Разъединитель колонны
Владельцы патента RU 2625124:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") (RU)
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности в составе комплектов подземного оборудования для механизированного способа добычи нефти, а именно для разъединения надпакерной части лифтовой колонны от пакерной секции. Технический результат – уменьшение влияния отложений компонентов добываемого продукта, обеспечение обслуживания разъединителя колонны с пакерной системой с последующим повторным спуском и герметичным соединением. Разъединитель колонны включает корпус с резьбой, захватывающий элемент, соединенный с корпусом, внутри которого расположен уплотнительный элемент, наконечник с резьбой, установленный внутри корпуса с кольцевым выступом на внешней поверхности. Захватывающий элемент расположен снаружи наконечника и вместе с присоединенным к нему корпусом и уплотнительным элементом имеет возможность перемещения по внешней поверхности наконечника вверх и вниз в состоянии соединения, образуя во внутренней полости наконечника и корпуса в состоянии соединения гладкую, без уступов, цилиндрическую поверхность проходного канала. При этом захватывающий элемент в нижней части выполнен в виде цанги, упругие лепестки которой образованы поясом глухих продольных пазов. Причем упругие лепестки цанги в средней части имеют кольцевые выступы трапецеидального профиля с внутренней стороны, а кольцевой выступ наконечника имеет трапецеидальный профиль. 4 ил.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности в составе комплектов подземного оборудования для механизированного способа добычи нефти, а именно для разъединения надпакерной части лифтовой колонны от пакерной секции.
Известно разъемное соединение колонны напорных труб в скважине Журавлева, содержащее муфту и ниппель с цанговым захватом на нижнем конце, фиксируемые с помощью сочленения паза и выступа. Муфта выполнена цилиндрической. Ниппель выполнен с резьбой для крепления разъемного соединения к колонне напорных труб и герметизирующим уплотнителем. К нижней части муфты при помощи резьбового соединения крепится хвостовик. В нижней части ниппеля расположена скользящая предохранительная втулка с посадочным седлом под шаровой клапан. Разъемное соединение снабжено натяжной гайкой для фиксации ниппеля относительно корпуса муфты, срезным кольцом и уплотнителем для фиксации и герметизации скользящей втулки относительно рабочей части цангового захвата ниппеля (патент РФ №2262582, МПК Е21В 17/06, 20.10.2005).
Основными недостатками устройства являются:
- невозможность повторного спуска в скважину извлеченной части лифтовой колонны и восстановления герметичного соединения с пакерной (или иной) секцией, оставшейся в скважине после разъединения;
- сужение проходного сечения, снижающего производительность скважины и препятствующего использованию (для другого оборудования) спускаемого внутрискважинного инструмента, вызванное применением в конструкции разъединителя деталей шарового клапана;
- невозможность использования разъединителя при наличии оборудования над разъединителем, «не пропускающего» шар;
- недопустимость, в отдельных случаях, при разъединении падения срезных элементов в полость неизвлекаемой части лифтовой колонны;
- вредное воздействие на элементы цангового захвата потока добываемого продукта, содержащего активные химические компоненты и абразивные частицы, вызывающие коррозию, эрозию и отложение «загрязнений», в том числе и механически прочных (трудноудаляемых), что после длительного срока эксплуатации может затруднить разъединение.
Известен скважинный разъединитель, включающий верхнюю и нижнюю разъединяемые части, соединенные замком, отмыкаемым подвижной втулкой, которая имеет возможность перемещения под действием избыточного давления, в верхней своей части выполнен в виде переводника, с которым связан замок, выполненный в виде цанги, заневоленной подвижной втулкой, имеющей возможность перемещения под действием избыточного давления, создаваемого в затрубном пространстве, и соединенной с поршнем, помещенным в кольцевую цилиндрическую полость, гидравлически связанную с внутренней полостью колонны труб, причем цанга имеет многогранный паз и соединена с переводником, имеющим сверху присоединительную резьбу, нижняя часть разъединителя выполнена в виде штока, верхний конец которого имеет многогранную форму и помещен в многогранный паз цанги, а его нижний конец имеет присоединительную резьбу (патент РФ №2278945, МПК Е21В 17/06, 27.06.2006).
