Устройство для герметизации внутритрубного пространства колонны насосно-компрессорных труб при подъеме ее из скважины под давлением

 

Использование: устройство относится к нефтяной и газовой отраслям промышленности и предназначено для герметизации внутритрубного пространства колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) различного диаметра при подъеме ее из скважины под давлением. Сущность изобретения: согласно изобретению изменены конструкция корпуса устройства и конструкция привода элементов фиксации корпуса устройства, что обеспечивает возможность надежной герметизации колонны НКТ различного диаметра и позволяет обеспечить подъем ее из скважины под давлением. Устройство позволяет провести его спуск по трубам большего диаметра, ввести его и провести по внутритрубному пространству труб меньшего диаметра, осуществить транспортировку герметизирующего элемента в защищающем его от износа кожухе, остановить устройство у низа колонны, зафиксировать устройство во внутритрубном пространстве двумя системами фиксации и отсечь внутритрубное пространство от давления скважины у низа колонны. Для этого дополнительный корпус размещен телескопически относительно основного и соединен с ним срезными штифтами. В верхней части дополнительного корпуса имеются манжеты для уплотнения относительно колонны НТК. Имеются центрирующие элементы. Основной корпус имеет основные и дополнительные элементы фиксации относительно НТК и их приводы. Привод первых выполнен в виде подпружиненной тяги с упором, на котором размещен толкатель элементов фиксации. Механизм его управления содержит шарнирно закрепленную на тяге серьгу, в отверстии которой зафиксированы установленные в основном корпусе на осях две чеки с роликами. Привод дополнительных элементов фиксации содержит шток с размещенными элементами герметизации внутритрубного пространства. Дополнительный элемент герметизации снабжен защитным кожухом. 5 ил.

Изобретение относится к нефтяной и газовой областям промышленности и предназначено для герметизации внутритрубного пространства колонны насосно-компрессорных труб различного диаметра при подъеме ее из скважины под давлением.

Известно устройство для герметизации внутритрубного пространства колонны насосно-компрессорных труб при подъеме ее из скважины под давлением, содержащее корпус, элементы фиксации корпуса относительно трубы с приводом и элементы герметизации внутритрубного пространства (прототип).

Указанное устройство используется для герметизации внутритрубного пространства колонны насосно-компрессорных труб постоянного диаметра при подъеме ее из скважины под давлением. Корпус устройства имеет постоянный диаметр, соответствующий диаметру колонны герметизируемых труб. Использовать указанное устройство при подъеме колонны насосно-компрессорных труб различного диаметра невозможно.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для герметизации внутритрубного пространства колонны насосно-компрессорных труб при подъеме ее из скважины под давлением, в котором за счет изменения конструкции корпуса устройства и конструкции привода элементов фиксации корпуса устройства обеспечивается возможность надежной герметизации колонны насосно-компрессорных труб различного диаметра, что позволяет обеспечить подъем ее из скважины под давлением.

