Противоподбросное устройство для использования в скважине
Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для использования в скважинах, в частности эксплуатационных, когда имеет место необходимость спуска на тяговом органе скважинного инструмента или прибора, например спуска в эксплуатационные нефтяные и газовые скважины очистного устройства, которое применяется для удаления отложений. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции с одновременным повышением надежности работы. Для этого устройство содержит нижний элемент, выполненный с возможностью присоединения к инструменту, верхний элемент, выполненный с возможностью присоединения к тяговому органу, и средний элемент (СЭ), шарнирно связанный с нижним элементом. В верхней части СЭ имеет выступ для взаимодействия с внутренней стенкой колонны труб (КТ) в скважине и удлиненное наклонно расположенное по отношению к продольной оси устройства отверстие. Ось шарнира, связывающего верхний и СЭ, пропущена через удлиненное отверстие для образования ограниченно подвижного шарнирного соединения, обеспечивающего взаимодействие выступа в верхней части СЭ с внутренней стенкой КТ в скважине при изменении положения нижнего и верхнего элементов относительно друг друга. В нижней части СЭ имеет опору, взаимодействующую с внутренней стенкой КТ в скважине при взаимодействии выступа в верхней части СЭ с внутренней стенкой КТ в скважине. Взаимодействие выступа и опоры обеспечивается за счет перемещения нижнего элемента навстречу верхнему элементу и смещения их продольных осей друг относительно друга. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к области горной промышленности и предназначено для использования в скважинах, в частности эксплуатационных, когда имеет место необходимость спуска на тяговом органе скважинного инструмента или прибора, например требуется спуск в эксплуатационные нефтяные и газовые скважины очистного устройства, которое применяется для удаления отложений.
Во время производства работ, например, по очистке нефтегазодобывающих скважин от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) очистным устройством (в качестве которого может быть использовано устройство очистки внутренней поверхности колонны труб в скважине от отложений, имеющее, по крайней мере, одну вращающуюся очистную головку с рабочими элементами) возникает вероятность подброса инструмента вверх из-за образования так называемого «поршня». Срезанные отложения забивают зазоры в очистной головке, и возникает поршневой эффект. Как следствие, создается аварийная обстановка, приводящая обычно к спутыванию и обрыву тягового органа (проволоки).
Известно противовыбросовое устройство для нефтяных и газовых скважин, содержащее прибор, кабель, кабельную головку и элемент тормозящего взаимодействия с колонной или насосно-компрессорной трубой, выполненный в виде стержня, имеющего срез в нижней части для вхождения в зазор между кабельной головкой и внутренней поверхностью колонны или насосно-компрессорной трубы и заклинивания устройства и закрепленного верхней частью на кабеле выше прибора, длина стержня выбрана из условия прогиба кабеля на участке стержня в период выброса прибора, а в центральной части стержня выполнен выступ, контактирующий с кабелем для создания начального прогиба кабеля, при этом на кабельной головке выполнена оппозитная стержню фаска с обеспечивающим поверхностный контакт углом, большим угла трения (RU 2188318, 2002).
Недостатком известного устройства является низкая надежность его срабатывания, обусловленная тем, что кабель имеет определенную жесткость и в условиях ограниченного пространства на участке между закреплением элемента тормозящего взаимодействия с колонной или насосно-компрессорной трубой, выполненного в виде стержня, имеющего срез в нижней части, и кабельной головкой ведет себя как стержень. Кроме того, возможно его ложное срабатывание, например, в случае смещения точки закрепления элемента тормозящего взаимодействия на кабеле вниз в результате встречающихся сопротивлений при линейном перемещении прибора.
Известно, по существу, противоподбросное устройство для использования в скважине, включающее нижний элемент, выполненный с возможностью присоединения к инструменту, верхний элемент, выполненный с возможностью присоединения к тяговому органу, и средний элемент, шарнирно связанный с нижним элементом и имеющий в верхней части выступ для взаимодействия с внутренней стенкой колонны труб в скважине и удлиненное наклонно расположенное по отношению к продольной оси устройства отверстие, через которое пропущена ось шарнира, связывающего верхний и средний элементы для образования ограниченно подвижного шарнирного соединения, обеспечивающего взаимодействие выступа в верхней части среднего элемента с внутренней стенкой колонны труб в скважине при изменении положения нижнего и верхнего элементов относительно друг друга (SU 1104251, 1984). Это известное устройство содержит наибольшее количество общих с предложенным существенных признаков и принимается в качестве ближайшего аналога.
