим угла трения, то данное конусное соединение будет самотормозящим.

Под действием направленного вверх осевого усилия производится подъем аварийной колонны труб.

В случае если под действием этого усилия не удаегся поднять колонну труб из скважины, производят отворот колонны по частям.

Для этого на малых оборотах производят вращение колонны бурильных труб с закрепленным на ней устройством.

Как упоминалось выше, конусное соединение между фрикционной втулкой 3 и опорным патрубком 5, является самотормозящим. Под действием приложенного до этого осевого усилия, направленного вверх, которое при подъеме составляет десятки тонн, натяг на конусных поверхностях значителен, что позволяет передавать крутящий момент для отворота аварийных труб с целью извлечения аварийного объекта по частям. При этом если захват ловимого объема произошел за счет заполнения нагретым металлом торца no-, следнего T-образного паза и технологических отверстий захватной фрикционной втулки 3, исключается прокручивание извлекаемой колонны труб во фрикционной втулке, В случае если произвести отворот также не удается, переходят к освобождению устройства для возможности извлечения его из скважины и выполнения дальнейших шагов по ликвидации аварий. Для этого устройство вновь опускают вниз. Так как торец извлекаемой колонны труб жестко захвачен фрикционной втулкой 3, то при этом они остаются неподвижными, а корпус 1, фрезерная коронка 4, опорный патрубок 5 перемещаются вниз до момента. когда венец фрезерной коронки 4 коснется верхнего торца фрикционной втулки 3. При этом промежуточная втулка 2 не входит обратно в шлицевое соединение с фрикционной втулкой 3 вследствие определенного смешения.

Опорный патрубок 5, перемещаясь вниз, выходит из конусного соединения с фрикционной втулкой 3. Благодаря такому расположению составных частей устройства при вращении .колойны бурильных труб крутя1810721 уу о1 ими щий момент передается лишь скрепленной с корпусом 1 фрезерной коронке 4, которая, вращаясь относительно неподвижной фрикционной втулки 3, производит фрезерование захвата и тем самым освобождает устройство от извлекаемой колонны труб.

Экономическая эффективность устройства заключается в повышении надежности его работы при ликвидации аварий, в расширении диапазона ловимых объектов и в малой стоимости устройства по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Устройство для извлечения металлических предметов из скважины, включающее полый корпус с установленным на нем опорным патрубком с конической поверхностью, захватную фрикционную втулку, установ-. ленную с возможностью ограниченного осевого перемещения, зафиксированную в крайнем верхнем положении и имеющую коническую поверхность под коническую поверхность опорного патрубка с углом конусности меньше угла трения, фрезерную воронку, концентрично установленную относительно корпуса с возможностью взаимодействия-ее нижнего торца с верхним

5 торцом захватной фрикционной втулки, и концентрично установленную на корпусе промежуточную втулку, связанную с захватной фрикционной втулкой и шлицевым соединением с корпусом, о тл и ч а ю щ е е с я

10 тем, что, с целью обеспечения надежности в работе устройства эа счет более эффективного использования рабочей поверхности захватной фрикционной втулки, захватная фрикционная втулка выполнена с техноло15 гическими выемками на нижнем рабочем торце, концентрично установлена относительно промежуточной втулки и связана с ней шлицевым соединением, при этом опорный патрубок размещен на наружной повер20 хности корпуса, а промежуточная втулка установлена с возможностью взаимодейст вия с верхним торцом опорного патрубка.

1830721

1810721

Фиг ф

Составитель А.Мамедов

Техред М.Моргентал

Редактор

Корректор И,Муска

Заказ 1438. Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101