Заявляемое техническое решение позволяет произвести спуск устройства по трубам большого диаметра, ввести его и провести по внутритрубному пространству труб меньшего диаметра, осуществить транспортировку герметизирующего элемента в защищающем его от износа кожухе, остановить устройство у низа колонны, зафиксировать устройство во внутритрубном пространстве двумя системами фиксации и отсечь внутритрубное пространство от давления скважины у низа колонны.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для герметизации внутритрубного пространства колонны насосно-компрессорных труб при подъема ее из скважины под давлением, содержащем корпус, элементы фиксации корпуса относительно трубы с приводом и элемент герметизации внутритрубного пространства, новым является то, что устройство снабжено дополнительным корпусом, который размещен телескопически относительно основного корпуса и соединен с основным корпусом посредством срезных штифтов, дополнительный корпус снабжен элементами уплотнений его относительно колонны насосно-компрессорных труб, которые выполнены в виде манжет и размещены в верхней части дополнительного корпуса устройства, и дополнительный корпус снабжен центрирующими элементами, привод элементов фиксации основного корпуса относительно колонны насосно-компрессорных труб выполнен в виде подпружиненной тяги с упором, на котором размещен толкатель элементов фиксации, и снабжен механизмом его управления, содержащем шарнирно закрепленную на тяге серьгу с отверстием, в котором зафиксированы установленные в основном корпусе на осях две чеки с роликами, устройство снабжено дополнительными элементами фиксации основного корпуса относительно колонны насосно-компрессорных труб от его осевого перемещения под давлением скважины с приводом, содержащим шток с размещенным на нем элементом герметизации внутритрубного пространства, и устройство снабжено дополнительным элементом герметизации внутритрубного пространства колонны насосно-компрессорных труб, который размещен на штоке привода дополнительных элементов фиксации основного корпуса относительно колонны насосно-компрессорных труб, и дополнительный элемент герметизации внутритрубного пространства снабжен защитным кожухом. Дополнительный корпус устройства обеспечивает его транспортировку по трубам большого диаметра. Срезные штифты служат для крепления дополнительного корпуса с основным во время транспортировки устройства по трубам большого диаметра и позволяют основному корпусу освободиться от дополнительного при его переходе в колонну труб меньшего диаметра. Дополнительный корпус снабжен элементами уплотнения его относительно колонны насосно-компрессорных труб большого диаметра и центрирующими элементами. Привод элементов фиксации основного корпуса выполнен в виде подпружиненной тяги с упором, на котором размещен толкатель элементов фиксации и снабженный механизмом его управления, обеспечивает срабатывание элементов фиксации основного корпуса при достижении устройством нижнего открытого торца колонны.

Дополнительные элементы фиксации основного корпуса относительно колонны насосно-компрессорных труб от его осевого перемещения под давлением скважины предотвращают перемещение корпуса вверх. Дополнительный элемент герметизации внутритрубного пространства обеспечивает надежность герметизации. Защитный кожух защищает дополнительный элемент герметизации внутритрубного пространства от износа при перемещении устройства по трубам меньшего диаметра.

На фиг. 1 показано устройство в момент перехода из труб большего диаметра в трубы меньшего диаметра; на фиг. 2 общий вид устройства в колонне большого диаметра; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 устройство в колонне меньшего диаметра; на фиг. 5 устройство, зафиксированное у низа колонны насосно-компрессорных труб меньшего диаметра.

Устройство для герметизации внутритрубного пространства колонны насосно-компрессорных труб 1 при подъеме ее из скважины под давлением содержит корпус 2, элементы фиксации 3 корпуса 2 относительно трубы 1 с приводом и элемент 4 герметизации внутритрубного пространства. Устройство снабжено дополнительным корпусом 5, который размещен телескопически относительно основного корпуса 2 и соединен с корпусом 2 посредством срезных штифтов 6, дополнительный корпус 5 снабжен элементами уплотнения его относительно колонны насосно-компрессорных труб 1, которые выполнены в виде манжет 7 и размещены в верхней части дополнительного корпуса 5 устройства; дополнительный корпус снабжен центрирующими элементами 8, привод элементов фиксации 3 основного корпуса 2 относительно колонны насосно-компрессорных труб 1 выполнен в виде подпружиненной тяги 9 с упором 10, на котором размещен толкатель 11 элементов фиксации 3, и снабжен механизмом его управления, содержащем шарнирно закрепленную на тяге 9 серьгу 12 с отверстием, в котором зафиксированы установленные в основном корпусе 2 на осях 13 две чеки 14 и 15 с роликами 16; устройство снабжено дополнительными элементами 17 фиксации основного корпуса 2 относительно колонны насосно-компрессорных труб 1 от его осевого перемещения под давлением скважины с приводом, содержащим шток 18 с размещенным на нем элементом герметизации 4 внутритрубного пространства; и устройство снабжено дополнительным элементом 19 герметизации внутритрубного пространства колонны насосно-компрессорных труб 1, который размещен на штоке 18 привода дополнительных элементов 17 фиксации основного корпуса 2 относительно колонны насосно-компрессорных труб 1; дополнительный элемент герметизации внутритрубного пространства снабжен защитным кожухом 20.

