Устройство для прокола труб

Авторы патента:

E21B43/112 - перфораторы, например с гидро- или пневмоприводом

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для прокола насосно-компрессорных и бурильных труб с целью сообщения с внутренней полостью при проведении работ по ликвидации аварий на устье скважин. Технический результат заключается в создании малогабаритного устройства, обеспечивающего сообщение с внутренней полостью насосно-компрессорных и бурильных труб для определения в них наличия давления скважинной среды при проведении работ по ликвидации аварий на устье скважин, способного работать дистанционно, для обеспечения безопасности оперативного персонала, от малогабаритных насосных станций, переносимых и управляемых одним человеком. Устройство включает гидроприводной узел, узел контроля давления, запорный узел и узел фиксации устройства на трубе. Гидроприводной узел представляет собой корпус с накидной гайкой и размещенным в нем одноштоковым гидроцилиндром двухстороннего действия с быстроразъемным резьбовым клапаном, соединяющим напорную и сливную магистрали, для дистанционного подключения посредством рукава высокого давления к переносной насосной станции, а также штоком, оснащенным сменным пробойником. Запорный узел, состоящий из крана шарового, оборудованного ниппелем и узлом соединительным с накидной гайкой, обеспечивает в открытом состоянии свободное перемещение через проходной канал штока с пробойником, а в закрытом состоянии препятствует поступлению скважинной среды в полость устройства, при этом узел фиксации устройства на трубе, включающий в себя полухомут, с размещенной в нем сменной прижимной втулкой с резьбовой частью для свинчивания с накидной гайкой запорного узла с одной стороны и полукруглым пазом на торце с другой стороны, а также втулку с внутренним отверстием для центрирования пробойника и продольными каналами для прохождения скважинной среды, соответствует диаметру трубы и обеспечивает центрирование и беззазорное прилегание к прокалываемой трубе полукруглым пазом, а за счет завинчивания накидной гайки узла соединительного на прижимную втулку узла фиксации исключается его проворот за счет шип-паза и обеспечивается герметизация резинового элемента в зоне прокола трубы. 5 ил.

Известно «Устройство для сверления отверстий под давлением УСО-70» (1), включающего корпус, шпиндель со сверлом, ходовой винт, присоединительный фланец с узлом контроля давления, штурвал поступательного движения шпинделя и узел привода его вращения от гидромотора, выполненного с возможностью дистанционного управления изменением величины давления рабочей жидкости от гидравлической насосной станции. Устройство предназначено для дистанционного сверления отверстий в стенках технологического оборудования, находящегося под давлением, в том числе аномально высоком (более 35 МПа), с целью сообщения с внутренней полостью для проведения специальных работ по ликвидации аварийных ситуаций или открытых газонефтяных фонтанов.

Однако известное устройство обладает следующими недостатками:

- имеет массогабаритные характеристики не позволяющие применять его по назначению, выполнять монтаж и демонтаж, а также проводить его обслуживание без применения грузоподъемной техники, что существенно влияет на мобильность устройства и соответственно приводит к потере времени при оперативном реагировании на аварийные ситуации и при проведении работ по их ликвидации;

- не целесообразно применение устройства в связи с непроизводительным способом выполнения сообщения с внутренней полостью насосно-компрессорных или бурильных труб, при необходимости определения в них наличия давления скважинной среды в процессе извлечения труб из аварийных скважин при проведении работ по ликвидации аварий;

- включает большое количество сложных в технологии изготовления деталей, что увеличивает риск возникновения неполадок, а то и поломок устройства при работе, а также хранение, обслуживание и ремонт требуют значительных материальных затрат;

- для сверления отверстий применяется дорогой расходный инструмент - спиральные сверла;

- в процессе сверления образуется металлическая стружка, способная с потоком скважинной среды попасть в сопряжения узлов и деталей устройства и привести к их заклиниванию или поломки;

- для работы гидромотора устройства требуется насосная станция, обеспечивающая большой расход рабочей жидкости с резервуаром для нее соответствующего объема;

- требуется устойчивая опорная поверхность, для установки опорной стойки, которая к тому же своими минимальными и максимальными вылетами ограничивает размещение устройства по высоте.

Целью изобретения является создание малогабаритного устройства, обеспечивающего сообщение с внутренней полостью насосно-компрессорных и бурильных труб для определения в них наличия давления скважинной среды при проведении работ по ликвидации аварий на устье скважин, способного работать дистанционно, для обеспечения безопасности оперативного персонала, от малогабаритных насосных станций, переносимых и управляемых одним человеком.

