Оборудование для отсоединения и повторного соединения колонны труб с пакером

)5 Е 21 В 33/12 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Изобретендобывающейназначеноповторного сопакером. относится к нефтегазоомышленности и предя отсоединения и инения колонны труб с тно оборудованиеторного соединеним, в состав которогь колонны, содержлотнительные манж для отсоединея колонны труб о входит разьащий захваты, еты, извлекаеия и по пакер дините ангу, у АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Особое конструкторское бюро по проектированию нефтегазодобывающих машин и оборудования(56) ВаКег раКегз сопретуоп зузтетз 1981, Саа о 9, с.686-689, с.738, 740, 742.Пакеры, якори, разъединители колонн, инструменты и принадлежности для них, Каталог ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М,; 1984, с.19 - 24, 34,Авторское свидетельство СССР ЛЬ 1033705, кл, Е 21 В 33/12, 1981,(54) ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОТСОЕДИНЕНИЯ И ПОВТОРНОГО СОЕДИНЕНИЯ КОЛОННЫ ТРУБ С ПАКЕРОМ(57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для отсоединения и повторного соединения колонны труб с пакером, Цель - повышение надежности работы оборудования за счет более достоверной информации на поверхности об отсоединении и повторном соединении колонны труб с пакером, Для этого оборудование, включающее извлекаемую часть, состоящую из корпуса с переводником, уплотнения на внутренней поверхности корпуса и цанги для передачи крутящего момента пакеру, оставляемую часть, состоящую из ствола с окнами, жест 1765361 А ко связанного с ним штока для связи с пакером и захватов, установленных в окнах ствола для фиксации извлекаемой и оставляемой частей оборудования, и глухую пробку, состоящую из корпуса с циркуляционным клапаном и уплотнительным элементом, установленного внутри корпуса с возможностью осевого перемещения штока с головкой, связанной фиксатором с насадочным инструментом концентрично установленных относительно штока и связанных между собой опоры с ловильной головкой и кожуха, и стопора для фиксации глухой пробки относительно штока оставляемой части. Имеет наружную и внутреннюю цанги, концентрично установленные соответственно на наружной и внутренней поверхностях штока оставляемой части с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с захватами в крайнем верхнем положении цанг. Кожух глухой пробки на наружной поверхности и корпус извлекаемой части на внутренней поверхноСти выполнены с буртами, взаимодействующими соответственно с внутренней цангой при посадке и извлечении глухой пробки и с наружной цангой при отсоединении и повторном соединении извлекаемой части, и имеют кольцевые проточки для размещения цанг в крайнем их положении, при этом глухая пробка дополнительно связана срезным элементом с посадочным инструментом, 1 з,п. ф-лы, 15 ил,ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 о изводственно аказ 3362 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, РауХ У 7 Подписноеениям и открытиям при ГКНТ СССкая наб., 4/5мую часть и оставляемую в скважине часть, внутри которой устанавливается глухая пробка, содержащая уравнительный клапан, ловильную головку, корпус, уплотнительные манжеты, шток для соединения с посадочным инструментом, содержащим сердечник, пружину, корпус и срезные винты.Известно также оборудование для отсоединения и повторного соединения колонны труб с пакером, в состав которого входит разъединитель колонны, содержащий захваты, уплотнительные манжеты; извлекаемую часть и оставляемую в скважине часть, внутри которой устанавливается глухая пробка, содержащая корпус; уплотнительные манжеты, уравнительный клапан, ловильную головку, шток для соединения с посадочным инструментом, содержащим сердечник, пружину, корпус и срезные винты,Каждая составная часть этого оборудования имеет следующие недостатки.Извлекаемая часть разъединителя колонны может отсоединиться от пакера только путем вращения колонны труб, которое нежелательно, в глубоких и наклонно искривленных скважинах почти невозможно. Кроме того, вращение колонны труб требует установки на устье вспомогательного оборудования типа ротор, Глухая пробка этих комплектов при посадке и извлечении не взаимодействует с извлекаемой частью разъединителя колонны, а именно посадка и извлечение глухой пробки не являются надежной информацией об отсоединении и повторном соединении колонны труб, Посадочный инструмент, входящий в состав этого оборудования, металлоемок, имеет сложную конструкцию и освобождение его от глухой пробки не является информацией о полной и надежной посадке глухой пробки, поскольку посадочный инструмент может отсоединиться от глухой пробки при заклинивании последнего во время транспортировки его по колонне труб и внутри оставшейся части разъединителя колонны.