Комбинированный ловитель насосных штанг

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к ловильным инструментам, применяемым при ремонте нефтяных скважин. Ловитель содержит корпус, имеющий коническую поверхность и соединенный в верхней части с головкой, захват насосных штанг, упорный и опорный бурты на головке штанги, направляющую воронку. Захват выполнен в виде двух сменных плавающих по конусной поверхности корпуса плашек-сухарей под типоразмеры насосных штанг диаметром 25, 22 и 19 мм. Направляющая воронка имеет внутри коническую поверхность совместно с корпусом для обеспечения возможности отодвигания оборванного или отвернутого верхнего конца штанги от стенки эксплуатационной колонны и отцентрирования его. К головке ловителя подсоединены насосно-компрессорные трубы (НКТ) для спуска ловителя. Ловитель сконструирован по диаметру эксплуатационной колонны и имеет возможность пропускания сквозь свое проходное сечение насосных штанг, заклиненных в НКТ, а НКТ - в эксплуатационной колонне. Повышается надежность и увеличивается грузоподъемность. 5 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к ловильным инструментам, применяемым при ремонте нефтяных скважин, и используется для извлечения упавших или оторвавшихся насосно-компрессорных труб /НКТ/ с глубинно-насосными штангами на забой скважины, при этом оборванные или отвернувшиеся штанги находятся выше колонны НКТ.

Известен ловитель штанг плунжерного типа, предназначенный для ловли отвернувшихся или оборванных, но не прихваченных насосных штанг внутри насосно-компрессорных труб, и содержащий корпус со сквозным каналом, эксцентричный переводчик для присоединения к рабочей колонне, захватный элемент, выполненный в виде двурогой вилки, установленной в корпусе оси (Ловитель типа ЛШПМ2 /модели ЛШПМ2-73 и ЛШПМ2-89/ Амиров А.Д. и др. «Справочная книга по текущему и капитальному ремонту нефтяных скважин», - М.: Недра, 1979). Ловитель изготовляется по ТУ 3668-004-00217567-99 на ОАО «Ишимбайский машиностроительный завод» в Республике Башкортостан /адрес: 453204, Республика Башкортостан, г.Ишимбай, ул. Б.Хмельницкого, 2/.

При аварии /полет/ НКТ с насосными штангами на нефтяных скважинах нижняя часть НКТ после удара об искусственный забой скважины превращается в «спираль-макароны», при этом заклинивают как НКТ со штангами в эксплуатационной колонне, так и насосные штанги внутри колонны НКТ. Поэтому при подъеме данной заклиненной колонны НКТ с насосными штангами возникают нагрузки до 30 и более тонн.

Выше НКТ при данном типе аварии, как правило, находятся насосные штанги диаметром 25 или 22 мм.

Работы по извлечению заклиненных НКТ со штангами проводятся в пространстве эксплуатационной колонны.

Известен ловитель штанг универсальный ЛШУ, предназначенный для ловли штанг в колонне насосно-компрессорных труб с захватом /упором/ за элементы резьбового соединения - муфту, упорный и опорные бурты на головке штанги /модели ЛШУ 73-22-16 и ЛШУ 60-19-16/. Ловитель состоит из полого корпуса с цанговым захватом, к корпусу подсоединяется полуштанга с присоединительной резьбой Ш19. Ловитель изготовляется по ТУ 3668-005-00217567-99 на ОАО «Ишимбайский машиностроительный завод» в Республике Башкортостан /адрес: 453204, Республика Башкортостан, г.Ишимбай, ул. Б.Хмельницкого, 2/.

Недостатком известных вышеуказанных ловителей является невозможность использования их для ловли насосных штанг диаметром 25 мм, проведение ловильных работ только внутри насосно-компрессорных труб, ненадежность крепления цангового захвата, ловитель не пропускает тело штанги более 2 метров, присоединительная резьба штанг слабая - Ш19 и небольшая грузоподъемность - до 4-5,5 тонн.

Для извлечения аварийных НКТ и штанг необходимо приложить значительную осевую нагрузку, что не позволяет использовать данные ловители.

Известен ловитель насосных штанг (патент №2170327, М. кл. 7, Е 21 В 31/18, опубл. 10.07.2001), предназначенный для ловли штанг в колонне насосно-компрессорных труб и с захватом /упором/ за элементы резьбового соединения - муфту, упорный и опорные бурты на головке штанги с помощью цанги и содержащий корпус, переводник, цангу с перьями, расположенные в окнах корпуса. Переводник связан с корпусом посредством стержней. Стержни расположены с учетом пропуска между ними тела ловимой штанги. На наружной поверхности перьев выполнены уступы для взаимодействия с верхними кромками окон корпуса.

