Якорь для насосно-компрессорных труб



Якорь для насосно-компрессорных труб
Якорь для насосно-компрессорных труб

 


Владельцы патента RU 2634316:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер" (RU)

Изобретение относится к устройствам для фиксирования колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) в обсадной колонне и устранения волнообразного изгиба колонны НКТ при добыче пластового флюида скважинными штанговыми насосными установками. Якорь состоит из корпуса, конуса, плашек, установленных на конус с помощью ласточкиного хвоста, кожуха, срезных штифтов. На конусе вдоль ласточкиного хвоста выполнены канавки, в которых размещены подвижно ролики, установленные в обойму, причем плашки своим основанием опираются на ролики. Конус зафиксирован от перемещения относительно корпуса с помощью цанги или пружинного разрезного кольца. Цанга или пружинное разрезное кольцо своим нижним торцом упирается в кольцо, установленное на буртике нижнего корпуса, а своим коническим выступом - в упорное кольцо, установленное на внутреннем буртике конуса. Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении надежности работы якоря для НКТ при добыче пластового флюида скважинными штанговыми насосными установками. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для фиксирования колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) в обсадной колонне и устранения волнообразного изгиба колонны НКТ при добыче пластового флюида скважинными штанговыми насосными установками.

В процессе работы штанговой насосной установки циклический характер прикладываемых к глубинно-насосному оборудованию нагрузок приводит к потере устойчивости низа колонны НКТ и их скручиванию по спирали. Это явление кроме интенсивного износа труб и штанг приводит к усилению износа плунжерной пары насоса из-за несоосного нагружения плунжера вследствие изгиба труб над плунжером. Изгиб труб в виде спирали, намотанной на растянутую колонну штанг, вызывает дополнительное трение, приводит к преждевременному износу труб и штанг, а также увеличивает максимальную нагрузку в точке подвеса штанг и требует дополнительных затрат энергии на привод.

Явления продольного изгиба колонн оказывают существенное отрицательное влияние на технико-экономические показатели насосной эксплуатации скважин. Наиболее часто в промысловой практике распространены следующие негативные последствия продольного изгиба: увеличение сил трения между колонной штанг и труб НКТ на участке спирального изгиба над насосом и вызванный этим дополнительный износ, потери хода, потери мощности - снижение механического коэффициента полезного действия в насосной установке, а также увеличение обрывов штанговой колонны в ее нижней части; несоосное приложение нагрузки от колонны штанг к клетке плунжера в насосах, не имеющих центрирующего элемента в верхней части цилиндра, в результате чего происходят сложные отказы насоса с разрушением клетки плунжера; увеличение сил трения в паре плунжер-цилиндр, а следовательно, неравномерный ускоренный износ плунжеров; увеличение утечек через резьбовые соединения НКТ.

Известен механический якорь типа «ВА» для крепления низа НКТ компании «Weatherford» (каталог Weatherford, 2005 год, стр. 72).

Известен скважинный трубодержатель для насосно-компрессорных труб, выбранный в качестве аналога, содержащий связанное с НКТ посредством муфты основание, с наружной стороны которого размещены с возможностью осевого перемещения верхняя и нижняя головки с коническими рабочими поверхностями, между которыми размещены с возможностью радиального перемещения плашки с нарезной поверхностью. Трубодержатель снабжен корпусом с установленными на нем пластинчатыми пружинами, основание и верхняя головка связаны посредством трапецеидальной резьбы, плашки выполнены в форме пластин с конусными поверхностями, ответными головками, размещены в пазах, выполненных в корпусе, и опираются на конические поверхности верхней и нижней головок. Снизу на основание навернут патрубок с пазом и выступом, на который упираются срезные штифты, размещенные на фиксирующем кольце (патент РФ №2239045, МПК Е21В 23/00, опубл. 27.10.2004 г.).

Недостатком известных устройств является то, что их установка в рабочее положение и приведение в транспортное положение осуществляется вращением НКТ. Данный принцип установки и снятия затруднен, а иногда и неосуществим в горизонтальных и глубоких скважинах.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является гидравлический якорь типа «МН» компании «Weatherford» (каталог Weatherford, 2005 год, стр. 74), предназначенный для удержания НКТ в разгруженном или нагруженном состоянии.

Недостатком известного якоря является то, что при его посадке подачей давлением в НКТ требуется установка дополнительного вспомогательного оборудования в виде временно устанавливаемой ниже якоря пробки.

Техническим результатом заявляемого изобретения является существенное упрощение конструкции и повышение надежности работы якоря для НКТ при добыче пластового флюида скважинными штанговыми насосными установками.

Указанный технический результат достигается тем, что:

- на конусе имеется паз в виде ласточкина хвоста, вдоль которого выполнены канавки, в канавках размещены подвижно ролики, установленные в обойму, причем плашки своим основанием опираются на ролики;

- конус зафиксирован от перемещения относительно корпуса с помощью цанги, имеющей на внешней поверхности конический выступ, причем цанга своим нижним торцом упирается в кольцо, установленное на буртике нижнего корпуса, а своим коническим выступом - в упорное кольцо, установленное на внутреннем буртике конуса;

- конус зафиксирован от перемещения относительно корпуса с помощью пружинного разрезного кольца, имеющего на внешней поверхности конический выступ, причем пружинное разрезное кольцо своим нижним торцом упирается в кольцо, установленное на буртике нижнего корпуса, а своим коническим выступом - в упорное кольцо, установленное на внутреннем буртике конуса.