Поставленная цель достигается устройством для прокола труб, включающим гидроприводной узел, узел контроля давления, запорный узел и узел фиксации устройства на трубе, и в том числе снабженное гидроприводным механизмом, представляющим собой корпус с накидной гайкой и размещенным в нем одноштоковым гидроцилиндром двухстороннего действия с быстроразъемным резьбовым клапаном, соединяющим напорную и сливную магистрали, для дистанционного подключения посредством рукава высокого давления к переносной насосной станции, а также штоком оснащенным сменным пробойником, обеспечивающим прокол трубы при полном его выдвижении, при этом запорный узел, состоящий из крана шарового, оборудованного ниппелем и узлом соединительным с накидной гайкой, обеспечивает в открытом состоянии свободное перемещение через проходной канал штока с пробойником, а в закрытом состоянии препятствует поступлению скважинной среды в полость устройства, при этом узел фиксации устройства на трубе, включающий в себя полухомут, с размещенной в нем сменной прижимной втулкой с резьбовой частью для свинчивания с накидной гайкой запорного узла с одной стороны и полукруглым пазом на торце с другой стороны, а также втулку с внутренним отверстием для центрирования пробойника и продольными каналами для прохождения скважинной среды, соответствует диаметру трубы и обеспечивает центрирование и без зазорное прилегание к прокалываемой трубе полукруглым пазом, а за счет завинчивания накидной гайки узла соединительного на прижимную втулку узла фиксации исключается его проворот за счет шип-паза и обеспечивается герметизация резинового элемента в зоне прокола трубы.

На фиг. 1 показано устройство в сборе, смонтированное на трубе, в исходном положении штока с пробойником; на фиг. 2 - гидроприводной узел; на фиг. 3 - узел контроля давления; на фиг. 4 - запорный узел; на фиг. 5 - узел фиксации устройства на трубе.

Устройство (фиг. 1) состоит из гидроприводного узла 1, узла контроля давления 2, запорного узла 3 и узла фиксации устройства на трубе 4 (далее по тексту - узел фиксации).

Гидроприводной узел состоит из корпуса 5, оборудованного накидной гайкой 6, удерживаемой с помощью разрезных полуколец 7 и пружинного кольца 8, и размещенным внутри корпуса манжетой 9 и одноштоковым гидроцилиндром двухстороннего действия 10 с быстроразъемным резьбовым клапаном, соединяющим напорную и сливную магистрали, для дистанционного подключения посредством рукава высокого давления (далее по тексту - рукава РВД) к переносной насосной станции, опирающийся торцем во фланец 11, закрепленный с помощью шпилек 12, пружинных шайб 13 и гаек 14. Конец штока гидроцилиндра оснащен сменным инструментом с заострением на конце - пробойником 15, обеспечивающий прокол трубы при ходе штока на расстояние L. В верхней части корпуса ввернут штуцер 16 с пробкой, обеспечивающий соединение с узлом контроля давления, а в нижней пробка 17, закрывающая резьбовое отверстие предназначенное для подключения рукава РВД от насосной станции при проведении опрессовки внутренней полости устройства.

Узел контроля давления состоит из трехходового шарового крана 18, оснащенного в нижней части присоединительным ниппелем 19 с накидной гайкой 20, а в верхней манометром 21, ввернутого в шаровой кран через переводник 22 с уплотнительным кольцом 23, обеспечивающего сброс давления из полости устройства и при необходимости замену манометра.

Запорный узел состоит из шарового крана 24, оснащенного узлом соединительным 25 с накидной гайкой и ниппелем 26 для крепления крана с узлом фиксации и корпусом гидроприводного узла соответственно, обеспечивающий в открытом состоянии свободное перемещение через проходной канал штока с пробойником на расстояние L (фиг. 1), а в закрытом состоянии препятствует поступлению скважинной среды в полость устройства для проведения дальнейших работ по ликвидации аварии на устье скважины.

Узел фиксации включает в себя полухомут 27 (фиг. 5), скрепленный с накидной цепью 28 посредством пальцев 29, откидных болтов 30, гаек 31 и вкладышей 32, и сменную прижимную втулку 33, соответствующую диаметру прокалываемой трубы, с резьбовой частью для свинчивания с накидной гайкой запорного узла, обеспечивающая центрирование и без зазорное прилегание к прокалываемой трубе с помощью полукруглого паза на торце, при этом внутри которой размещены резиновый уплотнитель зоны прокола трубы - герметизатор 34 и центрирующая втулка 35 с внутренними продольными каналами для прохождения скважинной среды, обеспечивающая устойчивое и соосное положение пробойника в процессе прокола трубы, и при завинчивании накидной гайки узла соединительного на прижимную втулку узла фиксации, обеспечивается поджим герметизатора 34 к трубе, а наличие соединения шип-паз исключает проворот узла соединительного в сопряжении с прижимной втулкой.

