СКВАЖИННЫЙ РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ

Предложение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при проведении ремонтных работ в скважине.
При производстве внутрискважинных работ в некоторых случаях возникает необходимость разъединения одной части оборудования от другой. С этой целью разработаны механические разъединители различных конструкций.
Наиболее распространенными являются резьбовые разъединители (А.И.Булатов, А.Г.Аветисов, Справочник инженера по бурению, том 1, М.: Недра, 1985 г., стр.334, рис.2.74), основным рабочим элементом которых является левая резьба. Разъединение частей этих разъединителей происходит при вращении колонны труб вправо.
Недостатком конструкции таких разъединителей является то, что их невозможно применить в тех случаях, когда вращение колонны труб не предусмотрено.
Наиболее близким по технической сущности является скважинный разъединитель (патент RU №2278945 МПК 7 Е 31 В 17/06, опубл. в бюл. №2 от 20.01.2006 г.), включающий верхнюю и нижнюю разъединяемые части, соединенные замком, отмыкаемым подвижной втулкой, которая имеет возможность перемещения под действием избыточного давления, при этом верхняя часть разъединителя выполнена в виде переводника, с которым связан замок, выполненный в виде цанги, которая заневолена подвижной втулкой, имеющей возможность перемещения под действием избыточного давления, создаваемого в затрубном пространстве, и соединенной с поршнем, помещенным в кольцевую цилиндрическую полость, гидравлически связанную с внутренней полостью колонны труб, причем цанга имеет многогранный паз и соединена с переводником, имеющим сверху присоединительную резьбу, нижняя часть разъединителя выполнена в виде штока, верхний конец которого имеет многогранную форму и помещен в многогранный паз цанги, а его нижний конец имеет присоединительную резьбу.
Недостатками данного устройства являются:
во-первых; подвижная втулка, соединенная с поршнем, не зафиксирована относительно цанги, что может привести к преждевременному срабатыванию замка (например, в процессе спуска при взаимодействии с внутренними стенками скважины). Кроме того, при незначительном давлении в затрубном пространстве подвижная втулка может подняться на расстояние недостаточное для отмыкания замка. Все выше отмеченное снижает надежность работы замка;
во-вторых, при передаче значительного крутящего момента грани многогранного паза могут разрушиться и, как следствие, устройство выходит из строя.
Задачей полезной модели является повышение надежности срабатывания замка и долговечности работы устройства.
Поставленная техническая задача решается cкважинным разъединителем, включающим верхнюю и нижнюю разъединяемые части, соединенные замком, отмыкаемым подвижной втулкой, которая имеет возможность перемещения по действием избыточного давления, при этом верхняя разъединяемая часть выполнена в виде переводника, с которым связан замок, выполненный в виде цанги, которая заневолена подвижной втулкой, соединенной с поршнем, помещенным в кольцевую цилиндрическую полость переводника, причем цанга жестко соединена с переводником, имеющим сверху присоединительную резьбу, а нижняя разъединяемая часть выполнена в виде штока, нижний конец которой имеет присоединительную резьбу.
Новым является то, что цанга и верхний конец штока соединены между собой шлицевым соединением, при этом цанга изнутри снабжена верхней и нижней цилиндрическими выборками, соединенными между собой закругленной фаской, причем замок дополнительно снабжен шариками, эксцентрично установленными в кольцевой проточке штока и взаимодействующими с цангой, при этом, в транспортном положении шарики зафиксированы в верхней цилиндрической выборке цанги, а в рабочем положении имеют возможность выпадения в нижнюю цилиндрическую выборку цанги, при этом, в транспортном положении подвижная втулка соединена с цангой разрезным стопорным кольцом.
На фигуре в продольном разрезе изображен скважинный разъединитель.
Скважинный разъединитель включает верхнюю 1 и нижнюю 2 разъединяемые части, соединенные замком 3, при этом верхняя разъединяемая часть 1 выполнена в виде переводника 4, с которым связан замок 3, выполненный в виде цанги 5, которая заневолена подвижной втулкой 6, соединенной с поршнем 7, помещенным в кольцевую цилиндрическую полость 8 переводника 4. Замок 3 отмыкается подвижной втулкой 6, которая имеет возможность перемещения по действием избыточного давления.
