Устройство для работы с гибкими трубами

 

В устройстве для работы с гибкими трубами при бурении нефтяных скважин гибкая труба выполнена с возможностью управления работой одного или большого количества находящихся в скважине инструментов и подачи циркулирующей жидкости в скважину и к инструменту. Гибкая труба намотана на вращающуюся катушку и соединена с насосным устройством для циркуляции жидкости через первое шарнирное устройство, расположенное у одного конца вала катушки и в котором гидравлические трубы и электрический кабель, расположенные внутри гибкой трубы, проходят к указанному расположенному в скважине инструменту. Гидравлические трубы соединены с гидравлическими магистралями через второе шарнирное устройство у другого конца вала. Электрический кабель соединен с электрическим кабелепроводом через третье шарнирное устройство у другого конца вала. Каждая из гидравлических труб имеет длину большую, чем длина участка гибкой трубы, внутри которого гидравлические трубы расположены. Гидравлические трубы расположены по существу в форме спиральных линий внутри гибкой трубы. У наружного конца гибкой трубы расположено гидравлическое стыковочное устройство, выполненное с возможностью соединения с инструментами, расположенными в скважине, в котором гидравлические трубы соединены со стыковочным устройством. Обеспечивается возможность управления работой одного или большего количества находящихся в скважине инструментов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области буровой техники, в частности к устройствам для работы с гибкими трубами при бурении нефтяных скважин.

Уровень техники При бурении нефтяных и газовых скважин для доставки режущего и измерительного инструмента в скважину обычно используют так называемую гибкую трубу.

Инструменты, устанавливаемые на конце гибкой трубы, как правило, имеют привод от гидравлических двигателей или силовых приводов. При этом гидравлическая энергия подается посредством нагнетания циркулирующей жидкости вниз через гибкую трубу от насоса на поверхности. В альтернативном варианте используется насос с электроприводом, расположенный внизу, в скважине, приводящий в действие гидравлический инструмент с помощью жидкости, взятой из скважины, обычно вблизи инструмента.

При работе в скважине циркулирующая жидкость нагнетается через гибкую трубу, часто выполняющую несколько функций. Циркулирующая жидкость часто может быть неоднородной по составу и таким образом менее пригодной для привода гидравлических инструментов. Циркулирующая жидкость может, например, быть смешана с инертным газом для того, чтобы улучшить подъемные свойства продуктов бурения.

При одновременной работе нескольких расположенных в скважине инструментов, например, двигателя головки бура совместно с устройством управления направлением бурения, все они зависят от циркулирующей жидкости. При изменении направления головка бура должна быть отведена во время изменения угла наклона головки бура. Использование расположенного в скважине насоса не улучшает условия работы, но может обеспечить лучшую гибкость и независимость при одновременном использовании нескольких инструментов.

Известны различные устройства для работы с гибкой трубой при бурении нефтяных скважин, использующие, помимо гибкой трубы, по меньшей мере один электрический кабель (см. , например, К.Г. Блаунт, Э.Дж. Уолкер. Установки для обслуживания скважин с использованием гибких колонн насосно-компрессорных труб. "Нефть, газ и нефтехимия за рубежом", 1992, N 10, с. 18-19). В известных устройствах, в которых используется единственный шарнир для ввода гидравлической жидкости и электрического кабеля, возникают трудности с обеспечением высокого качества уплотнений, работающих под давлением, создаваемым циркулирующей жидкостью.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является устройство для работы с гибкой трубой при бурении нефтяных скважин, описанное в европейской заявке EP A1 0256601, 1988. Известное устройство содержит установленную на валу вращающуюся катушку с трубчатой центральной частью, приспособленной для наматывания и сматывания гибкой трубы, которая соединена с насосным устройством для подачи в гибкую трубу жидкости через первое шарнирное устройство, расположенное у одного конца вала. Имеется также гидравлический трубопровод, входящий внутрь гибкой трубы ниже по ходу потока, чем первое шарнирное устройство, и соединенный с гидравлической магистралью через второе шарнирное устройство, размещенное у второго конца вала.

Основной недостаток известного устройства состоит в том, что оно не обеспечивает возможности использования насоса с электроприводом, расположенным в скважине, для приведения в действие гидравлического инструмента.

Сущность изобретения Задачей изобретения является создание усовершенствованного устройства для передачи энергии и управляющих сигналов для управления работой находящихся в скважине гидравлических инструментов при работах с гибкой трубой.

