Инструмент для установки в колонну труб
TOOL FOR INSTALLING PIPES IN A COLUMN

Область техники
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована для проведения технологических работ в подводной скважине.
Предшествующий уровень техники
Из существующего уровня техники известен инструмент для установки колонны труб направления в скважину на шельфе (варианты) (патент РФ №2708425, опубл. 06.12.2019), имеющий возможность спуска в скважину на колонне бурильных труб колонны труб с оборудованием для проведения цементных работ, состоящий из направляющей с упором и сборного корпуса.
Известен спуско-подъемный скважинный инструмент и способ проведения технологических работ в подводной скважине им (патент РФ №2717004, опубл. 17.03.2020), имеющий направляющую, на которой размещен корпус, выполненный с отверстиями для выпуска воздуха, гайку с выступом, клапан, упор, ограничивающий осевое перемещение клапана по направляющей, подпружиненные пальцы, имеющие возможность взаимодействия с защитной втулкой и фиксируемые втулкой, срезные винты, пальцы, имеющие возможность взаимодействия с гайкой и кондуктором, и подпружиненные пальцы, имеющие возможность взаимодействия с кондуктором.
Общим недостатком данных технических решений является повышенная металлоемкость корпуса инструмента, что с учетом высокой стоимости металла, из которого изготавливаются детали инструмента, снижает общую эффективность от использования инструмента.
Сущность изобретения
Проблемой, решаемой настоящим изобретением, является проблема повышения эффективности использования инструмента.
Техническим результатом является снижение металлоемкости конструкции инструмента для установки в колонну труб, увеличение ресурса использования инструмента, снижение затрат в эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что корпус инструмента выполнен сборным, с гильзой, обеспечивающей ориентацию инструмента при установке инструмента в колонну труб, корпус инструмента имеет выемку, уменьшающую металлоемкость инструмента, ограничение перемещения сердечника в осевом направлении за счет того, что имеется втулка упорная, размещенная одним концом в корпусе втулки упорной, другим в канавке на сердечнике.
Краткое описание чертежей
Далее в описании приводится возможный, но единственный вариант исполнения инструмента для установки в колонну труб.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан общий вид инструмента для установки в колонну труб.
На фиг. 2 показан вид инструмента для установки в колонну труб, размещенного в колонне труб.
На фиг. 3 показан инструмент для установки колонны труб направления в скважину на шельфе (патент РФ №2708425, опубл. 06.12.2019).
Подробное описание изобретения
Инструмент входит в состав комплекта инструментов для системы подводных колонных головок и предназначен для спуска/подъема и монтажа в грунт колонны труб, например, колонны направления либо колонны кондуктора.
На фиг. 1 показан общий вид инструмента для установки в колонну труб.
Инструмент состоит:
1 – гильза направляющая;
2 – корпус втулки упорной;
3 – втулка упорная;
4, 13 – болт;
5, 32 – штоки фиксатора;
6, 10 – палец;
11, 31 - фиксаторы
7 – втулка;
8 – сердечник;
9 – гайка ходовая,
12 - корпус,
14 -  выемка;
15 – патрубок,
16 – колонна труб.
В заявляемом техническом решении размер корпуса 12 вдоль оси вращения детали примерно на 30 процентов уменьшен по сравнению с аналогами, ориентация инструмента обеспечивается гильзой направляющей 1 установленной на проточку в корпусе 12.  Сердечник 8 располагается в корпусе 12 и фиксируется втулкой упорной 3 и корпусом втулки упорной 2. Втулка 7 является ограничительным элементом для движения гайки ходовой 9. Втулка упорная 3 располагается в корпусе втулки упорной 2, который в свою очередь крепится к корпусу 12 посредством болтов 4, 13. Пальцы 6 и 10 взаимодействуя с пазами, выполненными на торце колонны труб 16, ограничивают возможность поворота корпуса 12 вокруг оси вращения при установке инструмента в колонну труб 16. Фиксаторы 11, 31 крепятся к штокам фиксатора 5, 32 и имеют фигурные пазы для взаимодействия с ответными фигурными пазами в колонне труб 16, другим концом штоки фиксатора 5, 32  взаимодействуют с конической поверхностью гайки ходовой 9, имеющей возможность линейного перемещения вдоль оси вращения инструмента при повороте сердечника 8.  Фигурными пазами фиксаторы 11, 31 упираются в проточки колонны труб 16 и располагаясь по окружности, обеспечивают надежность фиксации инструмента в колонне труб при выполнении технологических операций.
Патрубок 15 служит для удлинения сердечника 8, имеет центральное отверстие для подачи реагентов и цемента при проведении регламентных работ. Корпус 12 имеет выемку 14 для облегчения детали.
