Якорь механический

 

Изобретение относится к технике для добычи нефти и других полезных ископаемых, в частности представляет якорь механический для фиксации, например, насоса в обсадных трубах глубоких и наклонных скважин. Якорь механический содержит корпус, выполненный в виде нескольких цилиндрических поверхностей, эксцентричных относительно оси насосно-компрессорных труб, на которых подвешен якорь, и закрепленных на корпусе в винтовых пазах тел заклинивания, которые выполнены в виде подпружиненных шариков, зафиксированных в исходном положении фиксаторами, освобождающими шарики при опускании якоря в скважину под действием факторов окружающей среды, например под воздействием повышенной температуры или давления пластовой жидкости. Изобретение позволяет повысить надежность фиксации якоря в скважине. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к технике для добычи нефти и других жидких полезных ископаемых, может быть использовано в качестве стопорной муфты для фиксации насоса, откачивающего пластовую жидкость, в обсадных трубах, особенно в глубоких и наклонных скважинах, а также для предупреждения произвольного скручивания насосно-компрессорных труб.

Известен якорь плашкового типа, принятый за прототип, в состав которого входит корпус с резиновой трубкой и тела заклинивания в виде плашек. Данный якорь подвергается избыточному внутреннему давлению жидкости, действующему на резиновую трубку, которая нажимает на плашку и прижимает их к обсадной трубе (Чичеров Л.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы.- М.: Недра, 1983, с. 25).

Недостатком данного якоря является сложность его конструкции и ненадежность системы управления из-за наличия в его составе резиновых трубок, малая несущая способность якоря из-за ограничения по давлению жидкости, действующему на резиновую трубку, и большая стоимость из-за нетехнологичности конструкции и наличия в ее составе герметичных стыков деталей.

Задачей изобретения является упрощение конструкции якоря, повышение надежности его работы и снижение стоимости якоря.

Поставленная задача решается тем, что корпус выполнен в виде нескольких цилиндрических поверхностей, эксцентричных относительно оси насосно-компрессорных труб, на которых подвешен якорь, причем на корпусе закреплены накладки, имеющие винтовые пазы, в которых расположены подпружиненные тела заклинивания, выполненные в виде шариков, причем в исходном положении якоря шарики закреплены фиксаторами, освобождающими последние при опускании якоря в скважину под действием факторов окружающей среды при воздействии пластовой жидкости или повышенной температуры в скважине.

Так, в первом варианте конструкции якоря фиксаторы приклеены к деталям якоря при помощи клея, растворимого в пластовой жидкости.

Второй вариант конструкции якоря предусматривает фиксаторы, в конструкции которых использован материал, растворимый в пластовой жидкости. Третий вариант якоря предполагает использование в конструкции фиксаторов материала, размокаемого в пластовой жидкости с одновременным уменьшением его механической прочности. Четвертый вариант якоря предусматривает фиксаторы, в конструкции которых использован легкоплавкий материал. Пятый вариант якоря предполагает использование фиксаторов, выполненных в виде биметаллических пластин.

Сопоставительный анализ заявляемого решения и прототипа показывает наличие следующих новых отличительных признаков, характеризующих уровень изобретения: - выполнение корпуса якоря в виде нескольких цилиндрических поверхностей, эксцентричных относительно оси насосно-компрессорных труб, на которых подвешен якорь, что позволяет получить стопорную муфту простой и более технологичной конструкции с большой несущей способностью и постоянным углом заклинивания шариков, при этом повысится надежность фиксации якоря в обсадных трубах при большом диапазоне изменений их внутренних диаметров и уменьшится стоимость якоря; - оснащение якоря накладками с винтовыми пазами для подпружиненных шариков, что позволяет немедленно с момента начала работы насоса ввиду появления крутящего момента надежно зафиксировать корпус насоса относительно обсадных труб при помощи заклинивающихся шариков, а для расклинивания шариков достаточно начать подъем якоря; - оснащение якоря фиксаторами, удерживающими в исходном положении шарики от контакта с внутренней поверхностью обсадных труб и освобождающими шарики при опускании якоря в скважину под действием факторов окружающей среды, в частности при воздействии на фиксаторы или элементы их крепления к якорю пластовой жидкости или повышенной температуры в скважине, что позволяет упростить конструкцию якоря, исключив из нее систему управления телами заклинивания, повысить надежность и уменьшить стоимость якоря.

Указанные новые отличительные признаки и достигаемый технический результат позволяет считать предложенную конструкцию якоря механического соответствующей изобретательскому уровню.

На фиг. 1 изображен якорь механический внутри обсадной трубы в рабочем положении; на фиг. 2 дан поперечный разрез А-А якоря механического, расположенного внутри обсадной трубы в рабочем положении (на обоих чертежах фиксаторы условно не показаны); на фиг. 3 дан поперечный разрез Б-Б якоря механического, расположенного внутри осадной трубы в исходном положении с фиксатором, приклеенным к накладке якоря; на фиг. 4 дан местный вид на якорь механический в исходном положении с фиксатором, в конструкции которого использован материал, растворимый в пластовой жидкости; на фиг. 5 дан местный вид на якорь механический в исходном положении с фиксатором, в конструкции которого использован материал, размокаемый в пластовой жидкости с одновременным уменьшением его механической прочности; на фиг. 6 дан местный вид на якорь механический в исходном положении с фиксатором, в конструкции которого использован легкоплавкий материал; на фиг. 7 дан местный вид на якорь механический в исходном положении с фиксатором, выполненным в виде биметаллической пластины.