Данный ловитель является близким аналогом ловителей типа ЛШУ и отличается тем, что он удлинен за счет 2-х приваренных тонких стержней, которые соединяют головку с резьбой типа Ш19, Ш22 и корпус с цанговым захватом. Ловитель удлинен для пропуска сквозь него тела оборванной штанги.

Данная конструкция позволяет работать в скважинах с парафиносмолистыми отложениями, так как асфальтеносмолистые и парафиновые компоненты нефти свободно проходят через промежутки между стержнями как в осевом, так и в радиальном направлениях.

Недостатком известного ловителя является невозможность его использования для ловли насосных штанг диаметром 25 мм, проведение ловильных работ только внутри насосно-компрессорных труб, ненадежность крепления цангового захвата, присоединительная резьба штанг слабая - Ш19, Ш22 и небольшая грузоподъемность - до 4-5,5 тонн.

Известен ловитель насосных штанг (патент №2191246, опубл. 20.10.2002 г.), предназначенный для извлечения оставшейся в скважине колонны насосных штанг и для освобождения от захваченных штанг при невозможности их извлечения. Ловитель штанг содержит корпус, цангу, переводник с отверстиями. Корпус выполнен в виде трубы и присоединен к переводнику с одной стороны и к воронке - с другой. На внутренней стороне корпус имеет коническую поверхность, которая взаимодействует с конической наружной поверхностью цанги. На внутренней поверхности цанги нарезаны зубья по винтовой линии. На переводнике выполнены выступы, фиксирующие цангу от поворота относительно корпуса.

Недостатком известного ловителя является невозможность его использования для ловли насосных штанг диаметром 25 мм, невозможность извлечения штанги с длиной оборванного конца насосной штанги более 2-х метров - не пропускает тело штанги более 2-х метров, проведение ловильных работ только внутри насосно-компрессорных труб, ненадежность крепления цангового захвата, ненадежность работы ловителя в скважинах с парафиносмолистыми отложениями из-за забивки корпуса, присоединительная резьба штанг слабая - Ш19, поэтому небольшая грузоподъемность - до 4-5,5 тонн.

Известен ловитель (патент №1707183, М.кл. 5, Е 21 В 31/18, опубл. 23.01.1992 г.), предназначенный для извлечения труб, штанг и других инструментов. Ловитель содержит корпус с окнами и конический участок на внутренней поверхности. В полости корпуса расположены плашки с наклонными участками в верхней и нижней части их, плашки разведены пружиной. Над плашками расположена подпружиненная в осевом направлении нажимная втулка со стопорными элементами, расположенными в окнах корпуса. В нижней части нажимной втулки выполнены конические участки на наружной и внутренней поверхностях. Конический участок на внутренней поверхности нажимной втулки выполнен ответным наклонным участкам в верхней части плашек для взаимодействия с последними в рабочем положении.

Недостатком данного ловителя является достаточная сложность конструкции, имеющей три пружинных элемента. Кроме того, оси опорных элементов должны выдерживать значительное усилие подпружиненной нажимной втулки. В корпусе данного ловителя прорезаны окна для вывода стопорных элементов подпружиненной нажимной втулки, и этим нарушена целостность корпуса, поэтому ловитель обладает недостаточной грузоподъемностью при подъеме заклиненных штанг и насосно-компрессорных труб в эксплуатационной колонне. Кроме того, вывод стопорных элементов из окон корпуса может привести к заклиниванию ловителя в эксплуатационной колонне скважины. Нет надежного и качественного залавливания и извлечения тела оборванной штанги с длиной оборванного конца насосной штанги 1-2 и более метров, так как усилие зажима зависит от усилия, создаваемого пружиной над нажимной втулкой.

Известен /патент US 1728781, 1929, 6 с./ ловитель насосных штанг так называемого «шлипсового типа», в котором захват насосных штанг выполнен в виде плашек-сухарей, конструктивно представляющих «шлипс» - полая цилиндрическая закаленная втулка, снизу распиленная на 3 лепестка под 120 град., нижняя часть лепестков утолщена и изготовлена в виде плашек-сухарей, плавающих по конусной поверхности корпуса, корпус ловителя присоединен к насосно-компрессорным трубам. Ловитель насосных штанг сконструирован по диаметру насосно-компрессорных труб и обеспечивает пропускание через свое проходное сечение всей длины только верхней оторванной штанги.

Данный ловитель обеспечивает захват и пропускание сквозь себя только верхней оборванной штанги при условии расположения оборванной штанги по центру эксплуатационной колонны.

