разъединитель

Формула изобретения

Разъединитель, содержащий полый корпус с расточкой, переходник с отверстиями, груз с кольцевой проточкой и ограничителем на нижнем конце в осевом канале, фиксаторы в виде шаров, установленные в отверстиях переходника, с возможностью взаимодействия с грузом и полым корпусом, отличающийся тем, что переходник содержит переводник, в котором установлена гайка, подпружиненный кольцевой поршень с седлом под шаровой клапан и цанговым захватом с лепестками, пропущенными через гайку в осевой канал переходника, груз снабжен кольцевой проточкой с цилиндрическим выступом на верхнем конце и сквозным осевым каналом, причем на наружной поверхности груза выполнены кольцевые канавки и установлены уплотнители, выше и ниже места расположения фиксаторов, а переходник установлен в осевом канале полого корпуса, с возможностью осевого перемещения и снабжен упорной гайкой и уплотнителем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для установки различного оборудования в скважине.

Известно устройство для установки оборудования в скважине (см. Зайцев Ю.В. и др. «Оборудование для предотвращения открытых фонтанов нефтяных и газовых скважин». М., «Недра», 1973 г., с.165).

Устройство состоит из ниппеля, корпуса с окнами, защелки, для размещения в канавке, выполненной в ниппеле, подпружиненной втулки, концентрично размещенной в корпусе. Недостатки - установка и съем приборов и оборудования осуществляется при помощи специального посадочного инструмента, спускаемых на канате, что может вызвать осложнения, связанные с его обрывом и потерей извлекаемого оборудования.

Известно устройство для установки скважинного оборудования (см. II а.с. № 607956 Мкл. Е21В 43/00, опубл. 25.05.78 г., Бюл. № 19). Устройство состоит из корпуса, в окнах которого выполнены защелки. В осевом канале корпуса размещена подпружиненная втулка с поршнем. На внутренней поверхности корпуса выполнены каналы. Корпус снабжен фиксаторами. Подпружиненная втулка снабжена фиксаторами и пазами. Устройство устанавливается в ниппеле, с кольцевыми канавками.

Корпус снабжен резьбой, для соединения замка с устанавливаемым оборудованием.

Освобождение оборудования от устройства создают избыточное давление над устройством, воспринимаемое площадью сечения втулки.

Тем не менее сделать это достаточно проблематично, поскольку осевой канал открыт для прохода рабочей жидкости и поднять давление не представляется возможным. При установке шара на торец втулки, необходим его сброс с устья скважины и подача избыточного давления. Тем самым осуществляют отделение корпуса от фиксатора.

Подъем оборудования из скважины - путем создания потока жидкости обратной циркуляцией и улавливания устройства на устье скважины специальным ловителем.

Недостаток - необходимость создания циркуляции жидкости за счет применения насосного агрегата. При подъеме устройства вверх необходимо затратить достаточно много времени.

Известно устройство для соединение и разъединения колонны труб со скважинным оборудованием (см. а.с. № 609869, Мкл. Е21В 33/12, опубл. 05.06.78 г. Бюл. № 21). Устройство состоит из корпуса с упорами, между которыми размещены защелки. В осевом канале установлен ниппель с выступом, связанный с муфтой, концентрично размещенной относительно ниппеля, с образованием кольцевого канала, в котором размещен толкатель, с возможностью взаимодействия с защелками. Над толкателем установлен ступенчатый кольцевой поршень с пружиной.

Работа устройства.

Соединение устройства с внутрискважинным оборудованием осуществляется путем ввода ниппеля в осевой канал корпуса до контакта с упором.

Это можно сделать как на устье скважины, так и в случае расположения оборудования на глубине.

К недостаткам конструкции устройства можно отнести:

- возможность несанкционированного отсоединения устройства от оборудования, в случае подачи рабочей жидкости под пласт, например в случае его обработки или для гидравлической посадки пакера;

- при насосной эксплуатации скважин, когда гидростатическое давление в осевом канале труб лифтовой колонны превосходит гидростатическое давление столба пластовой жидкости в межтрубном пространстве;

- конструктивной особенностью устройства является наличие фиксирующего узла в составе внутрискважинного оборудования, которое может находиться в скважине достаточно долгое время, что может привести к попаданию механических примесей в зазоры, что может служить препятствием для перемещения защелок в зазорах, при повторном присоединении устройства к оборудованию. Эти условия эксплуатации оказывают влияние на надежность и работоспособность уплотнительного элемента, а значит и на надежность работы устройства.

Известно устройство для освобождения прихваченных в скважине труб (III) (см. а.с. СССР № 1.574.792 Мкл. Е21В 31/107, опубл. 10.12.87 г., Бюл. № 24), принятое за прототип.

Устройство состоит из штока, в виде установленного в полости корпуса груза, с ограничителем в нижней части, для взаимодействия в рабочем положении с нижним торцом патрубка узла рассоединения. Шток снабжен кольцевой проточкой, выполненной с коническим участком в верхней части.

Узел рассоединения имеет шары, размещенные в исходном положении в кольцевом пазу корпуса, с возможностью взаимодействия с коническим участком штока. Патрубок снабжен резьбой в верхней части, для связи с колонной труб.