Известно также оборудование для отсоединения и повторного соединения колонны труб от пакера, в состав которого входит разъединитель колонны, .содержащий захваты, уплотнительные манжеты, гильзу, извлекаемую часть и оставляемую в скважине часть, внутри которой устанавливается глухая пробка, содержащая корпус, уплотнительные манжеты, ловильную головку, уравнительный клапан и шток для соединения с посадочным инструментом, содержащий сердечник, пружину, корпус и срезные винты,Составные части этого оборудованиятакже имеют некоторые недостатки,Несмотря на то, что отсоединение и повторное соединение разъединителя колон 5 ны осуществляются без вращения колоннытруб, информация об этих процессах наповерхности также может быть неточной итребует дополнительной проверки, Соединение путем натяга колонны труб наверх10 может привести к срыву пакера, Кроме того,такая проверка требует демонтажа устья,повторного монтажа и др, дополнительныхсложных работ, В известной конструкцииразъединителя колонны посадка и извлече 15 ние глухой пробки также не является информацией об отсоединении и повторномсоединении колонны труб с пакером, а освобождение посадочного инструмента отглухой пробки не является надежной инфор 20 мацией о завершении ее посадки, посколькупружина, удерживаемая корпус в нижнемположении, может не дать освобожденияпоследнего от ловильной головки глухой,пробки.25 Наиболее близким к предлагаемому является оборудование для отсоединения иповторного соединения колонны труб с пакером, содержащий разъединитель колонны с глухой пробкой,30 Известные разъединитель колонны иглухая пробка имеют следующие недостатки,Подпружиненная втулка, удерживающая захваты, при помощи которых соединя 35 ются извлекаемая и оставляемая в скважинечасти разъединителя колонны, перемещается вниз глухой пробкой при ее посадке путем нанесения ударов вниз, которыепоглощает пружина, играя роль амортизато 40 ра. Исходя из этого, посадка осложняется ичасто становится невозможной. Кроме того,при извлечении глухой пробки пружина должна обязательно возвращать втулку в верхнее положение, чтобы вновь зафиксировать45 через захваты соединение двух частей разьединителя колонны. Однако из-за возможности забивания кольцевых пространств иостаточной деформации пружин втулка невсегда возвращается в исходное положе 50 ние, вследствие чего извлечение глухойпробки может являться неточной информацией о соединении колонны труб с пакероми привести к непредвиденным осложнениям, В связи с этим она ненадежна в работе,55 Кроме того, глухая, пробка имеет сложнуюконструкцию и из-за значительного выступания ее штока над ловильной головкой затрудняется повторное залавливание при извлечении. Ее посадочной инструмент также имеет изложенные недостатки и освобождение его от глухой пробки не является информацией на поверхности о надежной посадке глухой пробки,Целью изобретения является повышение надежности работы оборудования за счет получения более достоверной информации на поверхности об отсоединении и повторном соединении колонны труб с пакером,Для этого оборудование для отсоединения и повторного соединения колонны труб с пакером, включающее извлекаемую часть, состоящую,из корпуса с переводником для соединения с колонной труб, уплотнения нэ внутренней поверхности корпуса и цанги для передачи крутящего момента пакеру, оставляемую часть, состоящую из ствола с окнами, жестко связанного с ним штока для связи с пакером и захватов, установленных в окнах ствола для фиксации извлекаемой и оставляемой частей оборудования, и глухую пробку, состоящую из корпуса с циркуляционным клапаном и уплотнительным элементом, установленного внутри корпуса с возможностью осевого перемещения штока с головкой, связанной фиксатором с посадочным инструментом, концентрично установленных относительно штока и связанных между собой опоры с ловительной головкой и кожуха, и стопора для фиксации глухой пробки относительно штока оставляемой части, снабжено наружной и внутренней цангами, концентрично установленными соответственно на наружной и внутренней поверхностях штока оставляемой части с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с захватами в крайнем верхнем положении цанг, при этом кожух глухой пробки на наружной поверхности и корпус извлекаемой части на внутренней поверхности выполнены