Выполнение на конусе вдоль ласточкина хвоста канавок и размещение в них подвижно роликов, установленных в обойму, позволяет конусу свободно перемещаться вниз при разъякоривании за счет снижения сил трения между конусом и плашками, что обеспечивает надежное освобождение плашек и перевод якоря в транспортное положение.

Использование в конструкции якоря упорного кольца и цанги или пружинного разрезного кольца обеспечивает возврат плашек в транспортное положение как в вертикальных, так и в горизонтальных и глубоких скважинах, так как разъякоривание осуществляется только за счет натяжения колонны НКТ с заданным усилием.

Эти решения существенно упрощают конструкцию якоря для НКТ, позволяют осуществить надежное освобождение плашек и перевод якоря в транспортное положение как в вертикальных, так и в горизонтальных и глубоких скважинах.

Схема якоря приведена на фигуре.

Якорь (фиг.) состоит из соединенных между собой верхнего 1 и нижнего 2 корпусов. В верхнем корпусе 1 выполнены отверстия под срезные штифты 3. Ниже срезных штифтов 3 на верхнем корпусе 1 имеется ступенчатый выступ 4, снабженный уплотнительным кольцом 5. Ниже выступа 4 в корпусе 1 выполнены сквозные отверстия 6. К верхнему корпусу 1 при помощи гайки 7 прикреплен кожух 8. Гайка 7 и кожух 8 образуют одно целое, что препятствует снятию деталей 7 и 8 с корпуса 1 при растягивании устройства. Нижняя часть гайки 7 упирается в стопорное кольцо 9, установленное на срезные штифты 3. Во внутренней части кожуха 8 имеется ступенчатый выступ 10, снабженный уплотнительным кольцом 11. В нижней части кожуха 8 выполнены Т-образные пазы под плашки 12. На нижний корпус 2 надет конус 13. На конусе 13 имеется паз в виде ласточкина хвоста 14, вдоль которого выполнены канавки 15, в канавках 15 размещены подвижно ролики 16, установленные в обойму 17, причем плашки 12 своим основанием опираются на ролики 16. Конус 13 зафиксирован от перемещения относительно корпуса 2 с помощью цанги или пружинного разрезного кольца 18. На внешней поверхности цанги или пружинного разрезного кольца 18 выполнен конический выступ 19. На буртике 20 нижнего корпуса 2 для предотвращения возникновения на поверхности буртика 20 задиров установлено кольцо 21. Цанга или пружинное разрезное кольцо 18 упирается своим нижним торцом в кольцо 21, а своим коническим выступом 19 - в упорное кольцо 22, установленное на внутреннем буртике 23 конуса 13. На конус 13 снизу навернута накидная гайка 24.

Предлагаемый якорь (фиг.) работает следующим образом.

Якорь монтируют на колонне НКТ выше или ниже штангового глубинного насоса (ШГН) в зависимости от выбранного насоса. Спускают якорь в составе компоновки на проектную глубину. Создают избыточное давление за счет закачки жидкости в колонну НКТ с устья скважины. Жидкость, попадая в отверстия 6, перемещает гайку 7, кожух 8 и плашки 12 вниз, в сторону конуса 13. При этом штифты 3 срезаются, плашки 12 раздвигаются до стенок эксплуатационной колонны. Происходит заякоривание путем заклинивания плашек 12 между конусом 13 и эксплуатационной колонной (на фиг. не показана). После чего прекращают подачу жидкости в колонну НКТ.

Перевод якоря в транспортное положение производят натяжением колонны НКТ с заданным усилием, при котором буртик 20 нижнего корпуса 2 через кольцо 21 давит на торец цанги или пружинного разрезного кольца 18. Цанга или пружинное разрезное кольцо 18 упирается коническим выступом 19 в упорное кольцо 22 и начинает сжиматься до диаметра, позволяющего пройти дальше упорного кольца 22. При этом конус 13, упорное кольцо 22 и накидная гайка 24 свободно перемещаются в сторону нижней части корпуса 2, освобождая плашки 12 из зацепления с колонной. Якорь переводится в транспортное положение. Осуществляют подъем устройства в составе компоновки на поверхность.

Применение заявляемого изобретения обеспечивает надежную установку и гарантированный перевод якоря в транспортное положение как в вертикальных, так и в горизонтальных и глубоких скважинах, существенно упрощает конструкцию и наладку, предотвращает потерю устойчивости низа колонны НКТ, скручивание колонны НКТ по спирали, исключает преждевременный износ труб и штанг на участке спирального изгиба, а также износ насосного оборудования.

1. Якорь для насосно-компрессорных труб, включающий корпус, конус, плашки, кожух, срезные штифты, отличающийся тем, что на конусе имеется паз в виде ласточкина хвоста, вдоль которого выполнены канавки, в канавках размещены подвижно ролики, установленные в обойму, причем плашки своим основанием опираются на ролики.