При натяжении колонны труб, шары взаимодействуют с конусной фаской проточки корпуса и передают радиальное усилие через шары на конический участок штока, что при расчетном осевом усилии приводит к подъему-перемещению груза вверх, в осевом канале корпуса, с попаданием шаров в кольцевую проточку штока.

Устройство может быть настроено на различное осевое усилие, при котором может произойти отсоединение, за счет подбора веса штока и изменение угла наклона конического участка.

При перемещении патрубка вниз, при неподвижном корпусе, шток совместно с шарами может переместиться вниз до упора ограничителем в днище, что может привести к перемещению штока относительно шаров и выходу из взаимодействия с ними конического участка. Тем самым может произойти несанкционированное отделение устройства от извлекаемой трубы. Такая ситуация может возникнуть например при случайном взаимодействии корпуса со стенкой обсадной колонны.

Технический результат, который может быть получен в результате использования предлагаемого изобретения заключается в следующем:

- возможность безаварийного спуска внутрискважинного оборудования, при связи через разъединитель с колонной труб;

- возможность подачи под давлением рабочей жидкости в устройство, с передачей в полость скважины, например, для посадки гидравлического пакера или обработки продуктивного пласта;

- возможность контролируемого отсоединения разъединителя от внутрискважинного оборудования, путем подачи шарового клапана на седло и создания перепада на последнем, захватом и выводом груза из взаимодействия с фиксаторами.

Технический результат достигается тем, что разъединитель содержит полый корпус с расточкой, в осевом канале которого установлен переходник с отверстиями и грузом в осевом канале. Груз снабжен кольцевой проточкой и ограничителем на нижнем кольце и установлен на фиксаторах в виде шаров, расположенных в отверстиях переходника, при взаимодействии последних с полым корпусом.

Переходник содержит переводник, в котором установлена гайка, подпружиненный кольцевой поршень с седлом под шаровой клапан и цанговым захватом с лепестками, пропущенными через гайку, в осевой канал переходника. Груз снабжен кольцевой проточкой с цилиндрическим выступом на верхнем кольце и сквозным осевым каналом.

На наружной поверхности груза выполнены кольцевые канавки и установлены уплотнители с расположением выше и ниже расположения фиксаторов. Переходник установлен в осевом канале полого корпуса, с возможностью осевого перемещения, и снабжен упорной гайкой и уплотнителем.

Конструкция устройства для соединения и разъединения с внутрискважинным оборудованием поясняется нижеследующими чертежами, где:

- на фиг.1 - конструкция устройства в разрезе в положении соединения с внутрискважинным оборудованием;

- на фиг.2 - конструкция устройства в положении начала отсоединения от внутрискважинного оборудования.

- на фиг.3 - конструкция устройства в положении выхода из взаимодействия с внутрискважинным оборудованием.

Устройство состоит из переходника 1, снабженным в нижней части упорной гайкой 2. В осевом канале 3 переходника 1 установлен груз 4 в виде цилиндра, на нижнем конце которого выполнена кольцевая проточка 5, с коническим участком 6, перекрытой ограничителем 7. Верхний конец груза 4 выполнен в виде цилиндрического выступа 8 с кольцевой проточкой 9. В переходнике 1 выполнен ряд отверстий 10, в которых установлены шары 11, входящие во взаимодействие с внутренней поверхностью полого корпуса 12, в месте выполнения кольцевой проточки 13, и коническим участком 6 в кольцевой проточке 5 груза 4.

Верхний конец переходника 1 снабжен переводником 14, в осевом канале 15 которого установлена гайка 16, и подпружиненным кольцевым поршнем 17, снабженным посадочным седлом 18 и цанговым захватом 19 на нижнем конце, лепестки 20 которого пропущены через осевой канал гайки 16. Кольцевой зазор между грузом 4 и переходником 1 перекрыт уплотнителями 21 и 22. Зазор между переходником 1 и полым корпусом 13 перекрыт уплотнителем 23. В теле груза 4 выполнен осевой канал 24 для связи полости лифтовой колонны труб с осевым каналом оборудования, спускаемого на разъединителе в скважину.

Работа устройства.

Устройство подсоединяется к внутрискважинному оборудованию, например к пакеру, с которым он связан через корпус 12 и спускается на трубах в скважину. При оснащении скважины пакерами с гидравлическим способом посадки, через устройство возможна подача под давлением рабочей жидкости для его посадки.

При необходимости отсоединения колонны труб от пакера, в ее осевой канал подается шар с посадкой на седло 18 (см. фиг.3). При подаче избыточного давления рабочей жидкости в осевой канал 15 колонны труб, последнее сообщается на подпружиненный кольцевой поршень 17, с его перемещением вниз в направлении груза 4. Цанговый захват 19 проходит мимо цилиндрического выступа 8, с расположением головок лепестков 19 в кольцевой проточке 9. После сброса давления, усилием сжатой пружины кольцевой поршень 17 перемещается вверх в переводники 14, вместе с грузом 4, который перемещается относительно шаров 11, что приводит к их расположению в кольцевой проточке 5. Натяжением колонны труб переходник 1 перемещается вверх относительно корпуса 12, что приводит к выпадению шаров 11 из отверстий 10 и они располагаются на поверхности ограничителя 7. Тем самым происходит отсоединение колонны труб от полого корпуса 12, связанного с пакером и подъем устройства на поверхность.