Задача решена созданием устройства для работы с гибкой трубой, содержащего установленную на валу вращающуюся катушку с трубчатой центральной частью, приспособленной для наматывания и сматывания гибкой трубы, которая соединена с насосным устройством для подачи в гибкую трубу жидкости через первое шарнирное устройство, расположенное у одного конца вала, и гидравлический трубопровод, который входит внутрь гибкой трубы ниже по ходу потока, чем первое шарнирное устройство, и соединен по меньшей мере с одной гидравлической магистралью через второе шарнирное устройство, размещенное у второго конца вала.

Главная отличительная особенность устройства по настоящему изобретению состоит в том, что оно дополнительно содержит по меньшей мере один электрический кабель, входящий внутрь гибкой трубы ниже по ходу потока, чем первое шарнирное устройство, и соединенный с электрическим кабелепроводом через третье шарнирное устройство, размещенное у второго конца вала.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения электрический кабель проходит через указанное второе шарнирное устройство. При этом устройство предпочтительно содержит два гидравлических трубопровода, а каждый из гидравлических трубопроводов и электрический кабель имеют длину большую, чем длина участка гибкой трубы, внутри которого расположены гидравлические трубопроводы и электрический кабель. При этом каждый из гидравлических трубопроводов и электрический кабель размещены внутри гибкой трубы таким образом, что образуют сильно вытянутую спиральную линию.

Далее предпочтительный вариант выполнения изобретения описывается со ссылками на чертежи, на которых: фиг. 1 изображает вид сверху, частично в разрезе, на катушку с намотанной на ней гибкой трубой, внутри которой расположены электрический кабель и две гидравлические трубы; фиг. 2 изображает катушку, показанную на фиг. 1, на виде сбоку; фиг. 3 изображает в продольном разрезе и в увеличенном масштабе гибкую трубу, окружающую электрический кабель и гидравлические трубы; фиг. 4 изображает в продольном разрезе и в увеличенном масштабе конец гибкой трубы, содержащий гидравлическое соединительное устройство для соединения с оборудованием, расположенным в скважине.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения На фиг. 1 показана вращающаяся катушка 1, установленная на валу 2 и имеющая боковые стенки 4, 6 и трубчатую центральную часть 8, на которую наматывается гибкая труба 10. В гибкой трубе 10 проходят две трубы 12, 14 для жидкости (т.е. два гидравлических трубопровода), а также электрический кабель 16. Гибкая труба 10 выполнена с возможностью передачи циркулирующей жидкости, доставленной от насосного устройства (не изображено) через трубу 18 подачи и далее через первое шарнирное устройство 20 известного типа, установленное на одном конце вала 2. Для этого гибкая труба 10 соединена с выходным отверстием шарнирного устройства 20, которое обеспечивает создание герметичного вращающегося соединения между неподвижной подающей трубой 18 и гибкой трубой 10, повторяющей вращательное движение катушки 1.

Гидравлические трубопроводы 12, 14, проходящие внутри гибкой трубы 10, входят в гибкую трубу 10 через герметичный канал 22, расположенный ниже по ходу потока относительно шарнирного устройства 20. С помощью второго шарнирного устройства 24, расположенного на другом конце вала 2, гидравлические трубопроводы 12, 14 с помощью гидравлических магистралей 26, 28 соединены с гидравлическим агрегатом (не изображен). Шарнирное устройство 24 обеспечивает создание герметичного вращающегося соединения между неподвижными гидравлическими магистралями 26, 28 и гидравлическими трубопроводами 12, 14, движущимися в соответствии с вращательным движением катушки 1.

Электрический кабель 16, который может содержать один или большее количество проводников, соединен с электрическим кабелепроводом 34 через третье шарнирное устройство 32, размещенное у второго конца вала. Аналогично гидравлическим трубопроводам 12, 14 электрический кабель входит в гибкую трубу 10 через второе шарнирное устройство 24, т.е. ниже по ходу потока, чем первое шарнирное устройство 20.

С помощью трех шарнирных устройств 20, 24 и 32 независимо от вращательного движения катушки 1 выполняются следующие операции: подача циркулирующей жидкости к гибкой трубе 10, подача жидкости гидросистемы к гидравлическим трубопроводам 12, 14 и от них, а также передача электрических сигналов к кабелю 16 и от него.

Так как гидравлические трубопроводы 12, 14, а также электрический кабель 16 проходят в гибкую трубу 10 ниже по ходу потока относительно шарнирного устройства 20, шарнирные устройства 24, 32 не работают с циркулирующей жидкостью и таким образом, они не должны содержать уплотнения, работающие под давлением.