2. Якорь по п. 1, отличающийся тем, что конус зафиксирован от перемещения относительно корпуса с помощью цанги, имеющей на внешней поверхности конический выступ, причем цанга своим нижним торцом упирается в кольцо, установленное на буртике нижнего корпуса, а своим коническим выступом - в упорное кольцо, установленное на внутреннем буртике конуса.

3. Якорь по п. 1, отличающийся тем, что конус зафиксирован от перемещения относительно корпуса с помощью пружинного разрезного кольца, имеющего на внешней поверхности конический выступ, причем пружинное разрезное кольцо своим нижним торцом упирается в кольцо, установленное на буртике нижнего корпуса, а своим коническим выступом - в упорное кольцо, установленное на внутреннем буртике конуса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для перекрытия межтрубного пространства нефтяных и газовых скважин при проведении изоляционных работ.

Пакер // 2459928
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для разобщения затрубного пространства, изоляции пластов и исследования скважин при бурении.

Изобретение относится к технике подземного ремонта и исследования скважин, а именно к устройствам для разобщения кольцевого пространства при обработке призабойной зоны, гидроразрыва пластов и других работ.

Пакер // 2379470
Изобретение относится к технике и технологии добычи углеводородов и может быть применено для разобщения межтрубного пространства в насосной, фонтанной, газлифтной или нагнетательной скважине с одним или несколькими эксплуатационными объектами - пластами.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для перекрытия межтрубного пространства и проведения изоляционных работ при капитальном ремонте скважин.

Изобретение относится к технике подземного ремонта скважины, а именно к устройствам для разобщения межтрубного пространства при водоизоляции призабойной зоны, гидроразрыве пластов и других работах в газовых, нефтяных и водяных скважинах.

Изобретение относится к области эксплуатации скважин и может быть использовано для обеспечения откачки жидкости, нагнетаемой погружным электронасосом по обсадной колонне скважины.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к пакерам для ступенчатого цементирования обсадной колонны, в частности технической колонны, перекрывающей зоны поглощения тампонажного раствора.

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.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена в компоновке низа бурильной колонны для выполнения операции в забойной зоне скважины. Инструмент сброса пробки включает в себя корпус, образующий камеру, пробку, изначально установленную в камере, и элемент, установленный с корпусом.

Группа изобретений относится к посадочному инструменту, установленному снаружи по отношению к подземной трубе для избирательной посадки связанного с ним инструмента, а также к способу установки подземного инструмента при помощи посадочного инструмента.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для разрушаемого скважинного инструмента. Разрушающаяся трубная заанкеривающая система содержит элемент в форме конической призмы; втулку по меньшей мере с одной первой поверхностью, радиально изменяющейся в ответ на продольное перемещение элемента в форме конической призмы относительно втулки, причем первая поверхность может взаимодействовать со стенкой конструкции; уплотнение по меньшей мере с одной второй радиально изменяющейся поверхностью и гнездо, имеющее контактную площадку, взаимодействующую с уплотнением со съемной пробкой, спускаемой на нее враспор.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для разрушаемого скважинного инструмента. Элемент в форме конической призмы включает в себя металлический композит, который имеет сотовую наноматрицу, содержащую материал наноматрицы с металлическими свойствами; металлическую матрицу, размещенную в сотовой наноматрице; и первый участок в форме конической призмы.

Изобретение относится к устройствам для фиксации оборудования в скважине и может быть применено в скважинном гидродомкрате. Якорь включает полый корпус с конусными выборками и верхней резьбой для соединения с колонной труб, телескопически снизу вставленный с возможностью продольного перемещения вверх на корпус полый толкатель с нижней резьбой для соединения с гидродомкратом, и направляющими для плашек с наклонными поверхностями внутри, выполненными с возможностью перемещения по конусным выборкам корпуса вверх вместе с толкателем, которым подперты снизу с возможностью радиального перемещения по направляющим, и упругий элемент, поджимаемый сверху корпусом, а снизу - упором.

Изобретение относится к устройствам для разобщения пластов с применением пакеров. Устройство включает ступенчатый по наружному диаметру корпус, выполненный с верхними, средними и нижними радиальными отверстиями.

Группа изобретений относится к способу и устройству для установки надувного пакера в субгидростатической скважине. Сборка для установки надувного пакера содержит гибкую трубу, надувной пакер, клапан обратного давления и дренажный клапан.

Изобретение относится к заглушкам для буровой скважины, в которой текучая среда течет вверх. Заглушка (102) со стенками (104) содержит трубу (112), которая может вводиться в буровую скважину (102), по меньшей мере одну диафрагму (106) из непроницаемого для текучих сред материала.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована для разобщения полостей скважин при проведении ремонтных работ. Пакер-пробка содержит ствол с кольцевым выступом и манжетой, заглушку, кольцевое уплотнение с верхним и нижним упорами, шлипсы и конусы, фиксатор сжатого кольцевого уплотнения, буферную втулку и размещенное в ее расточке пружинистое кольцо, взаимодействующее с кольцевыми насечками на стволе.
Наверх