Способ извлечения из скважины оборудования и устройство для его осуществления

 

Использование: изобретение относится к области горного строительства, в частности к способам и устройствам извлечения из скважины оборудования с помощью ловильных устройств. Сущность изобретения: способ извлечения из скважины оборудования включает опускание на штанге и установку на извлекаемое оборудование схватывающего элемента, защемляющего извлекаемое оборудование с последующим извлечением его при помощи подъемного механизма. Между охватывающим элементом и извлекаемым элементом оборудования дополнительно вводят симметрично расположенные по сечению охватывающего элемента на всю его длину отрезки прорезиненных рукавов, наполовину объема заполненные расширяющейся смесью, например, водным раствором HPC-1. Устройство для извлечения из скважины оборудования содержит связанный со штангой охватывающий металлический патрубок с осевым каналом, размещенный в осевом канале по длине патрубка на внутренней поверхности последнего захватный полый элемент, заполненный наполнителем. Захватный полый элемент выполнен в виде симметрично установленных по всей длине охватывающего металлического патрубка отрезков прорезиненных рукавов, нижние концы которых герметично закрыты, а верхние имеют отверстие для заполнения их расширяющейся смесью. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области горного строительства, в частности к способам извлечения из скважин оборудования с помощью ловильных устройств.

Известен способ извлечения из скважин оборудования с помощью ловильного инструмента [1] заключающийся в опускании в скважину штанги со специальным охватывающим оборудованием элементом ловильными клещами, которые в раскрытом виде одевают на поврежденное оборудование, затем при помощи вилочной стяжки, постепенно затягивают ловильное устройство. И при помощи подъемного устройства вытаскивают из скважины поврежденное оборудование.

Известные ловильные клещи [1] состоят из охватывающего элемента в виде раздвижных цапф при помощи которых зажимается поврежденное оборудование в скважине за счет вилочной стяжки и штанги, извлекаемой из скважины подъемным оборудованием.

Недостатком известного способа и устройства для его осуществления является большая трудоемкость выполнения работ, так как в скважину многократно приходится опускать штангу, чтобы произошел захват оборудования, кроме того отмечается низкая надежность извлечения оборудования из скважины, которая обусловлена тем, что ловильные клещи, особенно зажимные цапфы, часто разгибаются при действии усилий и оборудование остается в скважине.

Целью изобретения является снижение трудоемкости выполнения работ и повышение надежности захвата и извлечения оборудования из скважин.

Поставленная цель достигается тем, что на вытаскиваемое из скважины оборудование одевают охватывающий металлический патрубок, внутренний диаметр которого больше диаметра вытаскиваемого оборудования не менее, чем 1,5 раза, а наружный меньше чем внутренний диаметр обсадной трубы скважины.

Внутри охватывающего металлического патрубка по ее длине закреплены не менее трех отрезков противопожарного прорезиненного рукава, длина которых равна длине патрубка, а их расположение симметрично относительно площади поперечного сечения патрубка. Нижние концы противопожарного рукава герметично и равнопрочно закрыты, а их внутренний объем наполовину заполнен расширяющимся раствором, состоящим из порошка невзрывчатого разрушающего средства HPC-1/2/ и воды.

HPC-1 смесь веществ в виде порошка, состоящая из окиси кальция 60 90% от общей массы и отходов целлюлозно-бумажного производства. При приготовлении рабочей смеси количество воды в ней должно быть от 30 до 32% от массы HPC-1. Условия реакции гидратации рабочей смеси таковы, что она, как показывают эксперименты, ориентировочно, в течение двух часов находится в жидком состоянии, и затем постепенно затвердевает, и при окончательном расширении в ней возникают большие напряжения, более 30 МПа [2] Одетый на оборудование охватывающий патрубок с закрепленными по его периметру отрезками противопожарных рукавов с расширяющейся смесью в результате реакции гидратации смеси расклинивает и защемляет извлекаемое из скважины оборудование, которое затем извлекается подъемными устройствами.

Сопоставительный анализ предложенного решения показывает, что заявленный способ извлечения из скважин оборудования и устройство для его осуществления отличается тем, что защемление оборудования в патрубке осуществляется за счет химической реакции гидратации. Это позволяет установить, что предложенное техническое решение соответствует критерию "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники было выявлено, что предложенное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлен общий вид(разрез) устройства для извлечения из скважин оборудования по новому способу; на фиг. 2 вид по А-А (фиг. 1); на фиг. 3 узел 1 (фиг. 1).

Способ осуществляется следующим образом.

На извлекаемую из скважины 1, поврежденную трубу 2, одевается охватывающий патрубок 3, внутренний диаметр которого не менее чем в 1,5 раза больше наружного диаметра извлекаемого оборудования 2 и наружный диаметр меньше диаметра скважины. Внутри патрубка 3 у его краев закреплены отрезки прорезиненного притивопожарного рукава 4 (ГОСТ 7877-75). Причем, отрезки рукава 4 закреплены симметрично относительно поперечного сечения патрубка на всю его длину, а их количество назначения не менее двух. Нижние торцы прорезиненного рукава 4 герметично и равнопрочно закреплены к нижнему краю патрубка 3, а верхние имеют отверстия 5 для заливки расширяющейся смеси во внутрь рукава 4.

При закреплении отрезков противопожарных рукавов 4 внутри охватывающего патрубка 3 на их поверхность, обращенную к извлекаемому из скважины оборудованию 2, устанавливается тонкая резиновая лента 6, имеющая одинаковую длину с 4, которая закрепляется вместе с отрезками противопожарных рукавов у краев патрубка 4. Резиновая лента 6 препятствует выпирание жидкой расширяющейся смеси 7, которую заливают в противопожарные пожарные рукава 4 через отверстия 5 и способствует равномерному распределению смеси по длине рукава 4. Лента 6 позволяет свободно одевать патрубок 3 на извлекаемое оборудование 2.