Недостатком данного ловителя является невозможность ловли отвернутых штанг, когда вверху расположена муфта или резьбовое соединение насосной штанги, невозможность пропускания любого количества штанг, невозможность центрирования верхней оборванной или оторванной штанги по центру эксплуатационной колонны. Данный ловитель не обладает максимальной грузоподъемностью, так как зацепляет только гладкую поверхность насосных штанг и при максимальной нагрузке может соскользнуть. Плашки-сухари ловителя закалены и тверды, поэтому при непопадании по центру возможен излом и выпадение обломленных плашек-сухарей, что усугубляет аварийную ситуацию. Ловитель сконструирован по диаметру НКТ, поэтому при расположение оборванного конца насосной штанги у стенки эксплуатационной колонны он не может ее отцентрировать и, наоборот, может загнуть насосную штангу.

Ближайшим аналогом является (патент US 3549187, 1970, 8 с.) комбинированный ловитель насосных штанг, содержащий корпус, состоящий из двух частей - верхней и нижней, каждая из которых имеет коническую поверхность и захват насосных штанг, выполненный в виде: в верхней части в виде плашек-сухарей /«шлипс»/, имеющих возможность осевого перемещения и в стороны от центра в конической поверхности корпуса /верхняя часть предназначена для захвата оборванного конца насосной штанги/ и в нижней части в виде цангового захвата, имеющего возможность осевого перемещения и в стороны от центра в конической поверхности корпуса и фиксирования под муфту, упорный и опорный бурты на головке насосной штанги /нижняя часть предназначена для захвата отвернутого конца муфты или резьбы насосной штанги/. Корпус ловителя соединен с головкой ловителя, к которой подсоединяется или насосная штанга, или кабель с проволокой.

Данный комбинированный ловитель предназначен для ловли оборванных или отвернутых насосных штанг в колонне насосно-компрессорных труб.

Недостатком данного ловителя является его достаточная сложность, он как бы состоит из двух ловителей для ловли оборванных и отвернутых насосных штанг. Возможность проведения ловильных работ только внутри насосно-компрессорных труб, ненадежность крепления «шлипсового» и цангового захвата, ненадежность работы ловителя в скважинах с парафиносмолистыми отложениями - забивают корпус, присоединительная резьба штанговая, поэтому небольшая грузоподъемность - до 4-5,5 тонн. Невозможность работы внутри эксплуатационной колонны скважины.

Задачей предлагаемого изобретения является проведение надежно и качественно работ внутри эксплуатационной колонны по подъему заклиненных в эксплуатационной колонне НКТ и насосных штанг, увеличение грузоподъемности ловителя до 35-40 т для поднятия заклиненных в эксплуатационной колонне НКТ со штангами и комплектации сменных плашек-сухарей под все типоразмеры штанг 25-22-19 мм.

Поставленная задача решается тем, что комбинированный ловитель насосных штанг, имеющий возможность пропускания сквозь свое проходное сечение насосных штанг, содержащий корпус, имеющий коническую поверхность и соединенный в верхней части с головкой, захват насосных штанг, выполненный в виде плашек-сухарей, имеющих возможность осевого перемещения и в стороны от центра в конической поверхности корпуса и фиксирования под муфту, упорный и опорный бурты на головке штанги, и направляющую воронку, имеющую внутри коническую поверхность для обеспечения возможности отодвигания оборванного или отвернутого верхнего конца штанги от стенки эксплуатационной колонны и отцентрирования его по центру корпуса, отличающийся тем, что захват насосных штанг выполнен в виде двух сменных плавающих по конусной поверхности корпуса плашек-сухарей под типоразмеры насосных штанг диаметром 25, 22 и 19 мм, направляющая воронка имеет внутри коническую поверхность совместно с корпусом, к головке ловителя насосных штанг присоединены насосно-компрессорные трубы (НКТ) для спуска ловителя насосных штанг, при этом ловитель насосных штанг сконструирован по диаметру эксплуатационной колонны, имеет возможность пропускания сквозь свое проходное сечение насосных штанг, заклиненных в НКТ, а НКТ - в эксплуатационной колонне.

В отличие от известных штанговых ловителей данный ловитель сконструирован по диаметру эксплуатационной колонны, на нем установлена направляющая воронка, позволяющая отодвинуть оборванный или отвернутый верхний конец штанги от стенки эксплуатационной колонны и отцентрировать его по центру корпуса ловителя. Проходное сечение ловителя позволяет пропускать сквозь себя любой диаметр и любое количество штанг, поэтому для данного типа ловителя не имеет значения, что находится сверху над аварийными НКТ - оборванный или отвернутый конец штанги (Фиг.1). В корпусе ловитель имеет коническую поверхность, по которой с возможностью осевого перемещения и вверх, и в стороны от центра двигаются - («плавают») плашки-сухари (гладкие). Захват штанг производится под муфту, упорный и опорные бурты на головке штанги с помощью плавающих по конусной поверхности корпуса ловителя плашек-сухарей, то есть обладает высокой степенью надежности.

