скважинный трубодержатель для насосно-компрессорных труб

Формула изобретения

Скважинный трубодержатель для насосно-компрессорных труб, содержащий связанное с насосно-компрессорными трубами посредством муфты основание, с наружной стороны которого размещены с возможностью осевого перемещения верхняя и нижняя головки с коническими рабочими поверхностями, между которыми размещены с возможностью радиального перемещения плашки с нарезной поверхностью, отличающийся тем, что трубодержатель снабжен корпусом с установленными на нем пластинчатыми пружинами, основание и верхняя головка связаны посредством трапецеидальной резьбы, плашки выполнены в форме пластин с конусными поверхностями, ответными головкам, размещены в пазах, выполненных в корпусе и опираются на конические поверхности верхней и нижней головок, причем снизу на основание навернут патрубок с пазом и выступом, на который упираются срезные штифты, размещенные на фиксирующем кольце.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике добычи нефти глубинными штанговыми насосами, в частности к устройствам для фиксирования насосно-компрессорных труб в обсадной колонне, устранения волнообразного изгиба колонны НКТ.

При свободном подвесе колонны насосно-компрессорных труб во время движения колонны штанг вверх происходит движение и искривление НКТ, что уменьшает коэффициент подачи насоса. При искривлении увеличиваются зоны трения штанг и НКТ, что приводит к их износу, а также потерям электроэнергии. Основная причина износа - волнообразный изгиб нижней части насосно-компрессорных труб.

Известно устройство для зацепления с обсадной колонной скважины, содержащее ствол, с наружной стороны которого размещены с возможностью осевого перемещения верхняя и нижняя опоры, имеющие кольцевые выступы с размещенным между ними элементом зацепления, имеющим с внешней стороны зубчатую насечку, а с внутренней - двусторонний конический и кольцевые проточки для взаимодействия с кольцевыми выступами. Элемент зацепления выполнен в виде втулки с продольными несквозными чередующимися с торцов прорезями, служащими для увеличения в диаметре при установке устройства (а.с. SU №1366631, кл. Е 21 В 23/00, 1988 г., бюл. №2). Недостатком устройства является возможность заклинивания верхней и нижней опор при освобождении элемента зацепления при переводе устройства в транспортное положение.

Наиболее близким к заявленному является устройство для заякоривания труб в скважине, включающее корпус с конусной частью и радиальными каналами, шлипсы, конические сухари, подвижный конус с приводом в виде гидравлической камеры, связанной через радиальные каналы с источником давления, дополнительные срезные штифты, обеспечивающие выдвижение шлипсов до конечного положения (а.с. SU №1201484, кл. Е 21 В 23/00, 1985 г., бюл. №48). Недостатком данного устройства является сложность использования, вызванная необходимостью соблюдения соответствующего срезного усилия на штифтах для обеспечения перевода устройства в рабочее положение.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности закрепления нижней части колонны НКТ, что позволяет поддерживать ее в натянутом состоянии, предотвращая искривление, растяжение и сжатие во время движения штанг, уменьшая износ насосного оборудования.

Поставленная задача решается тем, что трубодержатель для насосно-компрессорных труб, содержащий связанное с насосно-компрессорными трубами посредством муфты основание, с наружной стороны которого размещены с возможностью осевого перемещения верхняя и нижняя головки с коническими рабочими поверхностями, между которыми размещены с возможностью радиального перемещения плашки с нарезной поверхностью, согласно изобретению снабжен корпусом с установленными на нем пластинчатыми пружинами, а основание и верхняя головка связаны посредством трапецеидальной резьбы, плашки выполнены в форме пластин с конусными поверхностями, ответными головкам, размещены в пазах, выполненных в корпусе, и опираются на конические поверхности верхней и нижней головок, причем снизу на основание навернут патрубок с пазом и выступом, на который упираются срезные штифты, размещенные на фиксирующем кольце.

При повороте колонны НКТ влево верхняя и нижняя головки наклонными плоскостями заставляют выдвигаться плашки и фиксировать колонну. При повороте колонны НКТ вправо головки развинчиваются и отводят плашки, освобождая колонну. Основное преимущество предлагаемого трубодержателя - изготовление в форме плашек, что позволило увеличить их контактную площадь, а также в уменьшенном угле наклона конических поверхностей плашек и головок, что, в свою очередь, дало возможность вызывать меньшее напряжение на стенке трубы при контакте, исключить поперечную деформацию тела трубы.

