Устройство для удержания труб

 

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для удержания труб при проведении спускоподъемных операций в буровых скважинах под давлением, при проведении промывочных работ. Сущность изобретения: корпус с фланцем в нижней части выполняют из основания, нажимной гайки и крышки, соединенных между собой резьбой. В крышке и гайке имеются конусные расточки. В основании размещен гермеитизирующий узел, ниже него выполнен боковой отвод. При спуске труб клинья, связанные своими хвостовиками с подпружиненным относительно гайки кольцом, размещают в конусной расточке крышки для удержания в случае их выброса, а при подъеме переставляют в конусную расточку гайки. Между пружиной и гайкой установлена упорная шайба. В кольце и шайбе выполнены наружные радиальныне Т-образные прорези под ответные хвостовики клиньев. Кольцо и шайба установлены зеркально друг к другу. В верхней части клиньев имеются скосы для взаимодействия с муфтами труб. Клинья взаимодействуют с трубами в режиме проскальзывания. При подъеме труб устройство может выполнять функцию спайдера. 4 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к нефтегазодобыче, и может быть использовано для удержания труб при проведении спуско-подъемных операций в буровых скважинах под давлением.

Известно устройство для удержания труб, содержащее установленные в корпусе клинья с возможностью радиального перемещения, синхронного осевого перемещения и взаимодействия с верхней и нижней внутренними сходящимися конусными расточками [1] Известное устройство обеспечивает захват и удержание труб как при их спуске, так и при подъеме, в скважинах под давлением, однако характеризуется сложностью конструкции, т.к. в нем имеется привод принудительного перемещения клиньев.

Известно устройство для удержания труб, содержащее корпус с фланцем в нижней части и внутренней конусной расточкой в верхней части, клинья, размещенные в конусной расточке корпуса и установленные в подпружиненном относительно корпуса кольце с возможностью радиального перемещения относительно последнего и с возможностью синхронного осевого перемещения совместно с кольцом [2] Недостатком устройства является сложность конструкции, обусловленная наличием привода принудительного опускания клиньев, без которого невозможно обеспечить пропуск муфт труб при их спуске в скважину. Кроме того, известное устройство не обеспечивает герметизацию устья скважины, например, в случае вскрытия нефтяной или газовой пачки в лифтовой колонне при проведении промывочных работ в процессе ликвидации пробок.

В основу настоящего изобретения положена задача упрощения конструкции и повышения надежности работы устройства для удержания труб.

Технический результат обусловлен также появлением возможности герметизации кольцевого зазора при проведении промывочных работ, например, в лифтовой колонне.

Поставленная задача решается тем, что устройство для удержания труб, содержащее корпус с фланцем в нижней части и внутренней конусной расточкой в верхней части, клинья, размещенные в конусной расточке корпуса и установленные в подпружиненном относительно корпуса кольца с возможностью радиального перемещения относительно последнего и с возможностью синхронного осевого перемещения совместно с ним, снабжено упорной шайбой и герметизирующим узлом, корпус выполнен в виде основания, нажимной гайки и крышки последовательно расположенных и связанных между собой с возможностью разборки и регулирования своих положений по высоте друг относительно друга, упорная шайба выполнена в виде взаимозаменяемого с подпружиненным относительно корпуса кольцом кольца, установленного между пружиной и нажимной гайкой зеркально ему, герметизирующий узел размещен в основании, внутренняя конусная расточка выполнена в крышке, фланец на основании, при этом клинья в верхней части имеют внутренние скосы, в нажимной гайке выполнена внутренняя конусная расточка, обратная внутренней конусной расточке крышки, а клинья выполнены с возможностью перестановки в упорную шайбу и размещения в конусной расточке нажимной гайки.

Достижение технического результата способствует также выполнению бокового отвода в основании ниже герметизирующего узла, что при простоте конструкции повышает монтажеспособность устройства, поскольку оно единым блоком может монтироваться на фонтанную арматуру, а необходимость в промывочной головке отпадает.

В частных случаях выполнения устройства герметизирующий узел может быть выполнен в виде уплотнителя, размещенного между верхней и нижней опорными шайбами, манжет, установленных между нижней опорной шайбой и основанием, и буксы, установленной на верхней опорной шайбе с возможностью взаимодействия с нажимной гайкой, подпружиненное кольцо и упорная шайба могут иметь наружные радиальные Т-образные прорези, клинья Т-образные хвостовики, размещенные в упомянутых Т-образных прорезях подпружиненного кольца, или упорной шайбы, а основание, нажимная гайка и крышка связаны между собой резьбовыми соединениями.

На фиг.1 показан общий вид устройства, продольный разрез; на фиг.2 клин, вид с тыльной стороны; на фиг.3 подпружиненное кольцо, вид сверху; на фиг.4 сечение по А-А на фиг.3, совмещенное с видом на Т-образную прорезь.

