Захват для спускоподъемных операций насосно-компрессорных труб на скважинах с наклонным устьем
Владельцы патента RU 2387795:
Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (RU)
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам захвата, предназначенным для использования в процессе ремонта наклонно направленных и горизонтальных скважин. Техническим результатом является повышение надежности работы устройства, а также снижение габаритов и веса с возможностью центрирования насосно-компрессорных труб относительно оси наклонного устья скважины. Захват содержит корпус, оснащенный снизу губками, разделенными радиальной выборкой под трубу и узел захвата, выполненный с возможностью поворота и фиксации в замкнутом состоянии. При этом узел захвата оснащен наружным рычагом, а корпус - поперечной замкнутой проточкой под рычаг узла захвата. Корпус оснащен замковым механизмом, выполненным в виде подпружиненного стержня, выполненного, в свою очередь, с возможностью взаимодействия и фиксации рычага узла захвата в замкнутом состоянии. Внутри губок выполнена кольцевая выборка, взаимодействующая с замковым механизмом, выполненным в виде полого цилиндра, установленного в кольцевой выборке с возможностью поворота относительно оси корпуса с замыканием по периметру трубы. Параллельно наклонному устью скважины установлена направляющая, оснащенная кареткой, которая выполнена с возможностью продольного перемещения по направляющей. Каретка и корпус захвата соединены между собой посредством шарнира. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для использования в процессе ремонта наклонно направленных и горизонтальных скважин.
Известен элеватор (Амиров А.Д., Овнатанов С.Т., Яшин А.С. «Капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин», М., «Недра», 1975 г., см. стр.123-125), состоящий из корпуса с открытыми по бокам отверстиями под штропы, затвора, присоединенного к корпусу посредством оси, на которой он вращается, подпружиненной собачки фиксирующей элеватор от самопроизвольного открытия.
Недостатками данной конструкции являются:
- во-первых, в процессе осуществления ремонтных работ в скважине предохранительные пальцы теряются, в связи с чем их привязывают к штропам лентой или веревкой, а это снижает культуру производства;
- во-вторых, предохранительные пальцы не имеют фиксации в вертикальных сквозных отверстиях корпуса и выпадают оттуда при повороте элеватора более 90°.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является элеватор для насосно-компрессорных труб (патент RU №2175047, МПК 8 Е21В 19/06 опубл. в бюл. №29 от 20.10.2001 г.), содержащий корпус, направляющие, узел захвата, включающий челюсти, соединенные между собой штоком с помощью шарнира и взаимодействующие с направляющими и с корпусом в процессе захвата и освобождения трубы, при этом поверхности челюстей, взаимодействующие с корпусом, имеют плоские поверхности с возможностью зацепления друг за друга до момента отклонения оси захвата в сторону от оси штока, причем кромки челюстей, входящие в зацепление с направляющими, размещены на указанных плоскостях.
Недостатками данной конструкции являются:
- во-первых, низкая надежность работы, так как нагрузка (вес колонны труб) воспринимается только шарнирно соединенными между собой челюстями, которые со временем изнашиваются, что приводит к их перекосу и может вызвать несанкционированное раскрытие элеватора, что влечет за собой возникновение аварийной и травмоопасной ситуации на скважине;
- во-вторых, металлоемкость (большие габариты и вес), так как корпус элеватора выполнен литым, рассчитанный на большие нагрузки, поэтому применение данного элеватора в наклонно направленных и горизонтальных скважинах при небольшой длине колонны труб неудобен для рабочего персонала (тяжелый и громоздкий в работе) при проведении спускоподъемных операций с трубами;
- в третьих, данное устройство не позволяет центрировать насосно-компрессорные трубы относительно оси наклонного устья скважины.
Задачей изобретения является повышение надежности работы устройства, а также снижение габаритов и веса с возможностью центрирования насосно-компрессорных труб относительно оси наклонного устья скважины.
Поставленная задача решается захватом для спускоподъемных операций насосно-компрессорных труб в скважинах с наклонным устьем, содержащим корпус, оснащенный снизу губками, разделенными радиальной выборкой под трубу и снабженными поперечными плоскими поверхностями, узел захвата, имеющий плоские поверхности, взаимодействующие с плоскими поверхностями корпуса, и выполненный с возможностью поворота и фиксации в замкнутом состоянии.
