Захватный элемент скважинного ловителя

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к ловителям, использующимся при ликвидации аварий в бурении и при подземном ремонте скважин. Захватный элемент скважинного ловителя выполнен в виде цанги. В ножках цанги выполнены шелевидные отверстия, ориентированные по оси цанги. Наружная поверхность плашек цанги выполнена в форме тора. Внутренняя зубчатая поверхность плашек цанги образует конус. Использование изобретения снижает число поломок цанги путем уменьшения изгибающих нагрузок, воздействующих на цангу, и путем повышения стойкости ножек цанги к изгибающим нагрузкам. 4 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к ловителям, использующимся при ликвидации аварий в бурении и при подземном ремонте скважин.

Известен захватный элемент ловителя в виде плоских пружин, закрепленных изнутри на цилиндрическом корпусе [1].

Недостатком его является то, что захват и удержание ловимого объекта возможны только при наличии на его поверхности уступа, в который могли бы упираться пружины. Захват и удержание объектов, имеющих гладкую поверхность, таким захватным элементом невозможен.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является захватный элемент ловителя в виде цанги [2], которая обеспечивает захват объектов за гладкую поверхность.

Промысловый опыт эксплуатации ловителей показывает, что такая цанга часто выходит из строя из-за поломки ножек. При этом, как правило, становится невозможен захват ловимого объекта. Кроме того, создается опасность заклинивания упавшими в скважину обломками цанги движущегося в скважине инструмента как в момент проведения ловильных работ, так и при последующих операциях.

Целью изобретения является снижение числа поломок цанги путем уменьшения изгибающих нагрузок, воздействующих на цангу, и путем повышения стойкости ножек цанги к изгибающим нагрузкам.

Поставленная цель достигается тем, что в ножках цанги выполняются щелевидные отверстия, ориентированные по оси цанги, наружная поверхность плашек цанги выполняется в форме тора, а внутренняя зубчатая поверхность образует конус.

Новым в устройстве цанги является то, что ножки цанги имеют щелевидные отверстия, наружная поверхность плашек цанги - тороидальная, а внутренняя зубчатая поверхность цанги - коническая. Такое выполнение цанги скважинного ловителя повышает стойкость ножек цанги к изгибающим нагрузкам.

Кроме того, отмеченные особенности обеспечивают исключение поломок цанги на этапе захвата ловимого объекта и предотвращение утери плашек при образовании трещины в ножках цанги на этапе входа ловимого объекта в цангу. Все это в целом практически исключает вероятность отказа цанги в работе. Поэтому можно сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображена предлагаемая конструкция цанги. Как видно из фиг. 1 предлагаемая цанга скважинного ловителя состоит из плашек 1, переходящих в ножки 2, и далее - в связующее кольцо 3. Ножки и плашки цанги образованы щелевидными отверстиями 4, количество которых соответствует количеству ножек (плашек). При этом каждая ножка цанги имеет ряд щелевидных отверстий 5, протяженностью от основания плашки 1 до связующего кольца 3. Наружная поверхность плашек цанги имеет форму тора, а внутренняя зубчатая поверхность - коническая. В процессе работы цанга входит в зацепление с ловильным объектом 6.

Устройство работает следующим образом.

В процессе работы цанги выделим два этапа, которые изображены на фиг. 2-4: первый этап - вход ловимого объекта в цангу и второй - захват ловимого объекта цангой.

На первом этапе работы (фиг. 2) ножки 2 цанги 1 раскрываются и ловимый объект 6 входит внутрь цанги. Происходит зацепление ловимого объекта 6 с цангой. При этом на ножки 2 цанги действует изгибающая нагрузка. Соответствующие эпюры Q и M показаны на фиг. 2 справа. При возникновении в любом месте ножки 2 цанги трещины последняя при своем развитии находит выход в ближайшем щелевидном отверстии 4. При этом не происходит утери плашки 1, т. к. в работе участвуют оставшиеся в целости части ножки 2 цанги, и работоспособность цанги, в целом, сохраняется.

На втором этапе работы (фиг. 4), как и на первом этапе при несоосном расположении ловимого объекта 6 и корпуса ловителя цанги, касание ловимого объекта 6 с внутренней зубчатой поверхностью плашек благодаря ее конусности происходит по цилиндрической поверхности, которой на фиг. 3 соответствует прямая BC. На внутреннюю поверхность плашек 1 при этом действует распределенная нагрузка. Касание наружной поверхности плашек 1 корпусом ловителя благодаря тороидальной форме поверхности плашек происходит по кольцевой линии, которой на фиг. 3 соответствует точка A. Причем тороидальная поверхность должна быть ориентирована таким образом, чтобы точка A лежала на равном удалении от точек B и C, благодаря чему сила R и распределенная нагрузка q_R, возникающие при захвате ловимого объекта 6 цангой предлагаемой конструкции, не вызывают дополнительных по сравнению с первым этапом работы (фиг. 2) нагрузок на ножки 2 цанги, так как R=q_R·S где S - площадь действия нагрузки q_R, а направление действия R и q_R - противоположно.

Схема нагружения эпюры Q и M для этого случая показаны на фиг. 3 справа. Из них видно, что новая форма плашки обеспечивает отсутствие каких-либо дополнительных, по сравнению с первым этапом работы, нагрузок на ножки цанги.

Рассмотрение работы цанги показывает, что предлагаемая конструкция скважинного ловителя повышает стойкость ножек цанги к изгибающим нагрузкам на первом этапе работы и полностью исключает возникновение изгибающих нагрузок на втором этапе работы.

Формула изобретения

Захватный элемент скважинного ловителя в виде цанги, содержащий плашки, ножки и связующее кольцо, отличающийся тем, что каждая ножка цанги имеет щелевидные отверстия, ориентированные по оси цанги, наружная поверхность плашек цанги имеет форму тора, а внутренняя зубчатая поверхность образует конус.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4