Цанга 5 жестко соединена с переводником 6, например, с помощью резьбового соединения. Переводник 4 имеет сверху присоединительную резьбу 9. Нижняя разъединяемая часть 2 выполнена в виде штока 10, нижний конец которой имеет присоединительную резьбу 11. Цанга 5 и верхний конец штока 10 соединены между собой шлицевым соединением 12. Цанга 5 изнутри снабжена верхней 13 и нижней 14 цилиндрическими выборками, соединенными между собой закругленной фаской 15.
Замок 3 дополнительно снабжен шариками 16 (например, тремя), эксцентрично установленными в кольцевой проточке 17 штока 10 и взаимодействующими с цангой 5.
Шарики 16 в транспортном положении зафиксированы в верхней цилиндрической выборке 13 цанги 5, а в рабочем положении имеют возможность выпадения в нижнюю цилиндрическую выборку 14 цанги 5. В транспортном положении подвижная втулка 6 соединена с цангой 5 разрезным стопорным кольцом 18.
Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными элементами 19 и 20.
Скважинный разъединитель работает следующим образом.
Скважинный разъединитель включают в компоновку внутрискважинного оборудования, когда в процессе выполнения технологических операций может возникнуть необходимость разъединения одной части оборудования от другой. Такая необходимость возникает, например, при аварийной ситуации во время извлечения из скважины прихваченного объекта с помощью гидродомкрата 21, который позволяет произвести обратную промывку, но не имеет сквозного проходного канала для бросового запорного шара, что исключает возможность использования существующего замкового разъединителя, а вращение колонны труб затруднительно.
В этом случае между домкратом и ловильным инструментом в компоновку скважинного оборудования включают предлагаемый разъединитель, который через присоединительную резьбу 9 переводника 4 присоединяют к гидродомкрату 21, а присоединительной резьбой 11 штока 10 к ловильному инструменту (на фиг.не показано) и спускают эту компоновку в скважину на ловильной колонне насосно-компрессорных или бурильных труб.
При соединении с прихваченным оборудованием разъединитель передает на ловильный инструмент как осевую сжимающую нагрузку благодаря соединению переводника 4 со штоком 10, так и осевую растягивающую нагрузку благодаря тому, что осевое перемещение штока 10 ограничено замком 3 в виде цанги 5, заневоленной подвижной втулкой 6, а также передает правое и левое вращение, так как верхний конец штока 10 соединен с цангой 5 с помощью шлицевого соединения, что исключает их взаимное вращение.
Таким образом, разъединитель обеспечивает операцию присоединения ловильного инструмента к прихваченному оборудованию и работу с ним.
Когда возникает необходимость отсоединить ловильный инструмент от гидродомкрата, в затрубном пространстве (на фиг.не показано) создают избыточное давление и поскольку существующие гидродомкраты позволяют обратную промывку, то между затрубным
и трубным пространством возникает перепад давления, который создает усилие на поршне 7, который связан с подвижной втулкой 6, при этом разрезное стопорное кольцо 18 сжимается и пропускает подвижную втулку 6, которая перемещаться вверх вместе с поршнем 7.
В процессе перемещения подвижной втулки 6 вверх цанга освобождается и начинает расширяться радиально наружу за счет шариков 16, эксцентрично установленных в кольцевую проточку 17 штока 10 и воздействующих на цангу 5 изнутри, в определенный момент шарики 16, стремящиеся выпасть из кольцевой проточки 17 штока, проскальзывают через закругленную фаску 15 цанги 5 и попадают из верхней 13 в нижнюю 14 цилиндрическую выборку цанги 5, при этом замок 3 размыкается.
В таком положении, при подъеме вверх ловильной колонны с гидродомкратом 21, цанга 5 освобождает нижнюю разъединяемую часть 2, то есть шток 10 вместе с присоединенным к нему ловильным инструментом, которые остаются в скважине, а гидродомкрат 21 с верхней разъединяемой частью 1, включающей переводник 4, поршень 7, цангу 5 и подвижную втулку 6, извлекают на поверхность.
Предлагаемый скважинный разъединитель достаточно надежен в работе, поскольку замок срабатывает не только за счет давления в затрубном пространстве, но и за счет эксцентрично установленных шариков, стремящихся наружу, кроме того, разъединитель более долговечен в работе, так как шлицевое соединение способно передавать значительные крутящие моменты.