СКВАЖИННАЯ ВНУТРЕННЯЯ ТРУБОЛОВКА
DOWNHOLE INNER SPEAR

Изобретение относится к ловильным устройствам, применяемым для ликвидации аварий с трубами в скважинах, а именно к аварийным инструментам, применяемым для извлечения из скважины труб, путем их захвата за внутреннюю часть.
Известно ловильное устройство для прихваченного инструмента (патент RU 2368757, МПК E21B 31/20, опубл. 27.09.2009, бюл. №27), содержащее корпус с захватными элементами, направляющей поверхностью и продольным промывочным отверстием, при этом в корпусе выполнены смещенные вдоль его оси диаметрально расположенные наклонные плоскости, снабженные выступами в форме ласточкина хвоста, взаимодействующими с пазами соответствующей формы захватных элементов, при этом корпус сверху снабжен вибратором, состоящим из полого цилиндра и размещенного в нем штока с проходным каналом, а также седла, установленного в проходном канале штока для размещения в нем шара, кроме этого, шток снабжен верхним и нижним рядами радиальных отверстий, которые сообщаются между собой посредством перепускного канала, выполненного между полым цилиндром и штоком, а полый цилиндр выполнен эксцентрично со смещенным центром тяжести относительно оси устройства, причем в перепускном канале на внутренней поверхности полого цилиндра тангенциально размещены лопатки, позволяющие полому цилиндру вращаться относительно штока.
Недостатками данной конструкции являются:
- сложность изготовления, обусловленная большим количеством технически сложных деталей, что ведет к удорожанию конструкции;
- большое количество деталей, что ведет к низкой надежности устройства при работе в сложных скважинных условиях;
- невозможность работы в горизонтальных стволах, а также невозможность захвата прихваченного оборудования, которое имеет слом неправильной формы или срез, т.к. захватные элементы не связаны между собой и могут двигаться по конусной поверхности независимо друг от друга.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является освобождающаяся внутренняя труболовка (патент RU 2091563, МПК E21B 31/20, опубл. 27.09.1997, бюл. №27), содержащая оправку, захватную втулку, направляющий наконечник, центральное сквозное отверстие, при этом труболовка снабжена упором, цанговой конической втулкой, сопрягающейся с конической поверхностью несущей оправки, верхняя часть цанговой конической втулки соединена с помощью резьбы с гайкой, имеющей возможность осевого перемещения вдоль несущей оправки.
Недостатками данной конструкции являются:
- сложность использования в горизонтальных скважинах, т.к. цанговая втулка имеет большую длину и жесткость, что отрицательно влияет на попадание труболовки в отверстие извлекаемых труб, которые имеют слом неправильной формы;
- большая вероятность возникновения аварийной ситуации в процессе освобождения труболовки от извлекаемой трубы (во время вращения), т.к. возникает значительный крутящий момент, который может привести к разрушению шпоночного соединения.
Технической задачей изобретения является создание труболовки, имеющей простую и надежную конструкцию, которая позволит гарантированно захватывать прихваченное оборудование и трубы, в том числе, - и в горизонтальных скважинах, независимо от формы их слома или среза.
Техническая задача решается скважинной внутренней труболовкой, содержащей оправку с верхним переводником, нижним направляющим наконечником, продольным каналом и конусной поверхностью, расширяющейся сверху вниз, и расположенный выше этой поверхности упор и цанговую коническую изнутри втулку с наружными зубцами, расположенную между упором и конусной поверхностью.
Новым является то, что втулка изготовлена наружным диаметром на 2-3 мм, большим внутреннего диаметра извлекаемого из скважины оборудования, и выполнена подпружиненной вниз от упора оправки, при этом втулка снабжена одной сквозной прорезью и несколькими чередующимися направленными навстречу друг другу несквозными прорезями, обеспечивающими ввод втулки во внутреннее отверстие извлекаемого оборудования.