с буртами, взаимодействующими соответственно с внутренней цангой при посадке и извлечении глухой пробки и с наружной цангой при отсоединении и повторном соединении извлекаемой части, и имеют кольцевые проточки под буртами для размещения внутренней и наружной цанг в их крайнем нижем положении. Кроме того, оно снабжено срезным элементом, установленным нэ головке глухой пробки для ее дополнительной фиксации с посадочным инструментом,На фиг.1 показан разьединитель колонны, который соответствует положению, занимаемому им в скважине после установки пакера, общий вид; на фиг,2 - сечение А - А нэ фиг.1; на фиг,3 - сечение Б - Б на фиг,1; на фиг,4 - извлекаемая часть разъединителя колонны; на фиг,5 - оставляемая часть разьединителя колонны, положение внутри неедвижная цанга 2, верхнее положение которой фиксируется перьями "а" в канавке "б" ствола 1.Со стволом 1 снизу соединяется шток 3, 30 внутри которого имеется полированная поверхность "в" под уплотнительные манжеты и канавки "г" под захваты глухой пробки.Шток 3 на наружной поверхности также имеет полированную поверхность "д" под 35 уплотнительные манжеты 4, размещенныевнутри корпуса 5 и удерживаемые гайкой 6, защищенной против самоотворачивания винтами 7. На поверхности гайки 6 насквозь профрезерованы окна "е" под лепестки цан ги 8, которые размещены в пазах "ж"имеющихся на наружной поверхности штока 3.На наружной поверхности ствола 1 установлена наружная цангэ 9, верхнее положение которой фиксируется кольцевой 45 канавкой "д", имеющейся на ее наружнойповерхности.Внутри корпуса 5 имеется расточка "и"под захваты 10, размещенные в окнах "к" ствола 1. Диаметральное перемещение за хватов 10 наружу ограничивается поверхностью "и" корпуса 5, а внутрь - внутренней цэнгой 2.Сборка извлекаемой части разъединителя колонны производится"по фиг,4, а 55 оставляемой части - по фиг,5, После выталкивания извлекаемой части к наружу остав-, ляемой части до упора кожуха в ствол 1 (см, фиг,6) глухая пробка извлекается и обе части при помощи захватов 10 надежно соединяются. 5 10152025 подвижной цанги и глухой пробки, а также положение наружной подвижной цанги; на фиг.6 - положение извлекаемой части разьединителя колонны и наружной подвижной цанги после спуска извлекаемой части до упора в оставляемую часть разъединителя колонны; на фиг,7 - глухая пробка и положение ее уравнительного клапана в процессе посадки, общий вид; на фиг.8 - сечение В - В на фиг,7; на фиг,9 - сечение Г-Г на фиг.7; нафиг;10 - сечение Д - Д на фиг,7; на фиг.11 - посадочный инструмент до соединения его со штоком глухой пробки, общий вид; на фиг,12 - сечение Е - Е на фиг.11; на фиг.13 - сечение Ж-Ж на фиг.11; на фиг.14 - соединение посадочного инструмента и глухой пробки, которое соответствует их совместному транспортному положению и положение при посадке глухой пробки; на фиг,15 - положение посадочного инструмента, подвижной цанги и глухой пробки внутри оставляемой части разъединителя колонны в конце процесса посадки глухой пробки.Разъединитель колонны состоит из ствола 1, внутри которого размещена поСнизу на шток 3 навинчен патрубок 11для соединения разъединителя колонны спакером. В случае прихвата пакера илискважинного оборудования в целом во время спускоподъемных операций необходимо 5вращением колонны подъемных труб передать пакеру определенный крутящий момент, что обеспечивается при помощицанги 8,Глухая пробка состоит из корпуса 12, 10внутри которого размещен уравнительныйклапан 13, соединенный со штоком 14, имеющим на верхнем конце канавку "л" подзахваты и канавку "м" под срезные винтыпосадочного инструмента. 15На наружной поверхности корпуса 12установлен комплект уплотнительных манжет 15, удерживаемый переводником 16, наповерхности которого имеется отверстие"н" для циркуляции жидкости при посадке и 20выравнивании давления под и над глухойпробкой перед ее извлечением.К переводнику 16 сверху присоединенкожух 17, имеющий сквозные окна "с" подзахваты 18 и пазы "и" под ловильную головку 19,Внутри кожуха 17 размещена опора 20,которая сверху соединена с ловильной головкой 19, а снизу - с кожухом 17 пружиннымкольцом 21, На наружной поверхности опоры 20 имеется выступ "р" и канавка "с",предназначенные соответственно для фиксации в канавке "г" разъединителя колонныи освобождения стопоров.На наружной поверхности кожуха 17 35имеется бурт 22 и кольцевая проточка 23,которые соответственно предназначеныдля передвижения вниз и размещения цанги 2 в процессе установки глухой пробки,Посадочный инструмент состоит из сердечника 24, на нижнем конце которого имеется расточка "у" под головку штока глухойпробки.