Новым является то, что верхняя плоскость губок корпуса выполнена с возможностью взаимодействия с торцом муфты, обращенным в сторону трубы, а внутри губок выполнена кольцевая выборка с поперечными верхней и нижней плоскими поверхностями, взаимодействующими с замковым механизмом, выполненным в виде полого цилиндра с радиальной выборкой, соответствующей выборке корпуса с возможностью установки в кольцевой выборке и поворота относительно оси корпуса с замыканием по периметру трубы, при этом параллельно наклонному устью скважины установлена направляющая, оснащенная кареткой, которая выполнена с возможностью продольного перемещения по направляющей, причем в каретке выполнена радиальная глухая выборка, а корпус снаружи оснащен боковым выступом с шарниром, вставленным в радиальную выборку каретки.
Также новым является то, что узел захвата оснащен наружным рычагом, а корпус - поперечной замкнутой проточкой под рычаг узла захвата.
Также новым является то, что корпус оснащен замковым механизмом, выполненным в виде подпружиненного стержня, выполненного с возможностью взаимодействия и фиксации рычага узла захвата в замкнутом состоянии.
На фиг.1 изображен предлагаемый элеватор в продольном сечении.
На фиг.2 изображено поперечное сечение А-А предлагаемого элеватора.
Захват для спускоподъемных операций насосно-компрессорных труб в скважинах с наклонным устьем содержит корпус 1 (см. фиг.1, 2, 3), оснащенный снизу губками 2 и 3, разделенными радиальной выборкой под трубу 4 (например, насосно-компрессорную трубу), снабженными поперечными плоскими поверхностями 5 и 6, узел захвата 7, имеющий плоские поверхности, взаимодействующие с плоскими поверхностями 5 и 6 корпуса 1, и выполненный с возможностью поворота и фиксации в замкнутом состоянии.
Узел захвата 7 оснащен наружным рычагом 8, а корпус 1 - поперечной замкнутой проточкой 9 под рычаг 8 узла захвата 7.
Корпус 1 оснащен замковым механизмом в виде пружины 10 стержня 11, выполненного, в свою очередь, с возможностью взаимодействия и фиксации рычага 8 узла захвата 7 в замкнутом состоянии (на фиг.3 показано условно).
Верхняя плоскость губок 2 и 3 корпуса 1 выполнена с возможностью взаимодействия с торцом муфты 12, обращенным в сторону трубы 4, а внутри губок 2 и 3 выполнена кольцевая выборка 13 с поперечными верхней 5 и нижней 6 плоскими поверхностями, взаимодействующими со стержнем 11, выполненным в виде полого цилиндра с радиальной выборкой соответствующей выборке корпуса 1 с возможностью установки в кольцевой выборке 13 и поворота относительно оси корпуса 1 с замыканием по периметру трубы 4.
Параллельно наклонному устью 14 скважины установлена направляющая 15, оснащенная кареткой 16, которая выполнена с возможностью продольного перемещения по направляющей 15.
В каретке 16 выполнена радиальная глухая выборка 17, а корпус 1 снаружи оснащен боковым выступом 18 с шарниром 19, вставленным в радиальную выборку 17 каретки 16.
Захват для спускоподъемных операций насосно-компрессорных труб в скважинах с наклонным устьем работает следующим образом.
Перед использованием захвата произвести его обвязку с кабелем 20 геофизической лебедки (на фиг.1, 2, 3 не показано).
Соединить кабельную головку 21 с корпусом 1. Установить шарнир 19 бокового выступа 18 корпуса 1 в радиальную глухую выборку 17 каретки 16, размещенную в направляющей 15, установленной параллельно оси наклонного устья 14 скважины.
После этого с помощью геофизической лебедки подвести захват к муфте трубы 4. Далее в положении «открыто», как показано на фигуре 3, через радиальную выборку под трубу 4, выполненную между губками 2 и 3, завести муфту 12 (см. фиг.1 и 2) в корпус 1. Затем оттянуть вниз стержень 11 замкового механизма, сжав пружину 10, и, удерживая стержень 11 в оттянутом положении, поворотом рычага 8 на 180° в поперечной замкнутой проточке 9 относительно оси корпуса 1 против часовой стрелки установить рычаг 8 в положение 8' «закрыто».
После этого отпустить стержень 11 замкового механизма, при этом стержень 11 за счет возвратной силы пружины 10 занимает исходное положение (см. фиг.1), предупреждая самопроизвольное перемещение рычага 8 в поперечной замкнутой проточке 9 относительно корпуса 1.
В результате замковый механизм 7 (см. фиг.2), выполненный в виде полого цилиндра с радиальной выборкой, размещенный в кольцевой выборке 13 с поперечными верхней 5 и нижней 6 плоскими поверхностями, выполненными внутри губок 2 и 3, перекрывает радиальную выборку, выполненную между губками 2 и 3 корпуса 1, и замыкает по периметру трубу 4. Далее произвести натяжку кабеля 20 вверх, при этом нижний торец муфты 12 трубы 4 ложится на верхнюю плоскость губок 2 и 3 корпуса 1 и при последующей натяжке кабеля 20 вверх элеватор поднимает трубу 4 вверх.