Недостатком известного устройства является его сложность конструкции и низкая надежность работы.
Задачей изобретения является создание противоподбросного устройства, способного быть использованным в скважине, в частности в колонне насосно-компрессорных труб при работе с применением инструментов, например очистного устройства.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы.
Технический результат достигается тем, что в противоподбросном устройстве для использования в скважине, включающем нижний элемент, выполненный с возможностью присоединения к скважинному инструменту, верхний элемент, выполненный с возможностью присоединения к тяговому органу, и средний элемент, шарнирно связанный с нижним элементом и имеющий в верхней части выступ для взаимодействия с внутренней стенкой колонны труб в скважине и удлиненное наклонно расположенное по отношению к продольной оси устройства отверстие, через которое пропущена ось шарнира, связывающего верхний и средний элементы для образования ограниченно подвижного шарнирного соединения, обеспечивающего взаимодействие выступа в верхней части среднего элемента с внутренней стенкой колонны труб в скважине при изменении положения нижнего и верхнего элементов относительно друг друга, согласно изобретению средний элемент в нижней части имеет опору, выполненную с возможностью взаимодействия с внутренней стенкой колонны труб в скважине при взаимодействии выступа в верхней части среднего элемента с внутренней стенкой колонны труб в скважине за счет перемещения нижнего элемента навстречу верхнему элементу и смещения их продольных осей друг относительно друга.
Желательно, чтобы опора в нижней части среднего элемента имела рабочую поверхность, способствующую лучшему сцеплению с внутренней поверхностью колонны труб в скважине, например рифление.
Целесообразно, чтобы выступ в верхней части среднего элемента имел форму, способствующую его попаданию в резьбовое соединение труб при взаимодействии с внутренней стенкой колонны труб в скважине и смещении продольных осей верхнего и нижнего элементов друг относительно друга в процессе линейного перемещения устройства вверх. Это обеспечит ограничение высоты подброса инструмента расстоянием от места его возникновения до ближайшего резьбового соединения труб.
В качестве скважинного инструмента может быть использовано очистное устройство, например устройство очистки внутренней поверхности колонны труб в скважине от отложений, имеющее, по крайней мере, одну вращающуюся очистную головку с рабочими элементами.
Изобретение поясняется графическими изображениями, на которых на фиг.1 показан общий вид устройства, расположенного в колонне труб в скважине в составе очистного устройства; на фиг.2 показано укрупненно противоподбросное устройство в нормальном положении; на фиг.3 - в положении подброса; на фиг.4 показан средний элемент, вид спереди; на фиг.5 - деталь верхнего элемента, вид сбоку.
Противоподбросное устройство 1 включает нижний элемент 2, верхний элемент 3 и средний элемент 4, шарнирно связанный с нижним элементом 2. Средний элемент 4 имеет в верхней части выступ 5 для взаимодействия с внутренней стенкой колонны труб 6 в скважине и удлиненное наклонно расположенное по отношению к продольной оси устройства отверстие 7, через которое пропущена ось 8 шарнира, связывающего верхний и средний элементы 3, 4 для образования ограниченно подвижного шарнирного соединения. Такое соединение обеспечивает взаимодействие выступа 5 в верхней части среднего элемента 4 с внутренней стенкой колонны труб 6 в скважине при изменении положения нижнего и верхнего элементов 2, 3 относительно друг друга. Средний элемент 4 в нижней части имеет опору 9, выполненную с возможностью взаимодействия с внутренней стенкой колонны труб 6 в скважине при взаимодействии выступа 5 в верхней части среднего элемента 4 с внутренней стенкой колонны труб 6 в скважине за счет перемещения нижнего элемента 2 навстречу верхнему элементу 3 и смещения их продольных осей друг относительно друга. Выступ 5 в верхней части среднего элемента 4 имеет форму, способствующую его попаданию в резьбовое соединение 10 труб 6 при взаимодействии с внутренней стенкой колонны труб 6 в скважине и смещении их продольных осей друг относительно друга в процессе линейного перемещения устройства 1, например, в составе инструмента (очистного устройства) 11, в скважине вверх (явление подброса). Средний элемент 4 изготавливается из соответствующего материала и подвергается соответствующей термообработке для обеспечения выступу 5 и опоре 9 необходимых качеств. Угол наклона оси удлиненного отверстия 7 по отношению к продольной оси устройства больше 45°. Присоединение верхнего элемента 3 к тяговому элементу 12 может быть осуществлено через прицепное устройство 13, в состав которого может быть включен ясс (не показан). Верхний и нижний элементы 3, 2 противоподбросного устройства 1 обычно оснащаются в конкретном воплощении грузами 14, 15.