Сердечник 24 на наружной поверхностиимеет кольцевую канавку "ф" под срезные 45винты 25, окна "х" под захваты 26 и резьбовые отверстия под срезные винты 27,Кроме указанного, на наружной поверхности сердечника 24 имеется кольцеваяпроточка "э" под пружинное кольцо 28, которое предназначено для фиксации корпуса29 с опорой 30 в крайних положениях.Работа изобретения осуществляетсяследующим образом,В случае необходимости отсоединения 55колонны труб от пакера посадочный инструмент соединяется с глухой пробкой, спускается в скважину до остановки внутриоставляемой части разъединителя колонны,которая происходит при контакте комплекта уплотнительных манжет 15 глухой пробкис полированной поверхностью "в" штока 3разъединителя колонны, При этом кожух 17глухой пробки также контактирует с верхним торцом подвижной цанги 2 разъединителя колонны,После этого производят удары при помощи механического ясса канатной техникии начинается движение вниз глухой пробки,которая в свою очередь вынуждает передвигаться вниз цангу 2 благодаря сжатию лепестков до упора в кожух 17 глухой пробки,После определенного выталкиванияглухой пробки внутрь штока 3 разъединителя колонны ловильная головка 19 глухойпробки входит в контакт с верхним торцомствола 1 разъединителя колонны, вследствие чего последующие удары заставляют одновременно двигаться глухую пробку внизвнутри штока 3, а ловильную головку 19 глухой пробки наверх,При этом последняя контактирует с опорой посадочного инструмента, что способствует срезу винтов 25, движению наверхопоры 30. При движении наверх ловильнаяголовка 19 глухой пробки двигается наверходновременно с опорой 20, которая заставляет захваты 18 войти внутрь канавки "г"штока 3 разъединителя колонны и тем самым надежно фиксируется.Движение подвижной цанги 2 в этомпроцессе освобождает захваты 10, соединяющие две части разъединителя колонны, адвижение опоры ЗС посадочного инструмента наверх приводит к освобождению захватов 26, тем самым обе части приходят всостояние готовности для отсоединения соответственно от пакера и от глухой пробки.Далее производят удары наверх,При этом благодаря соединению сердечника 24 посадочного инструмента соштоком 14 глухой пробки при помощи срезных винтов 27 до их среза уравнительныйклапан 13 глухой пробки закрывается (см,рис,З и 8), далее срезаются винты 27 и посадочный инструмент извлекается.Из описанного процесса ясно, что, еслиглухая пробка во время спуска в скважинуне войдет внутрь штока 3 разъединителяколонны и кожух 17 глухой пробки не будетконтактировать с подвижной цангой 2 разьединителя колонны, никакого движения последнего не будет и при этом будетневозможным освобождение захватов 10.При этом ловильная головка 19 глухойпробки не будет контактировать состволом1 разъединителя колонны и не будет движения навеох ловильной головки 19 глухойпробки, не произойдет среза винтов 25 и небудут освобождаться захваты 26,40 50 55 Тем самым при нанесении ударов наверх из-за отсутствия фиксации глухой пробки внутри штока 3 разъединителя колонны при извлечении наверх посадочного инструмента также извлечется и глухая пробка,Таким образом, извлечение посадочного инструмента является надежной информацией на поверхности о надежной фиксации глухой пробки внутри оставляемой в скважине части разъединителя колонны и о закрытии уравнительного клапана глухой пробки.После оставления глухой пробки в скважине производится замена скважинной среды на более тяжелую жидкость (например, раствор хлористого кальция и др,), Наличие глухой пробки предотвращает попадание раствора в пласт,После этого производится демонтаж устья и колонна труб поднимается наверх, При этом извлекаемая часть разъединителя колонны тоже поднимается наверх, Вследствие этого цанга 9 также двигается наверх и проталкивает захваты 10 внутрь, лепестки цанги попадают в проточку "з", после чего цанга останавливается, ограничивая диаметральное перемещение захватов 10.