Работа с устройством для прокола труб проводится в следующем порядке.

На место прокола трубы устанавливается узел фиксации 4 (фиг. 1), соответствующий наружному диаметру прокалываемой трубы. К узлу фиксации монтируется запорный узел 3. Навинчивая накидную гайку соединительного узла 25 (фиг. 4) на прижимную втулку 33 (фиг. 5) узла фиксации обеспечивается поджим герметизатора 34 к телу трубы.

Гидроприводной узел 1 (фиг. 1) монтируется к торцу ниппеля 26 (фиг. 4) запорного узла 3 (фиг. 1), за счет навинчивания накидной гайки 6 на ниппель 26 (фиг. 4).

К одноразъемному отводу гидроприводного узла 1 (фиг. 1) подсоединяется через резьбовое соединение рукав высокого давления переносной насосной станции (на рисунке не показана). При открытом шаровом кране 24 (фиг. 4) подачей рабочей жидкости от насосной станции в поршневую полость гидроцилиндра, путем выдвижения штока, оснащенного пробойником 15 (фиг. 2), дистанционно, прокалывается труба. Подачей рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра поршень со штоком возвращаются в исходное положение. Давление скважинной среды внутренней полости трубы регистрируется манометром 21 (фиг. 3) узла контроля давления 2 (фиг. 1), смонтированном на корпусе 5 гидроприводного узла 1 устройства.

Объектами для прокола могут быть различные трубы, сосуды под давлением и др. Для применения устройства по назначению, а также для выполнения монтажа на прокалываемую трубу и демонтажа может быть задействовано не более двух человек оперативного персонала.

Устройство изготовлено и испытано в цеховых условиях Оренбургской ВЧ ООО «Газпром газобезопасность».

Источники информации

1. Патент на изобретение №2603413 «Устройство для сверления отверстий под давлением УСО-70» от 27.11.2016 г.

Устройство для прокола труб, включающее гидроприводной узел, узел контроля давления, запорный узел и узел фиксации устройства на трубе, отличающееся тем, что гидроприводной узел представляет собой корпус с накидной гайкой и размещенным в нем одноштоковым гидроцилиндром двухстороннего действия с быстроразъемным резьбовым клапаном, соединяющим напорную и сливную магистрали, для дистанционного подключения посредством рукава высокого давления к переносной насосной станции, а также штоком, оснащенным сменным пробойником, обеспечивающим прокол трубы при полном его выдвижении, при этом запорный узел, состоящий из крана шарового, оборудованного ниппелем и узлом соединительным с накидной гайкой, обеспечивает в открытом состоянии свободное перемещение через проходной канал штока с пробойником, а в закрытом состоянии препятствует поступлению скважинной среды в полость устройства, при этом узел фиксации устройства на трубе, включающий в себя полухомут, с размещенной в нем сменной прижимной втулкой с резьбовой частью для свинчивания с накидной гайкой запорного узла с одной стороны и полукруглым пазом на торце с другой стороны, а также втулку с внутренним отверстием для центрирования пробойника и продольными каналами для прохождения скважинной среды, соответствует диаметру трубы и обеспечивает центрирование и беззазорное прилегание к прокалываемой трубе полукруглым пазом, а за счет завинчивания накидной гайки узла соединительного на прижимную втулку узла фиксации исключается его проворот за счет шип-паза и обеспечивается герметизация резинового элемента в зоне прокола трубы.

Изобретение относится к устройствам для вторичного вскрытия пластов путем создания продольных щелей в обсадных (эксплуатационных) колоннах и формирования фильтрационных каналов в призабойной зоне пласта. Задачей изобретения является устранение явления неодновременной прорезки щелей, повышение надежности отслеживания по показаниям прибора ГИВ при проведении перфорации колонн.

Скважинный рабочий инструмент // 2738199

Настоящее изобретение относится к скважинному рабочему инструменту для перемещения части инструмента между втянутым положением и выдвинутым положением в скважине. Скважинный рабочий инструмент содержит корпус инструмента, имеющий протяженность в осевом направлении; часть инструмента, выполненную с возможностью перемещения перпендикулярно протяженности в осевом направлении между втянутым положением и выдвинутым положением; выдвигающее приводное устройство, предназначенное для выдвижения части инструмента из корпуса инструмента посредством гидравлических средств, причем выдвигающее приводное устройство содержит корпус приводного устройства и выдвигающий поршень, выполненный с возможностью скольжения внутри корпуса приводного устройства, при этом часть инструмента соединена с выдвигающим поршнем; и втягивающее приводное устройство, содержащее пружинный элемент, предназначенный для втягивания части инструмента в корпус инструмента, причем втягивающее приводное устройство соединено с выдвигающим поршнем, так что при выдвижении части инструмента посредством выдвигающего приводного устройства обеспечивается сжатие пружинного элемента.

