способ эксплуатации насосно-компрессорных труб в газовой скважине и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ эксплуатации насосно-компрессорных труб в газовой скважине, включающий спуск в скважину насосно-компрессорных труб с якорем на конце в заданный интервал, разгрузку их на якорь после радиального выдвижения из корпуса и зацепления плашек якоря с внутренней стенкой эксплуатационной колонны, за счет создания гидравлического избыточного давления на рычажный поршень, с последующей передачей радиального усилия на плашки якоря и освобождение плашек от колонны перед подъемом насосно-компрессорных труб на поверхность, отличающийся тем, что радиальные усилия на плашки якоря передают через связанные с рычажным поршнем зубчатые рейки, посредством их зацепления с зубчатыми кольцами на наружной поверхности корпуса, и конус, которые перемещают в осевом направлении вниз поршнем, а освобождение плашек от колонны перед подъемом насосно-компрессорных труб на поверхность обеспечивают вращением насосно-компрессорных труб вправо за счет левой резьбы, выполненной в нижней обойме и корпусе якоря.

2. Устройство для эксплуатации насосно-компрессорных труб, содержащее корпус с пазами, внутри которого, в верхней его части, размещен рычажный поршень с рычагами, плашки, отличающееся тем, что оно снабжено зубчатыми рейками, нижние концы которых опираются на упор, закрепленный с верхней частью конуса, и обоймами, при этом рычажный поршень, внутри которого размещена срезная втулка, соединен посредством рычагов с зубчатыми рейками, которые входят в зацепление с зубчатыми кольцами, выполненными на наружной поверхности корпуса, а конус сопрягается с подвижными в осевом направлении плашками, расположенными между обоймами, нижняя из которых соединена с нижней частью корпуса левой резьбой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике и технологии добычи газа из скважины, а именно к способам эксплуатации насосно-компрессорных труб (НКТ) в газодобывающей промышленности и устройствам для их осуществления.

Известен способ якорения насосно-компрессорных труб (НКТ) для возможной их эксплуатации, включающий спуск в скважину НКТ с якорем на конце в заданный интервал, сбрасывание шара в полость якоря, создание избыточного гидравлического давления под поршень якоря, под действием которого поршень через плашкодержатель надвигает плашки на конус и обеспечивает якорение плашек в стенку эксплуатационной колонны, в результате чего обеспечивается разгрузка на якорь /1/.

Данный способ обеспечивает эксплуатацию НКТ с разгрузкой их на якорь при постоянном поддержании избыточного гидравлического давления в системе, то есть на технологически заданный кратковременный период, а циркуляция по НКТ может быть обеспечена после среза втулки якоря при увеличении избыточного гидравлического давления, что приводит к освобождению плашек якоря от колонны. Следовательно, этот способ не может быть использован для эксплуатации НКТ с разгрузкой их на якорь.

Известно устройство (якорь) для эксплуатации НКТ с разгрузкой их на эксплуатационную колонну, содержащее корпус, конус, плашки, поршень, срезную втулку и шарик /1/.

Однако такой якорь не может быть использован для длительной эксплуатации НКТ, так как плашки якоря контактируют с эксплуатационной колонной при постоянном поддержании избыточного гидравлического давления на поршень. Циркуляционные операции в скважине могут проводиться только после удаления срезной втулки, а это означает, что разгрузка НКТ на якорь прекращается, и они будут находится под нагрузкой собственного веса, что неизбежно приводит к вышеуказанным последствиям.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ эксплуатации насосно-компрессорных труб в газовой скважине /2/.

Способ включает спуск в скважину насосно-компрессорных труб с якорем на конце в заданный интервал и разгрузку их на якорь после радиального выдвижения из корпуса и зацепления плашек якоря с внутренней стенкой эксплуатационной колонны за счет создания гидравлического избыточного давления на рычажный поршень, с последующей передачей радиального усилия на плашки якоря и освобождение плашек от колонны перед подъемом насосно-компрессорных труб на поверхность.

Недостатком известного способа является то, что его применение связано с дополнительными двумя спускоподъемными операциями:

- извлечение верхней части устройства на поверхность, соединение НКТ с нижней частью устройства в скважине,

- извлечение при необходимости нижней части устройства на поверхность, подъем НКТ и спуск верхней части устройства.

Все это усложняет процесс эксплуатации НКТ и снижает срок их службы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для эксплуатации насосно-компрессорных труб /2/.