Устройство работает следующим образом. При линейном перемещении инструмента 11 противоподбросное устройство 1 занимает положение, как показано на фиг.1, 2. При возникновении подброса нижний элемент 2 и инструмент, с ним связанный, получают ускорение, направленное вверх. Средний элемент 4 начинает перемещаться и менять свое положение вследствие наличия ограниченно подвижного шарнирного соединения. Смещаются продольные оси верхнего и нижнего элементов 2, 3 друг относительно друга. Средний элемент 4 меняет свое положение, как показано на фиг.3. Выступ 5 входит во взаимодействие с внутренней стенкой колонны труб 6, одновременно опора 9 входит в контакт с противоположной стороны также с внутренней стенкой колонны труб 6. Происходит торможение движения нижнего элемента 2, и процесс подброса ликвидируется. Если же ускорение, полученное нижним элементом 2, не будет погашено, то устройство 1 продолжит свое движение вверх до того момента, пока выступ 5 не попадет в ближайшее резьбовое соединение 10 труб 6 и тем самым надежно застопорится. После этого массы нижерасположенного по отношению к среднему элементу 4 инструмента 11 обычно достаточно для того, чтобы противоподбросное устройство 1 вернулось в прежнее состояние. Наличие ясса и включение его в работу способствует переводу устройства 1 в исходное состояние.
Использование изобретения упрощает конструкцию противоподбросного устройства и повышает надежность его работы.
1. Противоподбросное устройство для использования в скважине, включающее нижний элемент, выполненный с возможностью присоединения к инструменту, верхний элемент, выполненный с возможностью присоединения к тяговому органу, и средний элемент, шарнирно связанный с нижним элементом и имеющий в верхней части выступ для взаимодействия с внутренней стенкой колонны труб в скважине, и удлиненное наклонно расположенное, по отношению к продольной оси устройства, отверстие, через которое пропущена ось шарнира, связывающего верхний и средний элементы для образования ограниченно подвижного шарнирного соединения, обеспечивающего взаимодействие выступа в верхней части среднего элемента с внутренней стенкой колонны труб в скважине при изменении положения нижнего и верхнего элементов относительно друг друга, отличающееся тем, что средний элемент в нижней части имеет опору, выполненную с возможностью взаимодействия с внутренней стенкой колонны труб в скважине при взаимодействии выступа в верхней части среднего элемента с внутренней стенкой колонны труб в скважине за счет перемещения нижнего элемента навстречу верхнему элементу и смещения их продольных осей друг относительно друга.
2. Противоподбросное устройство по п.1, отличающееся тем, что выступ в верхней части среднего элемента имеет форму, способствующую его попаданию в резьбовое соединение труб при взаимодействии с внутренней стенкой колонны труб в скважине и смещении их продольных осей друг относительно друга в процессе линейного перемещения устройства.
3. Противоподбросное устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве инструмента использовано очистное устройство.
4. Противоподбросное устройство по п.3, отличающееся тем, что в качестве очистного устройства использовано устройство очистки внутренней поверхности колонны труб в скважине от отложений, имеющее, по крайней мере, одну вращающуюся очистную головку с рабочими элементами.
5. Противоподбросное устройство по п.1, отличающееся тем, что опора в нижней части среднего элемента имеет рабочую поверхность, способствующую лучшему сцеплению с внутренней поверхностью колонны труб в скважине.