Конструкция трубодержателя показана на фиг.1, 2.

Для крепления трубодержателя в верхней части используется муфта 1, в нижней патрубок 2. В верхней части трубодержателя расположен корпус 3 с размещенными на нем тремя пластинчатыми пружинами 4. Несущей частью трубодержателя является основание 5 с трапецеидальной резьбой на наружной поверхности, на которую навернута верхняя головка 6, имеющая трапецеидальную резьбу на внутренней поверхности, а также ведущий винт 7. В пазы корпуса 3 вставляются три плашки 8, выполненные в форме пластин с конусными поверхностями, ответными головкам, опирающиеся на нижнюю головку 9. В патрубке 2 имеется паз, на выступ которого опираются срезные штифты 10, размещенные на фиксирующем кольце 11. Ход патрубка 2 по основанию 5 ограничивается стопорным кольцом 12.

Трубодержатель работает следующим образом.

Трубодержатель монтируется на колонне НКТ выше или ниже штангового насоса с учетом его конструктивных особенностей. Установка трубодержателя в рабочее положение осуществляется вращением насосно-компрессорных труб влево. Корпус 3 при этом остается в неподвижном состоянии благодаря трем фиксирующим к стенкам эксплуатационной колонны пластинчатым пружинам 4. При вращательном движении влево основания 5, связанного с насосно-компрессорными трубами посредством муфты 1, приводится в действие верхняя головка 6, связанная с основанием 5 трапецеидальной резьбой. Движение верхней головки 6 вниз относительно корпуса приводит к скольжению конусной части плашек 8 по наклонным поверхностям головок 6 и 9 до упора рабочими частями плашек в стенку эксплуатационной колонны, фиксируя положение трубодержателя. На рабочей части плашек выполнена нарезка, направленная в разные стороны относительно оси, что препятствует перемещению трубодержателя в рабочем положении.

Освобождение трубодержателя производят натяжкой насосно-компрессорных труб до положения, соответствующего их собственному весу, добавления небольшой нагрузки на трубодержатель и вращением колонны труб вправо при небольшом расхаживании НКТ.

Корпус 3 при этом остается неподвижным благодаря пластинчатым пружинам 4, фиксирующим его в обсадной колонне, а верхняя головка 6 поднимается вверх до первоначального положения по отношению к корпусу 3. Плашки 8 скользят по наклонным плоскостям головок 6 и 9 и выходят из контакта со стенками эксплуатационной колонны. После этого трубодержатель может быть извлечен из скважины. Вращательное движение вправо для высвобождения трубодержателя позволяет прикладывать к насосно-компрессорным трубам в случае осложнений значительно больший крутящий момент, не опасаясь их развинчивания.

Если вращение труб вправо не обеспечивает возврат плашек в транспортное положение, высвобождение трубодержателя осуществляется путем приложения достаточно сильной нагрузки на колонну насосно-компрессорных труб, необходимой для среза штифтов 10, размещенных на фиксирующем кольце 11. При этом колонна насосно-компрессорных труб приподнимается, снимается ее вес и прикладывается срезающее усилие, обеспечивающее также движение нижней головки 9 вниз по основанию 5 трубодержателя до нижнего патрубка 2 и скольжения плашек 8 по наклонным поверхностям головок до первоначального положения для освобождения трубодержателя.

Определяя величину срезающего усилия, необходимо учитывать, что полный вес насосно-компрессорных труб, насосных штанг, столба жидкости в колонне и срезающего усилия при освобождении трубодержателя не должны превышать предела прочности насосно-компрессорных труб. Исходя из этого производится установка необходимого количества срезных штифтов при сборке трубодержателя перед монтажом в скважине.

Использование изобретения позволяет поддерживать НКТ в натянутом состоянии, предотвращает искривление, растяжение и сжатие во время движения штанг, уменьшает износ скважинного оборудования, в случае разъединения труб обеспечивает предохранение их от падения, устраняет движение НКТ и стационарных частей насоса, что увеличивает подачу жидкости на ход плунжера насоса, уменьшает расход электроэнергии.