Устройство содержит корпус, выполненный в виде основания 1, нажимной гайки 2 и крышки 3, последовательно расположенных и связанных между собой с возможностью разборки и регулирования своих положений по высоте друг относительно друга. Это достигается за счет резьбовых соединений. В нижней части основания 1 выполнен фланец 4 с резьбовыми отверстиями 5 под шпильки (не показаны) для соединения с фланцем 6 фонтанной арматуры. Между фланцами 4 и 6 расположено уплотнительное кольцо 7. В верхней части корпуса в крышке 3 выполнена внутренняя конусная расточка 8. В нажимной гайке 2 выполнена аналогичная конусная внутренняя расточка 9, обратная конусной расточке 8 крышки 3. Клинья 10 размещены в конусной внутренней расточке 8 крышки 3 и установлены в подпружиненном пружиной 11 относительно корпуса (нажимной гайки 2) кольце 12 с возможностью радиального перемещения относительно последнего и с возможностью синхронного осевого перемещения совместно с ним. Такое перемещение клиньев 10 может быть обеспечено, например, за счет выполнения в кольце 12 наружных радиальных Т-образных прорезей 13, у клиньев 10 ответных Т-образных хвостовиков 14 и размещения одних в других. Клинья 10 в верхней части имеют скосы 15 и вместе с кольцом 12 при спуске труб устанавливаются, как показано на фиг. 1. При подъеме труб клинья 10 переставляются в упорную шайбу, которая выполнена в виде кольца 16, взаимозаменяемого с кольцом 12, связывающим клинья 10, и установленного зеркально ему. В основании 1 ниже герметизирующего узла выполнен боковой отвод в виде резьбового отверстия 17 под патрубок (не показан). Сам герметизирующий узел выполнен в виде уплотнителя 18, размещенного между верхней и нижней опорными шайбами 19, 20, манжет 21, установленных между нижней опорной шайбой 20 и основанием 1 и буксы 22, установленной на верхней опорной шайбе 19 с возможностью взаимодействия с нажимной гайкой 2.

Устройство работает следующим образом. При необходимости спуска труб на фланец 6 фонтанной арматуры монтируется устройство, как показано на фиг.1. Спуск труб может осуществляться, например, установкой для ремонта скважин, оборудованной мачтой с талевой системой, захватным механизмом, насосным блоком и средствами для свинчивания развинчивания труб. Клинья 10 не препятствуют спуску труб, очередная муфта, взаимодействуя со скосами 15 клиньев 10, опускает и раздвигает их, после чего они под действием пружины 11 вновь смыкаются и взаимодействуют с трубой в режиме проскальзывания.

Обратный поток прокачиваемой по трубам жидкости отводится через боковой отвод. Плотность прижатия уплотнителя 18 к трубам регулируется нажимной гайкой 2. В случае вскрытия нефтяной или газовой пачки в лифтовой колонне и возникновения в результате этого повышенного давления выброс труб будет предотвращен, т.к. подъему труб будут препятствовать клинья 10. Устройство может работать и при постоянном повышенном давлении в скважине, при этом установка должна быть оборудована механизмом принудительного спуска труб.

При необходимости подъема труб крышка 3 отвинчивается, клинья 10 извлекаются из кольца 12, переставляются в кольцо 16 и размещаются во внутренней конусной расточке 9 нажимной гайки 2. После этого крышка 3 завинчивается и поджимает кольцо 12. Теперь клинья 10 не препятствуют подъему труб и устройство может выполнять функцию спайдера. Усилие поджатия клиньев 10 регулируется крышкой 3.

Использование изобретения позволяет упростить конструкцию устройства для удержания труб и повысить надежность работы при проведении промывочных работ.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДЕРЖАНИЯ ТРУБ, содержащее корпус с фланцем в нижней части и внутренней конусной расточкой в верхней части, клинья, размещенные в конусной расточке корпуса и установленные в подпружиненном относительно корпуса кольце с возможностью радиального перемещения относительно последнего и синхронного осевого перемещения совместно с ним, отличающееся тем, что оно снабжено упорной шайбой и герметизирующим узлом, корпус выполнен в виде основания, нажимной гайки и крышки, последовательно расположенных и связанных между собой с возможностью разборки и регулирования своих положений по высоте друг относительно друга, упорная шайба выполнена в виде взаимозаменяемого с подпружиненным относительно корпуса кольцом кольца, установленного между пружиной и нажимной гайкой зеркально ему, герметизирующий узел размещен в основании, внутренняя конусная расточка выполнена в крышке, фланец на основании, при этом клинья в верхней части имеют внутренние скосы, в нажимной гайке выполнена внутренняя конусная расточка, обратная внутренней конусной расточке крышки, а клинья выполнены с возможностью перестановки в упорную шайбу и размещения в конусной расточке нажимной гайки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в основании ниже герметизирующего узла выполнен боковой отвод.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что герметизирующий узел выполнен в виде уплотнителя, размещенного между верхней и нижней опорными шайбами, манжет, установленных между нижней опорной шайбой и основанием, и буксы, установленной на верхней опорной шайбе с возможностью взаимодействия с нажимной гайкой.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подпружиненное кольцо имеет наружные радиальные Т-образные прорези, а клинья выполнены с Т-образными хвостовиками, размещенными в упомянутых Т-образных прорезях подпружиненного кольца.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что основание, нажимная гайка и крышка связаны между собой резьбовыми соединениями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4