Подъем трубы 4 вверх вести до тех пор, пока на наклонном устье 14 скважины не появится следующая труба 4' (на фиг.1, 2, 3 не показано), извлекаемая из скважины. После чего перехватить трубу 4' клиновой подвеской и в ручную или гидроключом вывернуть трубу 4 из муфты трубы 4'.
Далее завести и уложить трубу 4 на мостки и произвести отцепление элеватора от трубы 4, для чего оттянуть вниз стержень 11 замкового механизма, сжав пружину 10, и, удерживая стержень 11 в оттянутом положении, поворотом рычага 8 на 180° в поперечной замкнутой проточке 9 относительно оси корпуса 1 по часовой стрелке установить рычаг 8' в положение 8 «открыто». После этого отпустить стержень 11 замкового механизма, при этом стержень 11 за счет возвратной силы пружины 10 занимает исходное положение (см. фиг.1), предупреждая самопроизвольное перемещение рычага 8 в поперечной замкнутой проточке 9 относительно корпуса 1.
В результате, замковый механизм 7 (см. фиг.2), выполненный в виде полого цилиндра с радиальной выборкой и размещенный в кольцевой выборке 13 с поперечными верхней 5 и нижней 6 плоскими поверхностями, выполненными внутри губок 2 и 3, открывает радиальную выборку, выполненную между губками 2 и 3 корпуса 1, и размыкает трубу 4 по периметру. После этого через радиальную выборку, выполненную между губками 2 и 3, вывести трубу 4 с муфтой 12 из корпуса 1 элеватора. Таким образом, захват освободится от трубы 4. В дальнейшем при проведении подъемных операций повторить вышеописанный цикл.
При спуске колонны труб последовательность проведения операций с захватом такая же, как при подъеме, только захват труб производят не из скважины, а с мостков, на которые уложены трубы.
Предлагаемый захват для спускоподъемных операций насосно-компрессорных труб в скважинах с наклонным устьем имеет небольшую металлоемкость (габариты и вес), а так как корпус элеватора рассчитан на небольшие нагрузки не более 7 тонн, поскольку предназначен для применения в наклонно направленных и горизонтальных скважинах при небольшой длине колонны труб, то он легок и удобен в применении для рабочего персонала при проведении спускоподъемных операций с трубами.
Повышение надежности предлагаемого устройства связано с тем, что нагрузка (вес колонны труб) воспринимается не только губками корпуса, но и замковым механизмом, выполненным в виде полого цилиндра, что увеличивает долговечность работы элеватора и исключает несанкционированное открытие элеватора, то есть возникновение аварийной и травмоопасной ситуации на скважине.
Кроме того, захват позволяет центрировать насосно-компрессорные трубы относительно оси наклонного устья скважины, что позволяет ускорить процесс проведения спускоподъемных операций с насосно-компрессорными трубами.
1. Захват для спускоподъемных операций насосно-компрессорных труб в скважинах с наклонным устьем, содержащий корпус, оснащенный снизу губками, разделенными радиальной выборкой под трубу и снабженными поперечными плоскими поверхностями, узел захвата, имеющий плоские поверхности, взаимодействующие с плоскими поверхностями корпуса, и выполненный с возможностью поворота и фиксации в замкнутом состоянии, отличающийся тем, что верхняя плоскость губок корпуса выполнена с возможностью взаимодействия с торцом муфты, обращенным в сторону трубы, а внутри губок выполнена кольцевая выборка с поперечными верхней и нижней плоскими поверхностями, взаимодействующими с замковым механизмом, выполненным в виде полого цилиндра с радиальной выборкой, соответствующей выборке корпуса с возможностью установки в кольцевой выборке и поворота относительно оси корпуса с замыканием по периметру трубы, при этом параллельно наклонному устью скважины установлена направляющая, оснащенная кареткой, которая выполнена с возможностью продольного перемещения по направляющей, причем в каретке выполнена радиальная глухая выборка, а корпус снаружи оснащен боковым выступом с шарниром, вставленным в радиальную выборку каретки.
2. Захват для спускоподъемных операций насосно-компрессорных труб в скважинах с наклонным устьем по п.1, отличающийся тем, что узел захвата оснащен наружным рычагом, а корпус - поперечной замкнутой проточкой под рычаг узла захвата.
3. Захват для спускоподъемных операций насосно-компрессорных труб в скважинах с наклонным устьем по п.2, отличающийся тем, что корпус оснащен замковым механизмом, выполненным в виде подпружиненного стержня, выполненного с возможностью взаимодействия и фиксации рычага узла захвата в замкнутом состоянии.