На Фиг.2 изображен ловитель в позиции прохождения муфтового соединения штанги в корпусе ловителя при его движение вниз /спуск ловителя/. На Фиг.3 показан захват муфтового соединения штанг с помощью плавающих по конусной поверхности корпуса ловителя плашек-сухарей при движение ловителя вверх /подъем ловителя/. На Фиг.4 и Фиг.5 изображены в разрезе плавающие плашки-сухари (гладкие). Ловитель комплектуется тремя типоразмерами плашек-сухарей под все типоразмеры штанг 25-22-19 мм, при этом меняется только толщина стенки плашек-сухарей (Фиг.4 и Фиг.5). Плашки-сухари устанавливаются в ловитель по типоразмеру верхних насосных штанг, находящихся над НКТ.

Ловитель (Фиг.2 и Фиг.3) состоит из корпуса 4, соединенного в верхней части с головкой ловителя 3, в нижней части ловитель соединен с направляющей воронкой 5. Внутри корпуса 4 ловителя установлены два плашки-сухаря 6. Корпус ловителя 4 имеет коническую поверхность, по которой с возможностью осевого перемещения и вверх, и в стороны от центра двигаются - «плавают» плашки-сухари (гладкие) 6. К головке ловителя 3 присоединяются насосно-компрессорные трубы /НКТ/, на которых спускается ловитель. Направляющая воронка 5 совместно с корпусом 4 внутри имеют коническую поверхность, позволяющую отодвинуть верхний оборванный конец насосной штанги 2 или отвернутую насосную штангу 2 от стенки эксплуатационной колонны 1 и отцентрировать насосную штангу по центру корпуса ловителя 4. Корпус 4 соединен с головкой ловителя 3 и направляющей воронкой 5 резьбовыми соединениями. Ловитель работает следующим образом.

При спуске ловителя на насосно-компрессорных трубах верхний оборванный конец насосной штанги 2 или верхняя отвернутая насосная штанга 2 (Фиг.1) с помощью направляющей воронки 5 (Фиг.2) отодвигается от стенки эксплуатационной колонны скважины 1 и центрируется по центру корпуса ловителя 4 (Фиг.2). Насосная штанга входит в корпус ловителя 4, при этом муфтовое соединение насосной штанги отодвигает плашки-сухари (гладкие) 6 по конической поверхности внутри корпуса ловителя 4 в верхнее положение и в стороны (Фиг.2) и проходит сквозь корпус 4 и головку ловителя 3. После прохождения муфтового соединения насосной штанги 2 внутри корпуса 4 и головки ловителя 3 плашки-сухари (гладкие) 6 сползают по конической поверхности внутри корпуса в нижнее положение (Фиг.3) и при подъеме колонны насосно-компрессорных труб с ловителем вверх плашки-сухари 6 надежно фиксируются под муфтовом соединением насосной штанги 2, тем самым надежно захватывая штанги (Фиг.3). Так как, как правило, насосные штанги заклинены в НКТ, а НКТ в эксплуатационной колонне, то ловитель за насосные штанги поднимает всю конструкцию НКТ и насосных штанг на поверхность, обладая достаточной грузоподъемностью.

Предлагаемое решение позволит проводить надежно и качественно работы внутри эксплуатационной колонны по подъему заклиненных в эксплуатационной колонне НКТ и насосных штанг. Ловитель обладает максимальной грузоподъемностью 35-40 т, позволяющей поднять заклиненные в эксплуатационной колонне НКТ со штангами. Ловитель комплектуется сменными плашками-сухарями под все типоразмеры штанг 25-22-19 мм.

Комбинированный ловитель насосных штанг, имеющий возможность пропускания сквозь свое проходное сечение насосных штанг, содержащий корпус, имеющий коническую поверхность и соединенный в верхней части с головкой, захват насосных штанг, выполненный в виде плашек-сухарей, имеющих возможность осевого перемещения и в стороны от центра в конической поверхности корпуса и фиксирования под муфту, упорный и опорный бурты на головке штанги и направляющую воронку, имеющую внутри коническую поверхность для обеспечения возможности отодвигания оборванного или отвернутого верхнего конца штанги от стенки эксплуатационной колонны и отцентрирования его по центру корпуса, отличающийся тем, что захват насосных штанг выполнен в виде двух сменных плавающих по конусной поверхности корпуса плашек-сухарей под типоразмеры насосных штанг диаметром 25, 22 и 19 мм, направляющая воронка имеет внутри коническую поверхность совместно с корпусом, к головке ловителя насосных штанг присоединены насосно-компрессорные трубы (НКТ) для спуска ловителя насосных штанг, при этом ловитель насосных штанг сконструирован по диаметру эксплуатационной колонны, имеет возможность пропускания сквозь свое проходное сечение насосных штанг, заклиненных в НКТ, а НКТ - в эксплуатационной колонне.