На фиг.1 изображена скважинная внутренняя труболовка в разрезе, на фиг.2 - цанговая коническая втулка в изометрии.
Труболовка содержит оправку 1 (фиг.1), в верхней части которой находится переводник 2. Нижняя часть оправки 1 жестко соединена с направляющим наконечником 3 и имеет продольный сквозной канал 4. Направляющий наконечник 3 снизу имеет конусную поверхность 5, расширяющуюся сверху вниз, а выше этой поверхности имеется упор 6 и цанговая коническая изнутри втулка 7. Цанговая втулка 7 поджата вниз от упора 6 пружиной 8 и снабжена наружными зубцами 9 (фиг.2), кроме этого, она имеет одну сквозную 10 и несколько чередующихся направленных навстречу друг другу несквозных прорезей 11, которые предназначены для уменьшения жесткости втулки.
Скважинная внутренняя труболовка работает следующим образом. Для ликвидации аварии скважинная внутренняя труболовка присоединяется с помощью переводника 2 (фиг.1) к колонне бурильных труб (не показана) и спускается в скважину до интервала, в котором находится извлекаемый объект (сломанная труба или другое прихваченное в скважине оборудование). Продольный сквозной канал 4 (фиг.1) служит для циркуляции промывочной жидкости, что позволяет промыть от шлама место соединения труболовки с прихваченным инструментом. При подходе труболовки к прихваченному инструменту (не показан) замедляют скорость спуска примерно до 0,1 м/с. В процессе спуска цанговая втулка 7 (фиг.1) центрируется относительно оси оправки 1 труболовки и поджимается к конусной поверхности 5 направляющего наконечника 3, жестко соединенного с оправкой 1, за счет поджатая пружиной 8. Как только направляющий наконечник 3 входит во внутреннюю часть прихваченного инструмента (не показано), цанговая втулка 7 (фиг.1), сжимая пружину 8, сдвигается до упора 6. При дальнейшей разгрузке инструмента происходит сжатие цанговой втулки 7 за счет прорезей 10 (фиг.2) и 11, происходит уменьшение ее диаметра и при определенной нагрузке цанговая втулка 7 (фиг.1) входит в отверстие извлекаемого прихваченного инструмента. Так как наружный диаметр цанговой втулки на 2-3 мм (определено опытным путем) больше внутреннего диаметра извлекаемого оборудования, наружные зубцы 9 (фиг.2) цанговой втулки 7 (фиг.1) надежно цепляются за его стенки и при подъеме вверх не дают проскальзывать относительно стенок отверстия в процессе входа конической поверхности направляющего наконечника 3 в цанговую втулку 7.
Далее спуск компоновки прекращают и начинают медленно тянуть колонну бурильных труб вместе с труболовкой вверх. При этом направляющий наконечник 3, соединенный с оправкой 1, своей конической поверхностью 5 входит в цанговую втулку и расклинивает ее. За счет малого угла конуса поверхности 5 происходит надежное заклинивание цанговой втулки 7 внутри отверстия прихваченного оборудования, и наружные зубцы 9 врезаются во внутреннюю поверхность отверстия прихваченного оборудования. Затем дальнейшим созданием осевой нагрузки вверх срывают прихваченное оборудование и извлекают его из скважины на поверхность.
Цанговая втулка 7 за счет большого количества прорезей 11, направленных навстречу друг другу, имеет небольшую жесткость, что позволяет легко сжимать как заходную часть втулки, так и заднюю. Кроме этого, она имеет небольшую длину. Это позволяет использовать труболовку при извлечении труб, которые имеют слом неправильной формы или слом с длиной больше длины самой цанговой втулки 7, а также в горизонтальных скважинах, где создаваемая сверху нагрузка не полностью доходит до оборудования.
Предлагаемая скважинная внутренняя труболовка имеет простую и надежную конструкцию, которая позволяет гарантированно захватывать прихваченное оборудование и трубы, в том числе, - и в горизонтальных скважинах, независимо от формы слома или среза.