скважинный гидродомкрат

Формула изобретения

Скважинный гидродомкрат, спускаемый на ловильной колонне насосно-компрессорных или бурильных труб в скважину, содержащий, по меньшей мере, два силовых гидроцилиндра, гидравлический якорь, корпус которого соединен с корпусом силовых гидроцилиндров, перепускной циркуляционный клапан, полый ствол, соединенный с ловильной колонной, отличающийся тем, что он снабжен гидравлическими разделителями с плавающими сальниками, установленными между силовыми гидроцилиндрами, и между гидравлическим якорем и силовым гидроцилиндром, один из силовых гидроцилиндров снабжен подпружиненным поршнем и состоит из двух цилиндров, соединенных резьбой, причем поршни всех силовых гидроцилиндров имеют кольцевые уплотнения и кольцевую полость для размещения смазки внутренней поверхности силовых гидроцилиндров, напротив каждого силового гидроцилиндра и гидравлического якоря в полом стволе выполнены отверстия, сообщающие его полость с полостью силовых гидроцилиндров и гидравлического якоря, причем диаметр отверстий напротив силовых гидроцилиндров меньше чем диаметр отверстий напротив гидравлического якоря, при этом в нижней части полого ствола имеется седло бросового запорного шара и присоединительная резьба для ловильного инструмента, а верхняя его часть соединена с корпусом перепускного циркуляционного клапана, в котором имеется резьба для присоединения ловильной колонны, при этом корпус перепускного циркуляционного клапана соединен с корпусом гидравлического якоря с помощью срезных штифтов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при извлечении из обсаженной скважины аварийного прихваченного внутрискважинного оборудования.

Известны скважинные гидродомкраты, состоящие из силовых гидроцилиндров и гидроякоря (В.А.Харьков. Капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин. - М., Недра, 1969 г., стр.131. Тематические научно-технические обзоры серии "Бурение", ВНИИОЭНГ, 1977 г., стр.10).

Основным недостатком этих устройств является отсутствие жесткой связи штока домкрата с ловильной колонной и ловильным инструментом, что не позволяет им передавать усилие от грузоподъемной установки на прихваченный объект. Это обстоятельство обусловливает необходимость включать в конструкцию гидродомкрата дополнительные силовые гидроцилиндры увеличивая его размеры и усложняя технологию проведения ремонтных работ.

Известен глубинный гидродомкрат для ликвидации прихватов (патент RU 2190080, C2, Е 21 В 31/006, 27.09.2002 г.), в котором корпус силовых гидроцилиндров соединен с гидравлическим якорем, а ствол гидродомкрата соединен непосредственно с ловильной колонной и ловильным инструментом (прототип).

Недостатком этого устройства является то, что для перезарядки его в скважине, для заполнения внутренней полости ловильной колонны при спуске в скважину, для последовательного включения гидравлического якоря и силовых гидроцилиндров используются сложные механические устройства, требующие регулировки, увеличивающие размеры и усложняющие обслуживание этого гидродомкрата. Кроме того, при перезарядке его в скважине необходимо создать избыточное давление в затрубном пространстве, что невозможно осуществить при негерметичности обсадной колонны или при наличии сообщения скважины с продуктивным пластом.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции гидродомкрата при сохранении его технических и технологических возможностей.

Указанная цель достигается тем, что гидродомкрат, содержащий два или несколько силовых гидроцилиндров, якорь, корпус которого соединен с корпусом силовых гидроцилиндров перепускной циркуляционный клапан, а также полый ствол гидродомкрата, непосредственно соединенный с ловильной колонной, отличающийся тем, что один из силовых гидроцилиндров гидродомкрата снабжен подпружиненным поршнем и состоит из двух цилиндров соединенных резьбой, причем поршни всех силовых гидроцилиндров имеют кольцевые уплотнения и кольцевую полость для размещения смазки внутренней поверхности силовых гидроцилиндров, а гидравлические разделители оборудованы плавающими сальниками, кроме того, против каждого силового гидроцилиндра и якоря в полом стволе гидродомкрата имеются отверстия, сообщающие полость этого ствола с полостью силовых гидроцилиндров и якоря, причем диаметр отверстий против силовых гидроцилиндров меньше, чем диаметр отверстия против якоря, при этом в нижней части полого ствола гидродомкрата имеется седло бросового запорного шара и присоединительная резьба для ловильного инструмента, а верхняя его часть соединена с корпусом перепускного клапана, в котором имеется резьба для присоединения ловильной колонны, при этом корпус перепускного клапана соединен с корпусом гидравлического якоря с помощью срезных штифтов.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого скважинного гидродомкрата.

