Устройство фиксации скважинных приборов в колонне насосно-компрессорных труб
DEVICE FOR FIXING BOREHOLE DEVICES IN A PUMPING AND COMPRESSOR PIPE STRING

Изобретение относится к области нефтегазодобычи, в частности к техническим средствам доставки и размещения в скважинах различных скважинных приборов, их фиксации на заданной глубине, отсоединения от спускоподъемной техники и возможностью после окончания необходимых операций извлечения их из скважины.
Известно устройство для закрепления грузов в скважине, содержащее корпус, узел транспортировки, фиксатор, механизм извлечения, позволяющее спускать, закреплять груз на любом участке насосно-компрессорных труб (НКТ) и отсоединяться от канатной техники, на которой производился спуск устройства в скважину (Авторское свидетельство СССР № 746092, 1977).
Недостатком данного устройства является наличие срезаемых элементов, которые необходимо вновь устанавливать перед каждым спуском в скважину.
Известно также устройство Well Tools, содержащее подпружиненный разжимной якорь с закрепленным на нем U-образным хомутом, запорную втулку и отделяемую головку крепления к канатной технике (Патент США № 2908333, 1956).
Недостатком данного устройства является применение срезаемых штифтов для отсоединения закрепленной на канатной технике головки от зафиксированного в муфте колонны насосно-компрессорных труб якоря.
Наиболее близким по технической сущности является устройство фиксации скважинных приборов в колонне насосно-компрессорных труб, включающее отделяемую часть, состоящую из пружинной вилки с канатной головкой и фиксирующего механизма, включающего консольный пружинный якорь с упругими крючками, подвижный переходник, держатель скважинного прибор (Патент RU 2227200, Е21В 23/02, 2004).
Недостатком данного устройства является низкая надежность фиксации сработавшего устройства в наклонных или горизонтальных участках НКТ из-за уменьшения направленной вдоль оси НКТ силы тяжести устройства с присоединенным глубинным прибором.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении надежности фиксации спущенных в скважину приборов в заданной точке независимо от угла наклона колонны насосно-компрессорных труб.
Указанный технический результат достигается устройством фиксации скважинных приборов в колонне насосно- компрессорных труб, включающим отделяемую часть, состоящую из пружинной вилки с канатной головкой и фиксирующего механизма, включающего консольный пружинный якорь с упругими крючками, подвижный переходник, держатель скважинного прибора, в котором, в отличие от устройства прототипа, подвижный переходник выполнен с возможностью под воздействием расположенной внутри возвратной пружины осевого перемещения относительно консольного пружинного якоря, на внутренних поверхностях консолей пружинного якоря выполнены упоры, расположенные при сжатом положении консолей пружинного якоря под нижним торцом подвижного переходника, а при раскрытии консольного пружинного якоря и перемещении под воздействием находящейся в подвижном переходнике возвратной пружины нижняя часть пружинного переходника оказывается между упорами, препятствуя при этом обратному сжатию консолей пружинного якоря.
Изобретение поясняется чертежами, где:
фиг. 1а - общий вид устройства;
фиг. 1б - общий вид устройства - вид слева;
фиг. 2 - общий вид подготовленного к работе устройства;
фиг. 3 - горизонтальный вид в сечении А-А на фиг. 1а;
фиг. 4 - горизонтальный вид в сечении Б-Б на фиг. 1а;
фиг. 5 - горизонтальный вид в сечении В-В на фиг. 1а;
фиг. 6 - горизонтальный вид в сечении Г-Г на фиг. 1а;
фиг. 7 - горизонтальный вид в сечении Д-Д на фиг. 1а;
фиг. 8 - горизонтальный вид в сечении Е-Е на фиг. 1а;
фиг. 9 - вид устройства со скважинным прибором в транспортном положении при спуске в скважину;
фиг. 10 - вид устройства после срабатывания фиксирующего механизма и отсоединения отделяемой части.
В состав устройства фиксации скважинных приборов в колонне насосно-компрессорных труб (фиг. 1) входит канатная головка 1, пружинная вилка 2, имеющая консоли 3 и зубья 4, фиксирующий механизм, включающий консольный пружинный якорь 5, имеющий консоли 6, зубья 7, фрезерованные пазы 8, упоры 9, упругие крючки 10, оси 11, подвижный переходник 12, имеющий выточки 13, выступающую ступень 14 и сквозной паз 15, возвратная пружина 16, перемычка 17, ловильная головка 18, соединительная ось 19, держатель 20, к которому присоединяется скважинный прибор 21.
Подготовленное к работе устройство фиксации скважинных приборов (фиг. 2) спускается с помощью канатной техники с присоединенным к нему скважинным прибором 21 в трубы 22 колонны НКТ (фиг. 11), имеющие муфты 23 с шейками 24.