Гидравлические трубопроводы 12, 14 и электрический кабель 16 имеют по существу большую длину, чем длина участка гибкой трубы 10, внутри которого они расположены. Как следствие, они располагаются в гибкой трубе в форме сильно вытянутых спиральных линий, как это показано на фиг. 3, для того чтобы обеспечить необходимую эластичность при сматывании гибкой трубы 10 с катушки 1 и наматывании на нее.

На конце гибкой трубы 10 расположено стыковочное устройство 36 для переноса жидкости между гидравлическими трубопроводами 12, 14 и не изображенным гидравлическим инструментом известной конструкции, расположенным в скважине и выполненным с возможностью прикрепления к стыковочному устройству 36 с помощью резьбовых винтов 40. Стыковочное устройство 36 снабжено внутренними каналами 42, 44, один конец которых открыт радиально между наружными кольцевыми уплотнениями 46, 48, 50 стыковочного устройства. Другой конец каналов 42, 44 выполнен с возможностью соединения с гидравлическими трубопроводами 12, 14 с помощью гидравлических соединителей 52 известного типа.

Разрезная зажимная втулка (цанговый зажим) 54, имеющая наружную коническую часть, выполнена с возможностью захвата гибкой трубы 10 так, что наружная втулка 56 смещается в осевом направлении по конической части зажимной втулки 54. Внутри зажимная втулка 54 снабжена острыми гребнями или другими элементами, увеличивающими трение. Опорное кольцо 58 упирается в торец гибкой трубы 10 и служит в качестве посадочной площадки для зажимной втулки 54 и стыковочного устройства 36.

Когда стыковочное устройство 36 прикрепляется к гибкой трубе 10, втулка 54 и опорное кольцо 58 навинчиваются на гибкую трубу 10. Гидравлические трубопроводы 12, 14 немного вытягиваются из гибкой трубы 10 и соединяются с каналами 42, 44 стыковочного устройства 36 с помощью гидравлических соединителей 52, после чего стыковочное устройство 36 прижимается к опорному кольцу 58. Втулка 56 завинчивается по резьбе 60 стыковочного устройства и уплотняется. Втулка 56 обеспечивает надежный охват зажимной втулкой 54 гибкой трубы 10, прикрепляя стыковочное устройство 36 к концу гибкой трубы 10.

Стыковочное устройство 36 имеет не показанный на чертеже сквозной канал для протекания циркулирующей жидкости, служащий также в качестве канала для прохода электрического кабеля 16. Кабель 16 имеет окончание, выполненное известным образом и имеющее собственное стыковочное устройство, не показанное на чертеже.

Предпочтительно, между опорным кольцом 58 и стыковочным устройством 36 располагаются штифты, выпуклости или проушины зажимной втулки 54, предотвращающие обоюдное вращение во время уплотнения втулки 56 посредством завинчивания.

Формула изобретения

1. Устройство для работы с гибкой трубой, предпочтительно при бурении нефтяных скважин, содержащее установленную на валу (2) вращающуюся катушку (1) с трубчатой центральной частью, приспособленной для наматывания и сматывания губкой трубы (10), которая соединена с насосным устройством для подачи в гибкую трубу жидкости через первое шарнирное устройство (20), расположенное у одного конца вала (2), и гидравлический трубопровод (12, 14) входящий внутрь гибкой трубы ниже по ходу потока, чем первое шарнирное устройство, и соединенный по меньшей мере с одной гидравлической магистралью (26, 28) через второе шарнирное устройство (24), размещенное у второго конца вала (2), отличающееся тем, что оно дополнительно содержит по меньшей мере один электрический кабель (16), входящий внутрь гибкой трубы ниже по ходу потока, чем первое шарнирное устройство, и соединенный с электрическим кабелепроводом (34) через третье шарнирное устройство (32), размещенное у второго конца вала.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электрический кабель (16) проходит через указанное второе шарнирное устройство (24).

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что содержит два гидравлических трубопровода (12, 14), при этом каждый из гидравлических трубопроводов и электрический кабель (16) имеют длину большую, чем длина участка гибкой трубы (10), внутри которого расположены гидравлические трубопроводы (12, 14) и электрический кабель (16), при этом каждый из гидравлических трубопроводов (12, 14) и электрический кабель (16) размещены внутри гибкой трубы (10) так, что образуют сильно вытянутую спиральную линию.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4