Устройство содержит корпус с пазами, внутри которого, в верхней части, размещен рычажный поршень с рычагами, плашки.

Недостатком известного устройства является то, что в момент развинчивания верхней части устройства и навинчивания НКТ в нижнюю часть устройства не исключается нарушение контакта (зацепления) плашек устройства с обсадной колонной. Следовательно, поставленная цель может быть не достигнута.

Целью настоящего изобретения является увеличение срока службы насосно-компрессорных труб (НКТ), упрощение технологических операций, осуществляемых в процессе эксплуатации газовых скважин (промывка и вынос песка, циркуляция жидкостей и пены и т.п.), а также регулирование низа подвески НКТ (фильтра, приборов) на заданную глубину при спуске в скважину.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе эксплуатации насосно-компрессорных труб в газовой скважине, включающем спуск в скважину насосно-компрессорных труб с якорем на конце в заданный интервал, разгрузку их на якорь после радиального выдвижения из корпуса и зацепления плашек якоря с внутренней стенкой эксплуатационной колонны за счет создания гидравлического избыточного давления на рычажный поршень, с последующей передачей радиального усилия на плашки якоря и освобождение плашек от колонны перед подъемом насосно-компрессорных труб на поверхность, согласно изобретению радиальные усилия на плашки якоря передают через связанные с рычажным поршнем зубчатые рейки, посредством их зацепления с зубчатыми кольцами на наружной поверхности корпуса, и конус, которые перемещают в осевом направлении вниз поршнем, а освобождение плашек от колонны перед подъемом насосно-компрессорных труб на поверхность обеспечивают вращением насосно-компрессорных труб вправо за счет левой резьбы, выполненной в нижней обойме и корпусе якоря.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для эксплуатации насосно-компрессорных труб, содержащем корпус с пазами, внутри которого, в верхней его части, размещен рычажный поршень с рычагами, плашки, согласно изобретению оно снабжено зубчатыми рейками, нижние концы которых опираются на упор, закрепленный с верхней частью конуса, и обоймами, при этом рычажный поршень, внутри которого размещена срезная втулка, соединен посредством рычагов с зубчатыми рейками, которые входят в зацепление с зубчатыми кольцами, выполненными на наружной поверхности корпуса, а конус сопрягается с подвижными в осевом направлении плашками, расположенными между обоймами, нижняя из которых соединена с нижней частью корпуса левой резьбой.

На чертеже изображен общий вид устройства в разрезе.

Устройство состоит из корпуса 1, рычажного поршня 2 со срезной втулкой 3 и рычагами 4, зубчатых реек 5, упора 6, пружин 7, конуса 8, плашек 9, обойм 10 и шара 11.

Корпус 1 выполнен с пазами для движения рычагов 4 и зубчатыми кольцами на наружной поверхности для зацепления зубчатых реек 5.

Насосно-компрессорные трубы (НКТ) с якорем на конце опускают в скважину в заданный интервал, затем в полость НКТ бросают шар 11, который становится в седло срезной втулки 3 и перекрывает канал связи. После этого создают избыточное гидравлическое давление в полость НКТ на рычажный поршень 2, который, перемещаясь вниз своими рычагами 4, перемещает зубчатые рейки 5 по зубчатым кольцам корпуса 1. В свою очередь зубчатые рейки 5 приводят в движение конус 8, который передает радиальное перемещение плашками 9 в обоймах 10 до сцепления плашек с эксплуатационной колонной 12.

Освобождение плашек 9 от эксплуатационной колонны 12, перед подъемом НКТ 13 на поверхность, обеспечивается вращением НКТ вправо за счет левой резьбы, выполненной в нижней обойме 10 и корпусе 1 якоря.

Пружина 7 обеспечивает возврат зубчатой рейки в сопрягаемое положение с зубчатыми кольцами корпуса 1 при перемещении рейки по наружной поверхности корпуса.

Использование предлагаемого изобретения позволят увеличить срок службы НКТ, упрощение технологических операций, осуществляемых процесс эксплуатации газовых скважин, а также регулирование низа подвески НКТ на заданную глубину при спуске в скважину.

Экономический эффект от применения изобретения в зависимости от среды, температуры и глубины скважины может составить от 20 до 80% в сравнении с существующими методами эксплуатации НКТ.

Источники информации

1. Бухаленко И.Е. и др. Оборудование и инструмент для ремонта скважин. М.: Недра, 1991, с. 254.

2. А.с. СССР №1520234 А1, кл. Е 21 В 23/00, 1989.