ТРУБОЛОВКА
SPEAR

Изобретение относится к ловильному инструменту и предназначено для извлечения из скважин аварийных буровых и насосно-компрессорных труб, а также других полых цилиндрических предметов.
Анализ существующего уровня показал следующее:
- известна труболовка, включающая полый корпус с внутренней конусной поверхностью в нижней части, переводник, жестко соединенный с полым корпусом, центральный сердечник с центрирующим конусом (шток), коаксиально установленные в полом корпусе и имеющие общий осевой канал, наружный захватывающий элемент и внутренний захватывающий элемент (цанговые захваты), установленные в полом корпусе с возможностью осевого перемещения (см. а.с. № 389239 от 24.06.71 г. по кл. Е21В 31/02, опубл. в ОБ № 29, 1973 г.).
Недостатком указанного устройства является низкая эксплуатационная надежность работы устройства, обусловленная следующими причинами:
- цанговые захваты обеспечивают захват трубы только в местах расположения цанг, при этом малая площадь контакта цанг с трубой не обеспечит надежный захват колонны труб большого веса;
- цанговые захваты, расположенные друг против друга, могут срезать металл труб, оказавшихся в местах захвата цанг, не обеспечивая их подъем;
- ввиду невозможности регулирования усилия захвата, зависящего только от веса колонны труб, труболовка не обеспечит подъем труб малого веса.
В качестве прототипа взята скважинная труболовка, включающая полый корпус с внутренней конусной поверхностью в нижней части, переводник, жестко соединенный с полым корпусом, центральный сердечник с центрирующим конусом (шток с коническим наконечником), коаксиально установленные в полом корпусе и имеющие общий осевой канал, наружный захватывающий элемент и внутренний захватывающий элемент (цанговые захваты), установленные в полом корпусе с возможностью осевого перемещения (см. а.с. № 901471 от 17.04.80 г. по кл. Е21В 31/16, опубл. в ОБ № 4, 1982 г.).
Недостатком указанного устройства является низкая эксплуатационная надежность работы устройства, что обусловлено рядом причин:
- цанговые захваты обеспечивают захват аварийной трубы только в местах расположения цанг, малая площадь контакта цанг с аварийной трубой снижает надежность захвата и увеличивает напряжение среза;
- расположение цанговых захватов с осевым смещением исключает возможность перегиба труб при малом весе колонны, что снижает надежность захвата труб и увеличивает возможность среза металла труб в местах захвата;
- зависимость усилия захвата от веса колонны труб и невозможность его регулирования не позволяют извлекать трубы и другие полые цилиндрические предметы малого веса.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, обеспечивает повышение эксплуатационной надежности работы устройства за счет: обеспечения гарантированного захвата аварийных труб независимо от их веса путем увеличения площади контакта наружного и внутреннего захватывающих элементов с аварийной трубой и возможности регулирования усилия захвата путем обеспечения регулирования давления рабочей жидкости.
Технический результат достигается с помощью известного устройства, содержащего полый корпус с внутренней конусной поверхностью в нижней части, переводник, жестко соединенный с полым корпусом, центральный сердечник с центрирующим конусом, коаксиально установленные в полом корпусе и имеющие общий осевой канал, наружный захватывающий элемент и внутренний захватывающий элемент, установленные в полом корпусе с возможностью осевого перемещения.
Согласно изобретению труболовка дополнительно содержит распорную втулку, установленную на наружном захватывающем элементе, и конусный поршень, установленный на центральном сердечнике и опирающийся на распорную втулку.
Центральный сердечник в верхней части зафиксирован гайкой и подпружинен возвратной пружиной относительно полого корпуса, а в средней части выполнен в виде кольцевого поршня с радиальными наклонными отверстиями под ним, с возможностью образования между последним и конусным поршнем кольцевой полости, гидравлически связанной с общим осевым каналом.
Наружный захватывающий элемент установлен на внутренней конусной поверхности полого корпуса и выполнен в виде разрезной втулки с ребристой внутренней поверхностью и конусной наружной поверхностью.
Внутренний захватывающий элемент установлен на центральном сердечнике между конусным поршнем и центрирующим конусом с возможностью осевого перемещения относительно наружного захватывающего элемента и выполнен в виде разрезной втулки с ребристой наружной поверхностью и внутренней поверхностью в виде сходящихся верхнего и нижнего конусов, причем поверхность верхнего конуса является ответной наружной конусной поверхности конусного поршня, а нижнего - наружной конусной поверхности центрирующего конуса.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизны.