Из описанного процесса видно, что если в процессе посадки глухой пробки подвижная цанга 2 не освобождала бы захваты 10, то движение наверх подвижной цанги 9 было бы неосуществимо, поскольку извлекаемая часть разъединителя колонны не выталкивала бы в подобных случаях захваты 10 внутрь ствола 1 разъединителя колонны,Таким обоазом. отсоединение колонны труб является дополнительной надежной информацией о надежной посадке глухой пробки и наоборот,Повторное соединение колонны труб совместно с извлекаемой частью разъединителя колонны с оставляемой в скважине частью (с пакером) осуществляется следующим образом,Колонна труб с извлекаемой частью разъединителя колонны на конце спускается в скважину до остановки, которая возможна при упоре корпуса 5 (внутренним буртом) в ствол 1 оставляемой части,При этом подвижная цанга 9 передвигается вниз в исходное положение, после чего производятся монтаж и опрессовка устья на герметичность. Далее производится замена раствора на нефть или другую более легкую жидкость. После этого при помощи инструментов канатной техники спускается в скважину специальная кувалда и при достижении ею верхнего торца штока 14 глухой пробки наносятся удары вниз и пере 5 10 15 20 25 30 35 мещение вниз штока 14 открывает уравнительный клапан 13, происходит выравнивание давления над и под глухой пробкой, которое наблюдается по манометру, установленному на фонтанной арматуре.Извлекается на поверхность кувалда, спускается ловильный инструмент, залавливается ловильная головка 19 глухой пробки и ударами наверх последняя извлекается, по пути передвигая подвижную цангу 2, а она в свою очередь перемещает захваты 10 диаметрально и в своем верхнем положении подвижная цанга 2 надежно фиксирует соединение двух частей разъединителя колонны.Таким образом, при спуске извлекаемой части, если не передвигалась бы подвижная цанга 9, тогда не освобождались бы захваты 10 и было бы невозможным извлечение глухой пробки, поскольку тогда не передвигалась бы и подвижная цанга 2 и не произошло бы и соединение двух частей разъединителя колонны. Следовательно, извлечение глухой пробки на поверхность является надежной информацией о повторном соединении колонны труб с пакером,Осуществление работ по отсоединению и повторному соединению колонны труб с пакером повторяется при каждом необходимом отсоединении и повторном соединении,Таким образом, оборудование для отсоединения и повторного соединения колонны труб с пакером по изобретению обеспечивает получение более достоверной информации на поверхности о закрытии уравнительного клапана глухой пробки, которое необходимо для предотвращения притока раствора в пласт и тем самым защищает фильтровую зону скважины; о надежной посадке глухой пробки внутри оставляемой в скважине части разъединителя колонны и готовности к подъему извлекаемой его части; о повторном соединении колонны труб с пакером и извлечении глухой пробки на поверхность. Это обеспечивает предотвращение аварийных ситуациях и сводит к минимуму количество спускоподъемных операции как по посадке и извлечению глухой пробки, так и по отсоединению и повторному соединению колонны труб с пакером.Формула изобретения 1. Оборудование для отсоединения и повторного соединения колонны труб с пакером, включающее извлекаемую часть, состоящую из корпуса с переводником для соединения с колонной труб, уплотнения на внутренней поверхности корпуса и цанги для передачи крутящего момента пакеру,оставляемую часть, состоящую из ствола с окнами, жестко связанного с ним штока для связи с пакером и захватов, установленных в окнах ствола для фиксации извлекаемой и оставляемой частей оборудования, и глухую пробку, состоящую из корпуса с циркуляционным клапаном и уплотнительным элементом, установленного внутри корпуса с возможностью осевого перемещения штока с головкой. связанной фиксатором с посадочным инструментом, концентрично установленных относительно штока и связанных между собой опоры с ловильной головкой и кожуха, и стопора для фиксации глухой пробки относительно штока оставляемой части, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы оборудования за счет получения более достоверной информации на поверхности об отсоединении и повторном соединении колонны труб с пакером, оно снабжено наружной и внутренней цангами, концентрично установленными соответственно на наружной и внутренней поверхностях штока оставляемой части с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с захвата ми в крайнем верхнем положении цанг, приэтом кожух главной пробки на наружной поверхности и корпус извлекаемой части на внутренней поверхности выполнены с буртами, взаимодействующими соответствен но с внутренней цангой при посадке иизвлечении глухой пробки и с наружной цангой при отсоединении и повторном соединении извлекаемой части, и имеют кольцевые проточки под буртами для раз мещения внутренней и наружной цанг в ихкрайнем нижнем положении,2, Оборудование по п.1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено срезным 20 элементом, установленным на головке глухой пробки для ее дополнительной фиксации с посадочным инструментом.