Устройство для герметизации внутритрубного пространства колонны насосно-компрессорных труб 1, состоящей из труб двух диаметров, содержит основной корпус 2, элементы 3 фиксации основного корпуса 2 относительно колонны насосно-компрессорных труб 1, элемент 4 герметизации внутритрубного пространства, дополнительный корпус 5, служащий для транспортировки основного корпуса 2 по колонне, состоящий из труб большего диаметра и соединенный с корпусом 2 посредством срезных штифтов 6.

В верхней части дополнительного корпуса 5 располагаются манжеты 7 и центрирующие элементы 8, обеспечивающие прохождение устройства во внутритрубном пространстве колонны труб 1. Центрирующие элементы 8 располагаются также в нижней части дополнительного корпуса. Привод элементов 3 фиксации основного корпуса 2 относительно колонны труб 1 выполнен в виде подпружиненной тяги 9 с упором 10, над которым размещен толкатель 11 клиньев элементов 3 фиксации корпуса относительно колонны труб. Привод элементов 3 фиксации снабжен механизмом управления, содержащим шарнирно закрепленную на тяге 9 серьгу 12 с отверстием, в котором зафиксированы установленные в основном корпусе 2 на осях 13 две чеки 14 и 15, снабженные роликами 16 для контакта с внутренней поверхностью колонны труб 1 при перемещении в них устройства. Устройство снабжено дополнительными элементами 17 фиксации основного корпуса 2 относительно колонны труб 1 от его осевого перемещения под давлением скважины. Дополнительный элемент 19 герметизации внутритрубного пространства колонны труб 1 выполнен в виде резиновой манжеты, размещенной на штоке 18 и снабженной защитным кожухом 20. В нижней части штока 18 установлена на резьбе упорная гайка 24. Муфта 25 соединяет на резьбе верхнюю 21 и среднюю 22 части основного корпуса 2, нижняя 23 часть которого соединяется на резьбе со средней частью 22 основного корпуса 2. Муфта 25 имеет три наклонных паза, расположенных равномерно по окружности и предназначенных для перемещения клиньев элементов 3 фиксации, подпружиненных кольцевой пружиной 28.

Аналогичную конструкцию имеет втулка 31 и клинья дополнительных элементов 17 фиксации основного корпуса 2 относительно колонны труб 1. Основной корпус 2 снабжен конической пробкой 26, которая соединяется на резьбе с нижней частью основного корпуса 2. Нижняя 23 часть основного корпуса 2 имеет окна 27 для обеспечения контакта роликов 16 с внутренней поверхностью колонны труб 1. Опорная шайба 29 установлена между средней 22 и нижней 23 частями основного корпуса 2 и служит опорой для пружины 30. Между манжетами элементов герметизации 19 и 4 установлены центрирующая шайба 32 и дистанционная втулка 33. Манжета 34 закреплена на штоке 19 при помощи винта 35 и разрезной упорной шайбы 36, которая установлена в проточке штока 19 между упорной втулкой 37 и соединительной втулкой 38.

Колонна насосно-компрессорных труб состоит из труб большего диаметра, соединенных переводником 39 с трубами меньшего диаметра.

Устройство для герметизации внутритрубного пространства колонны НКТ 1, предназначенное для прохождения по колонне, состоящей из труб разного диаметра, остановки внизу открытой колонны меньшего диаметра и последующей герметизации внутритрубного пространства для поднятия труб из скважины под давлением, помещают в колонну большего диаметра, создают избыточное давление рабочей жидкости над устройством и благодаря установленным на дополнительном корпусе 5 манжет 7 перемещают во внутритрубном канале до упора устройства в переводник 39. При транспортировке устройства в трубах большего диаметра дополнительный корпус 5 центрируется во внутритрубном пространстве центрирующими элементами 8. После остановки устройства перед колонной меньшего диаметра ( см. фиг. 1) увеличивается давление рабочей жидкости над устройством до расчетной величины, необходимой для разрушения срезных штифтов 6, после чего основной корпус 2, состоящий из верхней 21, средней 22 и нижней 23 частей и снабженный конической пробкой 26 для центрирования в колонне труб меньшего диаметра, перемещается в колонну труб меньшего диаметра благодаря воздействию рабочей жидкости на манжету 34, закрепленную на штоке 18 при помощи винта 35 и разрезной упорной шайбы 36, которая установлена в проточке штока 18 между упорной втулкой 3 и соединительной втулкой 38.