Основными недостатками устройства являются:
- невозможность повторного спуска в скважину извлеченной части лифтовой колонны и восстановления герметичного соединения с пакерной (или иной) секцией, оставшейся в скважине после разъединения;
- возможность накопления при длительной эксплуатации в сообщающейся с внутренней полостью лифтовой колонны непроточной кольцевой цилиндрической полости находящихся в потоке добываемого продукта активных химических компонентов и механических частиц, образующих «загрязнения», в том числе и механически прочные, что может затруднить или сделать невыполнимым разъединение.
Наиболее близким аналогом является разъединяющее устройство Гарипова, включающее корпус с резьбой, верхнюю муфту, уплотнительный элемент, наконечник с резьбой и подвижный (в корпусе с резьбой) захватывающий элемент, выполненный в виде цанги с основанием и упругими лепестками (патент РФ №2385407, МПК Е21В 23/06, 27.03.2010).
Недостатками устройства Гарипова являются:
- при разъединении требуются точные перемещения надпакерной части компоновки и применение тросового инструмента для снятия фиксации наконечника;
- при проходе через разъединитель тросового инструмента возможны зацепы инструмента за выступающие части деталей разъединителя;
- при эксплуатации детали разъединителя подвергаются химическому и абразивному воздействию, а также отложению «загрязнений», в том числе и механически прочных, что после длительного воздействия может затруднить разъединение;
- при разъединении извлекается только наконечник, а наиболее ответственные детали: захватывающий элемент, детали уплотнения, требующие ремонта или замены, остаются в скважине.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является уменьшение влияния отложений компонентов добываемого продукта на надежность выполнения соединения и разъединения, обеспечение технического обслуживания разъединителя колонны с пакерной системой с последующими повторным спуском и герметичным соединением для механизированного способа добычи нефти.
Данный технический результат достигается с помощью разъединителя колонны, включающего корпус с резьбой, захватывающий элемент, соединенный с корпусом, внутри которого расположен уплотнительный элемент, наконечник с резьбой, установленный внутри корпуса с кольцевым выступом на внешней поверхности. Согласно изобретению захватывающий элемент расположен снаружи наконечника и вместе с присоединенным к нему корпусом и уплотнительным элементом имеет возможность перемещения по внешней поверхности наконечника вверх и вниз в состоянии соединения, образуя во внутренней полости наконечника и корпуса в состоянии соединения гладкую, без уступов, цилиндрическую поверхность проходного канала, при этом захватывающий элемент в нижней части выполнен в виде цанги, упругие лепестки которой образованы поясом глухих продольных пазов, причем упругие лепестки цанги в средней части имеют кольцевые выступы трапецеидального профиля с внутренней стороны, а кольцевой выступ наконечника имеет трапецеидальный профиль.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 - общий вид разъединителя колонны в разрезе, в соединенном положении; на фиг. 2 показан фрагмент, отображающий взаимное положение кольцевых выступов наконечника с резьбой 7 и цанги захватывающего элемента 8 в соединенном положении; на фиг. 3 показан фрагмент, отображающий взаимное положение кольцевых выступов наконечника с резьбой 7 и цанги захватывающего элемента 8 в состоянии до соединения, если захватывающий элемент движется вниз (или после разъединения, если захватывающий элемент движется вверх); на фиг. 4 показана геометрия выступов трапецеидального профиля, влияющая на усилия соединения и разъединения.
Разъединитель колонны содержит: корпус с резьбой 1, наконечник с резьбой 2, захватывающий элемент 3, уплотнительный элемент 4 (фиг. 1).
