СКВАЖИННЫЙ ВЕРТЛЮГ
WELL SWIVEL

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации нефтяных скважин, в частности в наклонных и горизонтальных скважинах, в качестве шарнирного соединения труб, скважинного инструмента или скважинного оборудования в любом сочетании для выполнения различных технологических задач.
Наиболее близкими по некоторым конструктивным признакам к предлагаемому устройству являются шарнирные переводники, в частности шарнирный переводник, содержащий корпус и полый вал со сферической опорной пятой, снабженные контактирующими элементами для передачи крутящего момента, например зубьями, сферические подпятники, установленные в корпусе, полый шток с уплотнением (патент РФ №2192535, кл. Е21В 7/08, 2001 г.).
Данные устройства применяются в буровой технике и могли бы применяться в качестве шарнирного соединения и при эксплуатации нефтяных скважин, однако они имеют сложную конструкцию и несколько иное назначение - они предназначены для постоянной передачи крутящего момента. Предлагаемое же устройство не конкурирует с известными вышеописанными устройствами и предназначено для достижения других задач.
Существует проблема стыковки на устье скважины различного оборудования, в составе которого имеются различные технологические линии: кабельные линии, линии телеметрии, газоотводные трубки, трубопроводы гидроуправления, трубопроводы для дозированной подачи химических реагентов и прочее с эксплуатационным лифтом, так как монтаж скважинного оборудования к колонне труб на устье скважины производится путем свинчивания труб, муфт или переводников с ответными деталями монтируемого оборудования.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей применяемых шарнирных устройств, результатом которых является обеспечение удобства стыковки на устье различного оборудования, в составе которого имеются различные технологические линии: кабельные линии, линии телеметрии, газоотводные трубки, трубопроводы гидроуправления, трубопроводы для дозированной подачи химических реагентов и прочее с эксплуатационным лифтом, с обеспечением необходимого момента свинчивания резьбовых соединений при монтаже, обеспечением простоты установки пакерно-якорного оборудования в скважине, обеспечение свободного управления инструментом и НКТ без затяжек в стволе скважины в результате прохода колонны НКТ и дополнительного внутрискважинного оборудования, входящего в состав эксплуатационного или технологического лифта через интервалы интенсивного набора кривизны и в переходах внутреннего диаметра эксплуатационной колонны.
Поставленная задача решается за счет того, что скважинный вертлюг
СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ:
- снабжен стволом в виде вала со сквозным отверстием, коническим упорным выступом с установленным на ствол упорным кольцом из антифрикционного материала, выполняющего функцию подшипника скольжения и уплотнения соединения на одном конце и наружной присоединительной резьбой на другом конце,
- корпусом в виде втулки с внутренней резьбой на одном конце и наружной резьбой на другом конце,
- упорным подшипником скольжения, выполненным из антифрикционного материала в виде фигурного кольца с внутренними поверхностями, взаимодействующими со стволом и корпусом,
- гайкой с внутренней резьбой и конической упорной поверхностью на внутреннем уступе для взаимодействия с упорным кольцом и соединения с корпусом в сборе с упорным подшипником скольжения и стволом с установленным на него упорным кольцом,
- гайка зафиксирована от отвинчивания от корпуса стопорными винтами и уплотнена со стволом и корпусом уплотнительными кольцами,
- при необходимости ствол может фиксироваться от осевого проворота в любом направлении посредством установки какого-либо стопорного элемента, например шпонки, устанавливаемой в шпоночный паз, выполненный на стволе и гайке, фиксируемой от выпадения стопорным винтом, причем шпонка имеет достаточные прочностные характеристики, обеспечивающие удержание крутящего момента, прикладываемого на резьбовые соединения колонны НКТ, и не допускающие разнонаправленного осевого вращения ствола относительно всех элементов устройства.
Изобретение поясняется чертежом.
Скважинный вертлюг, изображенный на чертеже, включает в себя снизу вверх ствол 1, с упорным кольцом 2, упорный подшипник скольжения 3 и корпус 4, свинченные гайкой 5, на одной оси. Гайка 5 зафиксирована от отвинчивания от корпуса 4 стопорными винтами 6 и уплотнена со стволом 1 и корпусом 4 упорным подшипником скольжения 3 и уплотнительными кольцами 7. В зависимости от выполняемых технологических задач ствол 1 может фиксироваться от осевого проворота посредством установки какого-либо стопорного элемента, например шпонки 8, фиксируемой от выпадения стопорным винтом 9.
Скважинный вертлюг работает следующим образом.
Перед стыковкой на устье скважинный вертлюг свинчивают за ствол 1 с верхней муфтой НКТ эксплуатационного лифта над устьем скважины, после чего производят стыковку и свинчивание оборудования, в составе которого имеются различные технологические линии: кабельные линии, линии телеметрии, газоотводные трубки, трубопроводы гидроуправления, трубопроводы для дозированной подачи химических реагентов и прочее с корпусом 4. Совмещают шпоночные пазы на гайке 5 и стволе 1, устанавливают шпонку 8 и фиксируют ее от выпадения стопорным винтом 9, при этом обеспечивается удержание крутящего момента, прикладываемого на резьбовые соединения колонны НКТ и не допускается разнонаправленное осевое вращение ствола 1 относительно всех элементов устройства.
При необходимости скважинный вертлюг может быть смонтирован сначала к спускаемому оборудованию посредством стыковки и свинчивания корпуса 4 с нижней частью монтируемого оборудования, а затем смонтирован с верхней муфтой колонны эксплуатационного лифта на устье посредством свинчивания с ней ствола 1 и установки шпонки 8 с винтом 9.
Далее производят спуск смонтированного со скважинным вертлюгом оборудования, при этом скважинный вертлюг находится ниже смонтированного оборудования и выполняет функцию обычного патрубка.
Для обеспечения простоты установки пакерно-якорного оборудования в скважине, а также обеспечения свободного управления инструментом и НКТ без затяжек в стволе скважины к результате прохода колонны НКТ и дополнительного внутрискважинного оборудования, входящего в состав эксплуатационного или технологического лифта через интервалы интенсивного набора кривизны и в переходах внутреннего диаметра эксплуатационной колонны скважинный вертлюг устанавливают выше спускаемого оборудования без установки шпонки 8 и стопорного винта 9. При монтаже скважинного вертлюга сначала свинчивают его за ствол 1 с верхней муфтой пакерно-якорного оборудования, затем свинчивают корпус 4 с ниппельной резьбой верхней трубы. При необходимости монтаж скважинного вертлюга можно проводить в обратном порядке.
В процессе спуска возникает осевая растягивающая нагрузка, которая воспринимается упорным кольцом 2, при этом оно обеспечивает дополнительную герметичность. Возникающее во время осевого вращения ствола 1 трение снижается упорным кольцом 2, выполненным из антифрикционного материала.
Сжимающая осевая нагрузка, возникающая при подъеме эксплуатационного лифта, передается на упорный подшипник скольжения 3, обеспечивая герметичность стыка и снижение возникающего в процессе осевого вращения трения.
Во время СПО и работы оборудования герметичность между стволом 1 и гайкой 5, корпусом 4 и гайкой 5, а также корпусом 4 и стволом 1 обеспечивается уплотнительными кольцами 7.
Положительный эффект от применения скважинного вертлюга в скважинах заключается в сокращении затрат на стыковку оборудования на устье скважины (исключаются резка и сростка кабелей и пр.), снижении количества аварий и увеличении срока службы спускаемого оборудования, в росте межремонтного периода скважин и соответственно увеличении добычи флюида.
Источники информации
1. Патент РФ №2192535, кл. Е21В 7/08, 2001 г.