Анализ изобретательского уровня показал следующее: из источников патентной документации и научно-технической литературы нами не выявлены технические решения, имеющие в своей основе признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого технического решения. Достигаемый технический результат обусловлен неизвестными свойствами конструктивных элементов и гидравлическими связями устройства, обеспечивающими гарантированный захват аварийных труб независимо от их веса, и возможность регулирования усилия захвата. Таким образом, заявляемые нами существенные признаки не следуют явным образом из проанализированного уровня техники, т.е. соответствуют условию изобретательского уровня.
На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого устройства.
Заявляемое устройство содержит полый корпус 1, в нижней части имеющий внутреннюю конусную поверхность 2. В верхней части полый корпус 1 жестко соединен с переводником 3. В полом корпусе 1 коаксиально установлен центральный сердечник 4. В верхней части центральный сердечник 4 зафиксирован гайкой 5, опирающейся на верхний торец переводника 3, а в нижней жестко связан с центрирующим конусом 6. Центральный сердечник 4 и центрирующий конус 6 имеют общий осевой канал 7. Центральный сердечник 4 подпружинен возвратной пружиной 8, обеспечивающей его подвижность в осевом направлении. В средней части центральный сердечник 4 выполнен в виде кольцевого поршня 9, под которым имеются радиальные наклонные отверстия 10. На внутренней конусной поверхности 2 полого корпуса 1 установлен наружный захватывающий элемент 11 с возможностью осевого перемещения. Наружный захватывающий элемент 11 выполнен в виде разрезной втулки с ребристой внутренней поверхностью и конусной наружной поверхностью. На наружном захватывающем элементе 11 установлена распорная втулка 12. На центральном сердечнике 4, под кольцевым поршнем 9 размещен конусный поршень 13, опирающийся на распорную втулку 12. Кольцевой поршень 9 образует с конусным поршнем 13 кольцевую полость 14, гидравлически связанную через радиальные наклонные отверстия 10 с общим осевым каналом 7. На центральном сердечнике 4, между конусным поршнем 13 и центрирующим конусом 6 установлен внутренний захватывающий элемент 15 с возможностью осевого перемещения относительно наружного захватывающего элемента 11. Внутренний захватывающий элемент 15 выполнен в виде разрезной втулки с ребристой наружной поверхностью и внутренней поверхностью в виде верхнего и нижнего сходящихся конусов. Поверхность верхнего конуса является ответной наружной конусной поверхности конусного поршня 13, а поверхность нижнего конуса - наружной конусной поверхности центрирующего конуса 6.
Устройство работает следующим образом.
Труболовку на гибких трубах или колонне насосно-компрессорных труб спускают в скважину. При достижении центрирующим конусом 6 верхнего торца аварийной трубы он входит внутрь последней и перемещается до момента упора торца аварийной трубы в конусный поршень 13. В труболовку подается рабочая жидкость, которая через осевой канал 7 и радиальные наклонные отверстия 10 попадает в кольцевую полость 14, создавая давление на кольцевой поршень 9 и конусный поршень 13. Под действием давления рабочей жидкости центральный сердечник 4 поднимается, заставляя внутренний захватывающий элемент 15 перемещаться вверх по конусной поверхности конусного поршня 13 и центрирующего конуса 6. При этом внутренний захватывающий элемент 15 расширяется и плотно прижимается к внутренней поверхности захватываемой аварийной трубы. Труболовку приподнимают вверх. Между торцом аварийной трубы и конусным поршнем 13 образуется зазор, в результате чего конусный поршень 13 под действием давления рабочей жидкости перемещается вниз, заставляя наружный захватывающий элемент 11 перемещаться по внутренней конусной поверхности 2 полого корпуса 1, а также увеличивая усилие прижатия внутреннего захватывающего элемента 15. При перемещении вниз наружного захватывающего элемента 11 происходит его сжатие, в результате чего обеспечивается захват аварийной трубы по всей наружной площади контакта.
Возможность регулирования давления рабочей жидкости позволяет обеспечить гарантированный захват аварийных труб как малого, так и большого веса.
После сброса давления рабочей жидкости, под действием возвратной пружины 8 и упругих сил наружного захватывающего элемента 11 и внутреннего захватывающего элемента 15, труболовка возвращается в исходное положение, освобождая трубу.
Таким образом, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию промышленная применимость.
Предлагаемое изобретение соответствует условию патентоспособности, так как является новым, имеет изобретательский уровень и промышленную применимость.