Устройство фиксации скважинных приборов (фиг. 1) представляет собой сочетание отделяемой части, включающей канатную головку 1 с прикрепленной к ней пружинной вилкой 2, у которой на консолях 3 выполнены зубья 4 и фиксирующего механизма, включающего консольный пружинный якорь 5, имеющий на нижней части наружных поверхностей консолей 6 выступающие зубья 7, а на внутренних поверхностях консолей 6 закрепленные упоры 9. В нижней части консолей пружинного якоря 5 выполнены фрезерованные проточки 8, в которые вставлены оси 11, вокруг которых вращаются одетые на них зеркально расположенные относительно друг друга упругие крючки 10. В сквозное отверстие на верхней части консольного пружинного якоря 5 вставлена перемычка 17, проходящая через сквозной паз 15 на подвижном переходнике 12. Подвижный переходник 12 имеет возможность перемещения относительно консольного пружинного якоря 5 в пределах выполненного паза 12. Внутри подвижного переходника 12 имеется полость, в которой располагается возвратная пружина 16, упирающаяся в перемычку 17. На верхней части подвижного переходника 12 закреплена ловильная головка 18. К подвижному переходнику 12 с помощью оси 19 присоединен держатель 20 U-образной формы, к которому крепится скважинный прибор 21.
Устройство фиксации скважинных приборов работает следующим образом.
При подготовке к работе пружинная вилка 2 вставляется в консольный пружинный якорь 5 и затем дожимается в направлении удерживаемого держателя 19, вследствие этого подвижный переходник 12, сжимая возвратную пружину 16, перемещается вверх относительно консольного пружинного якоря 5 с находящейся в нем перемычкой 17 в пределах сквозного паза 15. После перемещения подвижного переходника 12, зубья 4 на консолях пружинной вилки 2 оказываются напротив выполненных на подвижном переходнике 12 выточек 13. Затем вручную или с применением струбцины производится встречное сжатие консолей 6 на нижней части пружинного якоря 5 (фиг. 2), при этом, зубья 4 на пружинной вилке 2 оказываются в выточках 13 на подвижном переходнике 12, предотвращая перемещение подвижного переходника 12 относительно консольного пружинного якоря 5, обеспечивая тем самым удержание отделяемой части от фиксирующего механизма, при этом, упоры 9, располагаются под нижним торцом подвижного переходника 12, не препятствуя сжатию консолей 6. Для удержания в сжатом состоянии консолей 6 пружинного якоря 5, расположенные в нижних концах консолей 6 внутри фрезерованных проточек 8 упругие крючки 10 застегивают изгибами на осях 11, вращая их на осях 11 навстречу друг другу (фиг. 2).
Канатная головка 1 присоединяется к канатной технике (фиг. 9). Собранное и готовое к работе устройство фиксации скважинных приборов вместе со скважинным прибором 21 вставляется в колонну НКТ и спускается в скважину.
Поперечные габариты консольного пружинного якоря 3 в сжатом состоянии обеспечивают беспрепятственный спуск всей сборки в колонну НКТ (фиг. 9). В процессе спуска концы упругих крючков 10, скользя по внутренней поверхности труб 22 колонны НКТ, центрируют фиксирующий механизм внутри колонны НКТ. После спуска устройства фиксации скважинных приборов на необходимую глубину начинается подъем устройства. При этом, дойдя до шейки 24 в муфте 23, концы упругих крючков 10, упираясь в верхнюю часть шейки 24, начинают вращаться каждый вокруг своей оси 11 и упругие части крючков 10 застегнутые на противоположных осях 11 соскальзывают с них, освобождая сжатые консоли пружинного якоря 3 зависая в свободном состоянии каждый на своей оси 11 (фиг. 10). Консоли 6 консольного пружинного якоря 5 выпрямляются, а выполненные на внешних сторонах консольного пружинного якоря 3 выступающие зубья 7 попадают в шейку 24 в муфте 23. В свою очередь, консоли 3 пружинной вилки 2 тоже распрямляются, а выполненные на них внутренние зубья 4 выходят из зацепления с выточками 13 на подвижном переходнике 12, который при этом под воздействием возвратной пружины 16, перемещаясь относительно консольного пружинного якоря 5, упирается выполненной в нижней части выступающей ступенью 14 в закрепленные внутри пружинного якоря 5 упоры 9 (фиг. 1а), причем, нижняя часть подвижного переходника 12 оказывается между упорами 9 и препятствует произвольному обратному сжатию консолей 6 консольного пружинного якоря 5, что обеспечивает надежное удержание фиксирующего механизма в муфте 23 при любом угле наклона колонны НКТ. После раскрытия консольного пружинного якоря 5, освобожденная от зацепления с фиксирующим механизмом пружинная вилка 2 с канатной головкой 1 под воздействием канатной техники, отсоединившись от фиксирующего механизма, поднимается из скважины (фиг. 10). При отсоединении пружинной вилки 2 от консольного пружинного якоря 5 обнажается расположенная на верхней части подвижного переходника 12 ловильная головка 18. Для извлечения зафиксированного в муфте НКТ устройства из скважины используется специальный инструмент, который, захватывая ловильную головку 18 натяжением перемещает подвижный переходник 12 в верхнее положение, сжимая возвратную пружину 16, при этом нижняя часть подвижного переходника 12 выходит из контакта с упорами 9 и обеспечивает возможность сведения вместе консолей 6 консольного пружинного якоря 5, что позволяет беспрепятственно поднять фиксирующий механизм с присоединенным к нему скважинным прибором из колонны НКТ.