Компоновка гидродомкрата включает следующие основные элементы: перепускной циркуляционный клапан 1 с присоединительной резьбой для ловильной колонны, который резьбовым соединением жестко соединен с полым стволом 2, а с корпусом гидравлического якоря 3 с помощью срезных штифтов 4. В нижней части гидравлического якоря имеется резьба, с помощью которой он соединен с корпусом силового гидроцилиндра 5 и отделен от него гидравлическим разделителем с плавающим сальником 6. Внутренняя полость якоря гидравлически связана с полостью полого штока гидродомкрата через отверстие 7. Поршни силовых гидроцилиндров 8 и 16 с кольцевыми уплотнениями 9 соединены резьбовым соединением с полым штоком 2 и имеют кольцевую полость 10 для размещения смазки. Внутренние полости силовых гидроцилиндров связаны с полостью полого штока 2 через отверстия 11, диаметр которых меньше диаметра отверстия 7 и с затрубным пространством - отверстиями 12. В компоновку гидродомкрата включен силовой гидроцилиндр, который состоит из верхнего 13 и нижнего 14 цилиндров, соединенных резьбой 15. Внутри этого гидроцилиндра помещен поршень 16, поджатый пружиной 17, а снизу он соединен с гайкой 18, в которой установлены кольцевые уплотнения и имеется кольцевой паз 19 для размещения смазки полого штока 2, имеющего в нижней части седло 20 для бросового запорного шара и резьбу для присоединения ловильного инструмента.

Скважинный гидродомкрат работает следующим образом. Перед спуском в скважину, при сборке, в его компоновку включают силовой гидроцилиндр, состоящий из верхнего 13 и нижнего 14 цилиндров, соединенных резьбой 15, с помощью которой выполняют заневоливание пружины 17, которая подпружинивает поршень 16. К нижней части полого ствола гидродомкрата подсоединяют ловильный инструмент и с помощью присоединительной резьбы перепускного клапана 1 присоединяют к нему ловильную колонну, на которой спускают его в скважину. В результате этого образуется жесткая связь между ловильной колонной и ловильным инструментом через перепускной клапан 1 и полый ствол 2. Поэтому на ловильный инструмент могут передаваться сжимающие, растягивающие усилия, крутящий момент, осевое перемещение. Затем производят натяжку ловильной колонны в пределах технической возможности подъемной установки, бросают в ловильную колонну запорный шар и создают в ней избыточное давление, в результате чего происходит следующее: так как отверстие 7 больше отверстия 11, вначале выдвигаются и упираются в стенку обсадной трубы сухари гидравлического якоря 3, затем смещаются поршни 8 и 16 силовых гидроцилиндров 5 и 14. Так как между ними установлен гидравлический разделитель с плавающим сальником, то их усилия складываются, а плавающий сальник исключает возможность заклинивания полого ствола 2, обусловленного возможной несоосностью деталей гидроцилиндров, поэтому он перемещается с минимальным трением. Вместе с полым стволом 2 перемещаются вниз и жестко соединенные с ним поршни 8 и 16 и помещенная в полость 10 этих поршней смазка смазывает внутреннюю поверхность силового цилиндра 5 и цилиндра 14, а смазка в полости 19 гайки 18 смазывает внешнюю поверхность нижней части полого ствола 2. В результате чего, также снижается трение при перемещении этого ствола. Так как корпус гидроцилиндров зафиксирован относительно эксплуатационной колонны гидравлическим якорем 3, то усилие, возникающее в гидродомкрате, будет суммироваться с усилием натяжения ловильной колонны и передаваться на ловильный инструмент. При перемещении прихваченного объекта срезается штифт 4 и полый шток вместе с перепускным клапаном перемещается вверх, в результате чего поршень 16 сжимает пружину 17, при этом корпус силовых гидроцилиндров остается неподвижным. Это действие отмечается на поверхности по показанию индикатора веса ловильной колонны. После этого снижают давление в ловильной колонне, в результате чего убираются сухари гидравлического якоря и под действием пружины 17 гидродомкрат автоматически возвращается в исходное положение. Затем пытаются поднимать прихваченый объект. Если его подъем невозможен усилием подъемной установки, то вновь создают избыточное давление в ловильной колонне и процесс повторяется необходимое количество раз. Когда становится возможным подъем прихваченного объекта без помощи гидродомкрата, бросают запорный шар большего диаметра, открывают циркуляционные отверстия перепускного клапана и продолжают подъем.

Таким образом, включение в конструкцию гидродомкрата силового гидроцилиндра с подпружиненным поршнем позволило решить проблему его перезарядки в скважине. Однако стало это возможно благодаря использованию поршней с кольцевыми уплотнениями, продольное перемещение которых требует значительно меньше усилия по сравнению с манжетным уплотнением, которое применяется в известных конструкциях гидродомкратов. Смазка внутренней поверхности корпусов гидроцилиндров способствует уменьшению трения кольцевых уплотнений о стенки корпуса гидроцилиндров и снижает их коррозийный износ. Снижению усилия перемещения поршней способствует также применение плавающих сальниковых уплотнений в гидравлических разделителях, которые нейтрализуют возможную несоосность деталей гидродомкрата. Наличие в полом штоке гидродомкрата отверстий разного диаметра решает проблему очередности включения гидравлического якоря и силовых гидроцилиндров. Кроме того, силовой гидроцилиндр с подпружиненным поршнем, состящий из двух частей, позволяет производить заневоливание пружины без применения специальных силовых устройств.

Все это делает конструкцию скважинного гидродомкрата компактной, а технологию его применения простой и применимой в любых условиях ремонтируемой скважины.