Корпус с резьбой 1 в верхней части имеет резьбу для герметичного подсоединения насосно-компрессорной трубы или вышерасположенного оборудования, в нижней части - кольцевую проточку для установки уплотнения 4. Корпус с резьбой 1 навинчен на захватывающий элемент 3, имеющий в нижней части цангу 5 (фиг. 2), лепестки которой образованы поясом глухих продольных пазов 6. Лепестки имеют в среднем поясе внутренние кольцевые выступы 8 трапецеидального профиля. Захватывающий элемент 3 (фиг. 1) поджимает уплотнительный элемент 4 и устанавливается на наконечник с резьбой 2, имеющий наружный кольцевой выступ 7 (фиг. 2) трапецеидального профиля. Осевое перемещение захватывающего элемента 3 по наконечнику с резьбой 2 вниз до упора обеспечивает положение соединения.
Процесс разъединения выполняется при подъеме колонны труб, соединенной с корпусом с резьбой 1 (фиг. 1), который вместе с захватывающим элементом 3, уплотнительным элементом 4 перемещаются по неподвижной опоре 2 вверх. При этом выступы 8 (фиг. 2) цанги 5 движутся к выступу 7 наконечника с резьбой 2 (фиг. 1) и при столкновении отжимаются благодаря упругости лепестков цанги 5, перескакивая через выступ 7 (фиг. 2). При дальнейшем движении вверх корпус с резьбой 1 (фиг. 1) вместе с захватывающим элементом 3 и уплотнительным элементом 4 полностью отстыковываются от наконечника с резьбой 2. Усилие разъединения может корректироваться выбором значения угла α (фиг. 4) выступов трапецеидального профиля.
Процесс соединения выполняется при движении колонны труб вниз. При этом соединенные корпус с резьбой 1, захватывающий элемент 3, уплотнительный элемент 4 спускаются до сближения с наконечником с резьбой 2 (фиг. 1). При дальнейшем движении вниз по наконечнику с резьбой 2 выступ 8 (фиг. 3) отжимается выступом 7 и перескакивает через него благодаря упругости лепестков цанги 5 (фиг. 2). Далее движение выполняется до жесткой посадки корпуса с резьбой 1 на наконечник с резьбой 2 (фиг. 1). Усилие удержания в соединенном положении (соответствующее усилию разъединения) может корректироваться заданием угла β выступов трапецеидального профиля (фиг. 4).
При этом захватывающий элемент 3 (фиг. 1) вместе с присоединенным к нему корпусом с резьбой 1 и уплотнительным элементом 4 в состоянии соединения образует во внутренней полости наконечника с резьбой 2 и корпуса с резьбой 1 гладкую, без уступов, цилиндрическую поверхность проходного канала, сохраняя возможность перемещения вверх, по внешней поверхности наконечника с резьбой 2, захватывающего элемента 3 вместе с присоединенным к нему корпусом с резьбой 1 и уплотнительным элементом 4 для выполнения процесса разъединения.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет уменьшить влияние отложений компонентов добываемого продукта на надежность выполнения соединения и разъединения, обеспечить техническое обслуживание разъединителя колонны с пакерной системой с последующими повторным спуском и герметичным соединением для механизированного способа добычи нефти.
Разъединитель колонны, включающий корпус с резьбой, захватывающий элемент, соединенный с корпусом, внутри которого расположен уплотнительный элемент, наконечник с резьбой, установленный внутри корпуса с кольцевым выступом на внешней поверхности, отличающийся тем, что захватывающий элемент расположен снаружи наконечника и вместе с присоединенным к нему корпусом и уплотнительным элементом имеет возможность перемещения по внешней поверхности наконечника вверх и вниз в состоянии соединения, образуя во внутренней полости наконечника и корпуса в состоянии соединения гладкую, без уступов, цилиндрическую поверхность проходного канала, при этом захватывающий элемент в нижней части выполнен в виде цанги, упругие лепестки которой образованы поясом глухих продольных пазов, причем упругие лепестки цанги в средней части имеют кольцевые выступы трапецеидального профиля с внутренней стороны, а кольцевой выступ наконечника имеет трапецеидальный профиль.