Основной корпус 2 перемещается в колонне труб меньшего диаметра, центрируясь во внутритрубном пространстве при помощи центрирующей шайбы 32 (см. фиг. 4).

При движении основного корпуса 2 осуществляется постоянный контакт со стенками колонны роликов 16, установленных на чеках 14 и 15, которые фиксируются в отверстии шарнирно закрепленной на тяге 9 серьги 12. Тяга 9 подпружинена пружиной 30, которая находится в сжатом состоянии между опорной шайбой 29 и упором 10. При выходе нижней 23 части основного корпуса 2 из внутритрубного пространства колонны меньшего диаметра окна 27 оказываются ниже открытого торца колонны и ролики 16 выходят из контакта с внутренней поверхности колонны труб, после чего усилие сжатой пружины, воздействуя через тягу 9 и шарнирно закрепленную серьгу 12 на оси чек 14 и 15, заставляя поворачиваться их вокруг осей 13, что приводит к расфиксации тяги 9 (см. фиг. 5). Пружина 30, разжимаясь, действует на упор 22, который через толкатель 11 перемещает в пазах муфты 25 клинья элементов 3 фиксации, которые подпружинены кольцевой пружиной 28. После заклинивания элементов 3 фиксации движение корпуса относительно колонны труб прекращается, что сигнализируется ростом давления рабочей жидкости в колонне труб 1. Снижением давления в колонне труб 1 достигается превышение давления в затрубном пространстве. Давление среды в затрубном пространстве, воздействуя на элемент 4 герметизации внутритрубного пространства, перемещает шток вверх относительно закрепленного в колонне основного корпуса 2 и извлекает из защитного кожуха 20 дополнительный элемент 19 герметизации внутритрубного пространства в дополнение к изношенному при транспортировке элементу 4 герметизации, установленному над дистанционной втулкой 33. Упорная гайка 24, установленная на штоке 18, при движении вверх взаимодействует с втулкой 31, передвигая ее относительно основного корпуса 2. Втулка 3,1 наклонными пазами передвигаясь по клиньям дополнительных элементов 17, осуществляет дополнительную фиксацию основного корпуса 2 относительно колонны труб 1.

Формула изобретения

Устройство для герметизации внутритрубного пространства колонны насосно-компрессорных труб при подъеме ее из скважины под давлением, содержащее корпус, элементы фиксации корпуса относительно трубы с приводом и элемент герметизации внутритрубного пространства, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительным корпусом, который размещен телескопически относительно основного корпуса и соединен с основным корпусом посредством срезных штифтов, дополнительный корпус снабжен элементами уплотнения его относительно колонны насосно-компрессорных труб, которые выполнены в виде манжет и размещены в верхней части дополнительного корпуса устройства, дополнительный корпус снабжен центрирующими элементами, привод элементов фиксации основного корпуса относительно колонны насосно-компрессорных труб выполнен в виде подпружиненной тяги с упором, на котором размещен толкатель элементов фиксации, и снабжен механизмом его управления, содержащим шарнирно закрепленную на тяге серьгу с отверстием, в котором зафиксированы установленные в основном корпусе на осях две чеки с роликами, устройство также снабжено дополнительными элементами фиксации основного корпуса относительно колонны насосно-компрессорных труб от его осевого перемещения под давлением скважины с приводом, содержащем шток с размещенными на нем элементом герметизации внутритрубного пространства и дополнительным элементом герметизации внутритрубного пространства, при этом дополнительный элемент герметизации внутритрубного пространства снабжен защитным кожухом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5