якорь для фиксации скважинного оборудования

Формула изобретения

Якорь для фиксации скважинного оборудования, включающий связанный с колонной труб конус со шлипсами, корпус с фиксатором и патрубок, установленный снаружи корпуса с возможностью ограниченного продольного перемещения вниз, поджатый пружиной от корпуса вниз и снабженный внутри кольцевой проточкой под фиксатор, отличающийся тем, что конус жестко соединен с корпусом, на наружной поверхности которого выполнена выборка под фиксатор, выполненный в виде пружинного разжимного кольца, пружина установлена между верхним и нижним упорами, которые выполнены с возможностью опоры соответственно на патрубок и корпус в транспортном положении, в котором зафиксированы срезным элементом, при этом патрубок выполнен упирающимся снизу на шлипсы, которые выполнены с возможностью радиального перемещения относительно него, причем фиксатор выполнен с возможностью входа в проточку патрубка при сжатии пружины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для фиксации оборудования в скважине с опорой на обсадную колонну или перекрыватель скважин.

Известен «Скважинный трубодержатель для насосно-компрессорных труб» (патент RU № 2239045, 7 E21B 23/00, опубл. в Бюл. № 30 от 27.10.2004 г.), 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, причем 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.

Недостатками этого устройства являются:

- низкая надежность, так как установку трубодержателя в рабочее положение осуществляют вращением колонны труб, что может вызвать их заедание или заклинивание из-за кривизны стенок скважин, особенно наклонных и горизонтальных;

- высокая вероятность заклинивания трубодержателя в скважине при переводе его в транспортное положение из-за ненадежной фиксации корпуса пластинчатыми пружинами, так как пружины могут проскальзывать относительно стенок эксплуатационной колонны, а усилие, прикладываемое к колонне труб для среза штифтов фиксирующего кольца, может оказаться недостаточным из-за проскальзывания плашек относительно колонны.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Якорь» (авт. свид. СССР № 911009, E21B 23/06, опубл. в Бюл. № 9 от 07.03.1982 г.), состоящий из связанного с колонной труб конуса со шлипсами, корпуса с установленными в его отверстиях фиксаторами и концентрично установленных в корпусе и относительно него подпружиненных соответственно затворной втулки и патрубка с пазами под фиксаторы, причем с целью обеспечения надежности работы якоря при его перестановке в процессе испытания скважины сверху вниз патрубок выполнен в виде дифференциального поршня и образует с корпусом камеру, сообщающуюся с внутритрубным пространством.

Недостатками этого якоря являются:

- низкая надежность, так как вывод в рабочее положение заклинивающих элементов (шлипсов) осуществляют с помощью сбрасываемого внутрь колонны труб груза-ломика, что неэффективно в наклонных и горизонтальных скважинах, кроме того, сбрасываемый груз перекрывает центральный канал и не позволяет в случае необходимости осуществлять проход инструмента через якорь;

- высокая вероятность заклинивания якоря в скважине, так как дифференциальный поршень вместе со шлипсами может не вернуться в исходное транспортное положение в случае попадания скважинного шлама в рабочую камеру дифференциального поршня, а создание дополнительного гидравлического усилия для его перемещения может быть затруднено из-за перекрытия центрального канала корпуса сбрасываемым грузом-ломиком.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание такой конструкции якоря, которая способна надежно зафиксировать оборудование в скважине и гарантированно вернуть заклинивающие элементы якоря в транспортное положение.

Техническая задача решается якорем для фиксации скважинного оборудования, включающим связанный с колонной труб конус со шлипсами, корпус с фиксатором и патрубок, установленный снаружи корпуса с возможностью ограниченного продольного перемещения вниз, поджатый пружиной от корпуса вниз и снабженный внутри кольцевой проточкой под фиксатор.

Новым является то, что конус жестко соединен с корпусом, на наружной поверхности которого выполнена выборка под фиксатор, выполненный в виде пружинного разжимного кольца, пружина установлена между верхним и нижним упорами, которые выполнены с возможностью опоры соответственно на патрубок и корпус в транспортном положении, в котором зафиксированы срезным элементом, при этом патрубок выполнен упирающимся снизу на шлипсы, которые выполнены с возможностью радиального перемещения относительно него, причем фиксатор выполнен с возможностью входа в проточку патрубка при сжатии пружины.