Гидропескоструйный перфоратор для поинтервальной перфорации и гидравлического разрыва пласта // 2738059

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к устройствам для поинтервального перфорирования скважин гидроабразивной струей направленного действия с предварительным отсечением интервала перфорации пакер-пробкой и последующим проведением гидроразрыва пласта через проперфорированные отверстия в эксплуатационной колонне, цементном камне и горной породе вертикальной и горизонтальной скважин.

Способ селективной обработки продуктивного пласта, устройство для его осуществления и порт грп // 2736078

Группа изобретений относится к горному делу, а именно к способам и устройствам для селективной обработки скважин различной конструкции с использованием селективной технологии обработки продуктивного пласта, например, в скважинах, обсаженных перфорированными трубами. Для осуществления способа селективной обработки продуктивного пласта спускают в скважину устройство, снабженное механическим якорем, портом ГРП, пакерами, перфоратором, установленным в нижней части устройства, на глубину, соответствующую продуктивному пласту.

Гидромеханический прокалывающий перфоратор // 2719901

Изобретение относится к области нефтегазодобычи, а более конкретно к технике перфорации труб при вторичном вскрытии скважин. Перфоратор содержит корпус с каналом для подвода промывочной жидкости и с резьбой для крепления перфоратора к колонне труб, в несквозной полости корпуса с возможностью радиального перемещения установлен овальный поршень с режущим инструментом, оборудованным гидромониторной насадкой, выполненной с возможностью гидравлического сообщения с каналом для подвода промывочной жидкости через канал поршня.

Система для перфорации обсаженных скважин // 2689454

Изобретение относится к буровой технике, а именно к средствам добычи жидких или газообразных текучих сред из буровых скважин, и может применяться при проведении на скважине глубоко проникающей перфорации первичного или повторного вскрытия продуктивных пластов. Система для перфорации обсаженных скважин содержит насосно-компрессорные трубы, прижимное устройство, якорь, подвеску в виде каротажного кабеля, винтовой забойный двигатель, гибкий вал с режущим инструментом на конце.

Режущий узел гидромеханического щелевого перфоратора // 2682825

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к конструкции устройств для вскрытия продуктивных пластов посредством гидромеханической щелевой перфорации. Режущий узел гидромеханического щелевого перфоратора, выполненный в корпусе перфоратора, приводимый в действие поршнем, имеющим возможность воздействия на режущую секцию, включающую выдвижные режущие инструменты в виде дисков, размещенные на одноплечих рычагах, выполняющих функции держателей, один из которых зафиксирован относительно поршня, а другой - относительно корпуса перфоратора, при этом одноплечие рычаги выполнены с возможностью взаимодействия и перемещения относительно друг друга с выдвижением режущих инструментов в противоположные стороны при перемещении поршня, режущий узел имеет возможность приведения выдвигающихся деталей в транспортное положение и содержит направляющий паз, выполненный в одноплечем рычаге, зафиксированном относительно корпуса, и тягу, прикрепленную к одноплечему рычагу, зафиксированному к поршню, и выполненную с возможностью перемещения по пазу и обеспечения возврата одноплечего рычага с пазом в транспортное положение при обратном движении поршня.

Пробойник // 2679235

Изобретение относится к ручным инструментам, предназначенным для получения отверстия в стенке трубы, и может быть использовано для извлечения жидкости из полости нефтепровода. Пробойник выполнен в виде стержня с конусообразным концом.

Способ создания перфорационных каналов в обсаженной скважине // 2678252

Изобретение относится к области многоствольного строительства и ремонта нефтяных и газовых скважин, в частности к способам создания в условиях депрессии на пласт контролируемой системы перфорационных каналов заданной траектории. Представлен способ создания перфорационных каналов в обсаженной скважине.

Способ перфорации скважины и обработки призабойной зоны карбонатного пласта // 2667239

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к области эксплуатации скважин, а именно к способам для вторичного вскрытия и обработки призабойной зоны карбонатного пласта. Способ включает спуск в эксплуатационную колонну (ЭК) закрепленных на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) пакера и гидромеханического прокалывающего перфоратора, установку пакера в ЭК с последующим вскрытием ЭК путем подачи в перфоратор под давлением рабочей жидкости с прокалыванием пробойниками перфорационных отверстий в ЭК, размытие каверн путем подачи рабочей жидкости в сформированные перфорационные отверстия ЭК через гидромониторные каналы пробойников перфоратора.