В качестве рабочей расширяющейся смеси 7 использовалась смесь порошка HPC-1 с водой. Порошок HPC-1/2/ тщательно перемешивался с водой в отдельной емкости, вода принималась от 30 до 32% от массы HPC-1. Смесь через воронку заливалась в отверстия противопожарных рукавов 4.

После монтажа патрубка 4 с рабочей смесью 6 на извлекаемое из скважины 1 оборудование 2, которое производится при помощи штанги 8, дается выдержка по времени в течение суток. За это время в результате реакции гидратации рабочая смесь HPC-1 расширяется. Извлекаемое оборудование 2 расклинивается между патрубками 3 из-за расширения рабочей смеси, находящейся в отрезках противопожарных рукавов 4.

Величина предельного усилия p для извлекаемого оборудования из скважины ориентировочно определяется из выражения: где σ_o напряжение возникающее в отрезках противопожарных рукавов в результате расширения HPC-1, кн/м²; r внутренний радиус противопожарных рукавов, м; l длина заполнения противопожарных рукавов рабочей смесью, м; n количество рукавов, шт; K_p коэффициент перехода напряжения, возникающего при расширении рабочей смеси в обжимное усилие (по данным экспериментов ≈ 0,87); K_тр коэффициент трения материала рукавов о материал извлекаемого оборудования из скважины.

Проверка данного технического решения была осуществлена по модели устройства (фиг. 1 3).

В качестве извлекаемого оборудования 2 служил отрезок трубы длиной 0,5 м наружный диаметр которой составлял 42 мм, толщина стенки 3,5 мм (ГОСТ 87-32-78). В качестве охватывающего патрубка 3 использовалась труба длиной 0,3 м, наружним диаметром 108 мм, толщиной стенки 4 мм (ГОСТ 87-32-78). Патрубок 3 был жестко закреплен на штанге 8. На внутренней поверхности патрубка 3, у его краев закреплены отрезки прорезиненных противопожарных рукавов 4 диаметром 77 мм (ГОСТ 7877-75). Причем два отрезка рукавов 4 были закреплены симметрично относительно поперечного сечения патрубка 3. Нижние торцы прорезиненных рукавов 4 герметично и равнопрочно были закреплены к нижнему краю патрубка 3, а верхние имели отверстия 5 для заливки расширяющейся смеси во внутрь рукава 4.

При закреплении отрезков противопожарных рукавов на поверхность, обращенную к извлекаемому из скважины оборудованию 2 была установлена тонкая резиновая лента 6, имеющая одинаковую длину 4, которая закреплена вместе с отрезками противопожарных рукавов у краев патрубков 3. Резиновая лента 6 препятствует выпиранию жидкой расширяющейся смесью 7, которая заливалась в противопожарные рукава 4 через отверстия 5. Лента 6 способствовала безпрепятственному одеванию патрубка 3 на трубу 2.

В качестве рабочей расширяющейся смеси 7 использовалась смесь порошка HPC-1 с водой количество которой принималось 30 32% от массы HPC-1. Количество раствора заливалось примерно на 1/2 объема противопожарных рукавов. Патрубок 3 с расширяющейся смесью 7 одевался на трубу 2 на всю его длину. В результате реакции гидратации рабочей смеси 7 труба 2 расклинивалась между охватывающим патрубком 3. Расширение смеси происходило в течение суток. Усиление, с которым вытаскивается охватывающий патрубок 3 трубы 2, подчиняется расчетной зависимости. При испытании на разрывной машине установлено, что это усилие почти на порядок больше, чем у ранее существующих устройств этого типа [1] Данный способ отличается от ранее существующих надежностью и снижением трудоемкости ведения работ по извлечению оборудования из скважин.

Формула изобретения

1. Способ извлечения из скважины оборудования, включающий опускание на штанге и установку на извлекаемое оборудование охватывающего элемента, защемляющего извлекаемое оборудование с последующим извлечением его при помощи подъемного механизма, отличающийся тем, что между охватывающим элементом и извлекаемым элементом оборудования дополнительно вводят симметрично расположенные по сечению охватывающего элемента на всю его длину отрезки прорезиненных рукавов, наполовину объема заполненные расширяющейся смесью, например водным раствором.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину предельного усилия, с которым извлекают элементы оборудования из скважины, определяют из выражения
P = σ_o·2π·r·l·n·K_p·K_тр,
где σ_o- напряжение, возникающее в отрезках прорезиненных рукавов в результате расширения смеси, кн/м²;
r внутренний радиус прорезиненных рукавов, м;
l длина заполнения прорезиненных рукавов рабочей смесью, м;
n количество рукавов в охватывающем элементе, шт.

K_р коэффициент перехода напряжения, возникающего при расширении рабочей смеси, в обжимное усилие (по данным экспериментов K_р ≈ 0,87);
K_тр коэффициент трения материала рукавов о материал оборудования.

3. Устройство для извлечения из скважины оборудования, содержащее связанный со штангой охватывающий металлический патрубок с осевым каналом, размещенный в осевом канале по длине патрубка на внутренней поверхности последнего захватный полый элемент, заполненный наполнителем, отличающееся тем, что захватный элемент выполнен в виде симметрично установленных по всей длине охватывающего металлического патрубка отрезков прорезиненных рукавов, нижние концы которых герметично закрыты, а верхние имеют отверстие для заполнения их расширяющейся смесью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3