Якорь механический содержит корпус 1, на котором винтами 2 закреплены накладки 3, имеющие винтовые пазы 4, внутри которых расположены пружины 5 с шариками 6, в рабочем положении касающиеся внутренней поверхности обсадной трубы 7, а в исходном положении удерживаемые в первом варианте конструкции фиксаторами 8, приклеенными клеевыми швами 9 к якорю, во втором варианте конструкции фиксаторами 10, помещенными в гнезда 11, в третьем варианте конструкции ленточными фиксаторами 12, закрепленными на штырьках 13, расположенными в углублениях 14 с прорезями 15, в четвертом варианте конструкции фиксаторами 16, помещенными в гнезда 17, в пятом варианте конструкции фиксаторами 18 в виде биметаллических пластин, закрепленными винтами 19 в пазах 20.

Якорь механический работает следующим образом. При включении насоса якорь механический, соединенный с ним, удерживает корпус насоса от проворачивания при помощи подпружиненных шариков 6, которые при наличии крутящего момента, действующего на корпус 1, немедленно заклиниваются между эксцентриковыми поверхностями последнего и внутренней поверхностью обсадной трубы 7, перемещаясь при этом вдоль винтовых пазов 4 в накладках 3 по окружности в горизонтальной плоскости и одновременно снизу вверх, для расклинивания шариков необходимо начать подъем якоря механического. В исходном положении шарики удерживаются от контакта с внутренней поверхностью обсадной трубы 7 при помощи соответствующих фиксаторов, освобождающих последние под действием факторов окружающей среды в скважине, например при воздействии пластовой жидкости или повышенной температуры в скважине. В частности, в первом варианте конструкции шарики 6 удерживаются в исходном положении фиксаторами 8, приклеенными к накладкам 3 клеевыми швами 9, которые при опускании якоря механического в скважину растворяются в пластовой жидкости, при этом фиксаторы 8 под действием подпружиненных шариков 6 перемещаются вдоль винтовых пазов 4, обеспечивая последним возможность контакта с внутренней поверхностью обсадной трубы 7.

Во втором варианте конструкции в исходном положении якоря механического фиксаторы 10 помещаются в гнезда 11 накладок 3 и удерживают шарики 6. После опускания якоря механического в скважину вследствие контакта фиксаторов 10 с пластовой жидкостью последние растворяются в ней, освобождая путь шарикам 6.

В третьем варианте конструкции в исходном положении ленточные фиксаторы 12 закрепляются на штырьках 13, расположенных в углублениях 14, сообщающихся посредством прорези 15 с винтовыми пазами 4, и удерживают шарики 6. После опускания в скважину материал ленточных фиксаторов 12 размокает в пластовой жидкости, при этом уменьшается его механическая прочность, и подпружиненные шарики 6 разрывают ленточные фиксаторы 12, перемещаясь далее по винтовым пазам 4 до касания с внутренней поверхностью обсадной трубы 7.

В четвертом варианте конструкции при изготовлении фиксаторов 16, устанавливаемых в гнезда 17 и в исходном положении удерживающих шарики 6, использован легкоплавкий материал, который при опускании якоря механического в скважину под действием повышенной температуры окружающей среды расплавляется, освобождая путь шарикам 6.

В пятом варианте конструкции фиксаторы 18 выполнены в виде биметаллических пластин и закреплены винтами 19 в пазах 20, выполненных в накладках 3, и в исходном положении удерживают шарики 6 от контакта с внутренней поверхностью обсадной трубы 7, после опускания якоря механического в скважину под действием повышенной температуры биметаллические пластины фиксаторов 18 изогнутся, освобождая путь шарикам 6, которые переместятся под действием пружин 5 до упора во внутреннюю поверхность обсадной трубы 7.

Формула изобретения

1. Якорь механический, содержащий корпус и тела заклинивания, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде нескольких цилиндрических поверхностей, эксцентричных относительно оси насосно-компрессорных труб, на которых подвешен якорь, причем на корпусе закреплены накладки, имеющие винтовые пазы, в которых расположены подпружиненные тела заклинивания, выполненные в виде шариков, причем в исходном положении якоря шарики закреплены фиксаторами, освобождающими последние при опускании якоря в скважину под действием факторов окружающей среды, например, при воздействии пластовой жидкости или повышенной температуры в скважине.

2. Якорь механический по п.1, отличающийся тем, что фиксаторы приклеены к деталям якоря при помощи клея, растворимого в пластовой жидкости.

3. Якорь механический по п.1, отличающийся тем, что в конструкции фиксаторов использован материал, растворимый в пластовой жидкости.

4. Якорь механический по п.1, отличающийся тем, что в конструкции фиксаторов использован материал, размокаемый в пластовой жидкости с одновременным уменьшением его механической прочности.

5. Якорь механический по п.1, отличающийся тем, что в конструкции фиксаторов использован легкоплавкий материал.

6. Якорь механический по п.1, отличающийся тем, что фиксаторы выполнены в виде биметаллических пластин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7