На фиг.1 показан якорь в транспортном положении, продольный разрез; на фиг.2 - вид A на фиг.1 (увеличено).

Якорь включает в себя связанный с колонной труб (не показано) при помощи верхней резьбы 1 (фиг.1) конус 2 с наклонными направляющими 3 типа «ласточкин хвост» под шлипсы 4, корпус 5 с фиксатором в виде срезного элемента 6 для фиксации якоря в транспортном положении при спуске в скважину (не показана) и патрубок 7 с нижней резьбой 8 для соединения с установочным оборудованием (не показано), установленный снаружи корпуса 5 с возможностью ограниченного (благодаря шлицевому соединению 9) продольного перемещения вниз, поджатый тарельчатыми пружинами 10 от корпуса 5 вниз и снабженный внутри кольцевой проточкой 11 под срезной элемент 6.

Причем конус 2 жестко соединен с корпусом 5, на наружной поверхности которого выполнена выборка 12 (фиг.2) под фиксатор в виде пружинного разжимного кольца 13, а тарельчатые пружины 10 установлены между верхним 14 и нижним 15 упорами, которые опираются соответственно на патрубок 7 (фиг.1) и корпус 5 в транспортном положении, в котором зафиксированы благодаря срезному элементу 6. При этом патрубок 7 соединен со шлипсами 4, например, при помощи Т-образного паза с возможностью радиального перемещения шлипсов 4 относительно патрубка 7 вверх по наклонным направляющим 3 конуса 2, а пружинное кольцо 13 (фиг.2) выполнено с возможностью входа в кольцевую проточку 16 патрубка 7 (фиг.1) при сжатии тарельчатых пружин 10.

Устройство работает следующим образом.

Якорь при помощи верхней резьбы 1 соединяют с колонной труб, а при помощи нижней резьбы 8 - со скважинным оборудованием (например, пакером), после чего всю конструкцию спускают в скважину до упора нижней фаской 17 патрубка 7 якоря во внутренний кольцевой выступ (не показано), например перекрыватель скважин, заранее смонтированный в обсадной колонне (или скважине) в необходимом интервале. При этом внутренний диаметр кольцевого выступа (перекрывателя) с целью гарантированного перекрытия якоря меньше внешнего диаметра патрубка 7 якоря.

Затем разгружают колонну труб. В результате конус 2, жестко соединенный с корпусом 5, воздействуя кольцевой проточкой 11 на срезные элементы 6, срезает последние и начинает перемещаться вниз относительно патрубка 7 по шлицевому соединению 9. При этом шлипсы 4, взаимодействуя с конусом 2 благодаря наклонным направляющим 3, перемещаются вверх в радиальном направлении, в результате чего происходит фиксация якоря относительно стенок обсадной колонны (или скважины).

По истечении работ якорь со скважинным оборудованием начинают извлекать из скважины. При этом шлипсы 4 перемещаются вниз по наклонным направляющим 3 конуса 2, возвращаясь в транспортное положение. В случае прихвата скважинного оборудования всю конструкцию начинают «расхаживать» (многократно перемещать вверх-вниз) с целью устранения прихвата. При натяжке колонны труб вверх с усилием, превышающим расчетное, корпус 5 через нижний упор 15, расположенный в выборке 12 корпуса 5, воздействует на тарельчатые пружины 10, которые благодаря верхнему упору 14, опирающемуся на патрубок 7, сжимаются на величину рабочего хода, в результате чего корпус 5 вместе с конусом 2 перемещаются вверх. При этом пружинное разжимное кольцо 13, размещенное в выборке 12 корпуса 5, входит в зацепление с кольцевой проточкой 16 патрубка 7, надежно фиксируя якорь в транспортном положении и не препятствуя его извлечению из скважины.

Преимущество предлагаемого якоря для фиксации скважинного оборудования заключается в том, что его конструкция позволяет надежно зафиксировать его в заданном интервале и гарантированно, благодаря дополнительному фиксирующему механизму, вернуть заклинивающие элементы якоря в транспортное положение.