Инструмент работает так – при опускании инструмента в колонну труб 16 корпус 12 (Фиг.2) ориентируется по оси колонны труб 16 за счет взаимодействия наружных диаметров корпуса 12 и гильзы направляющей 1 с ответными поверхностями колонны труб 16. Упоры 6 и 10 устанавливаются в пазы на торце колонны труб 16. При повороте сердечника 8 на несколько оборотов гайка ходовая 9 перемещается вдоль оси инструмента, коническая поверхность гайки ходовой 9 взаимодействует со штоками фиксаторов 5, 32 и перемещает фиксаторы 11, 31 в радиальном направлении, при этом фигурные пазы на фиксаторах 11 и 31 взаимодействуют с ответными фигурными пазами на контактирующей детали колонны труб 16, за счет чего происходит закрепление инструмента на колонне труб 16. После этого появляется возможность проведения технологических процедур, например, спуск и монтаж в грунт колонны труб, цементирование. Внутренние полости инструмента заполняются маслом.
На фиг. 2 показан вид инструмента для установки в колонне труб направления.
При установке инструмента в колонну труб 16 инструмент ориентируется вдоль оси колонны труб 16 за счет взаимодействия наружного диаметра корпуса 12 с ответными поверхностями колонны труб 16 при этом гильза направляющая 1 обеспечивает защиту поверхностей корпуса колонны 16 от цемента и шлама при проведении технологических операций. Пальцы 6 и 10 располагаются в пазах на торце колонны труб 16, ограничивая инструмент от поворота. Фиксаторы 11 и 32 взаимодействуют с ответными фигурными пазами на корпусе колонны труб 16, фиксируя инструмент в колонне труб 16.
Для выполнения спуска и подъема, инструмент крепится к бурильным трубам при помощи муфтовой резьбы на сердечнике 8.
Патрубок 15 предназначен для подачи технологических жидкостей и цемента.
При использовании инструмента осуществляют спуск и размещение инструмента в головке колонны труб 16 таким образом, чтобы пальцы 6, 10, установленные на инструменте, разместились в пазах на кондукторной головке колонны труб 16, затем осуществляется фиксация инструмента путем поворота сердечника 8. Поворот сердечника 8 вызывает перемещение гайки ходовой 9 вдоль оси вращения инструмента, коническая поверхность гайки ходовой воздействует на штоки фиксаторов 5 и 32, вызывая их радиальное перемещение, при этом фигурные пазы фиксаторов 11 и 31 взаимодействуют с ответными фигурными пазами на контактирующей детали колонны труб 16, осуществляя фиксацию инструмента. После этого можно выполнять технологическую операцию.
На фиг. 3 показан инструмент для установки колонны труб направления в скважину на шельфе (патент РФ №2708425, опубл. 06.12.2019).
17 – сердечник;
18 – упорный фланец;
19 – корпус;
20, 26 – палец;
21, 25 – паз;
22, 24 – упор;
23 – гайка ходовая;
27 – больший диаметр корпуса;
28 – меньший диаметр корпуса;
29 – колонна труб;
30 – патрубок.
В техническом решении по патенту РФ №2708425 (опубл. 06.12.2019) корпус 19 представляет собой полнотелую массивную деталь, имеющую две направляющие наружные поверхности 27 (больший диаметр корпуса) и 28 (меньший диаметр корпуса), которые при установке инструмента в колонне труб 29 взаимодействуют с поверхностями сопрягаемых деталей и ориентируют инструмент вдоль оси колонны труб 29. В корпусе 19 располагается сердечник 17. Осевое перемещение корпуса 19 ограничивает с одной стороны упорный фланец 18 и гайка ходовая 23 с другой. Инструмент работает так – при опускании инструмента в колонну труб 29 корпус 19 ориентируется по оси колонны труб 29 за счет взаимодействия наружных диаметров 27 (больший диаметр корпуса) и 28 (меньший диаметр корпуса) с ответными деталями колонны труб. Упоры 22 и 24 устанавливаются в пазы 21 и 25, расположенными на торце колонны труб 29. При повороте сердечника 17 на несколько оборотов гайка ходовая 23 перемещается вдоль оси инструмента, коническая поверхность гайки ходовой 23 взаимодействует с пальцами 20 и 26, приводя их в движение в радиальном направлении, при этом фигурные пазы на торцах пальцев 20 и 26 взаимодействуют с ответными фигурными пазами на контактирующей детали колонны труб 29, за счет чего происходит закрепление инструмента на колонне труб 29. После этого появляется возможность проведения различных технологических процедур, например, цементирование.
В отличие от технического решения, представленного в патенте РФ №2708425 (опубл. 06.12.2019) в заявляемом техническом решении корпус инструмента выполнен не цельнометаллическим как в патенте №2708425 (опубл. 06.12.2019), а сборным, при этом гильза направляющая 1, позволяющая ориентировать инструмент по оси колонны труб 16, устанавливается на проточку на корпусе 12, корпус 12 имеет выемку 14, облегчающую деталь, сердечник 8 ограничивается от перемещения вдоль оси инструмента втулкой упорной 3, расположенной в выемке 14 в корпусе втулки упорной 2, который в свою очередь крепится к корпусу 12, все это позволяет достичь технический результат, заключающийся в снижении металлоемкости конструкции инструмента для установки в колонну труб.
Удерживание сердечника от перемещения в осевом направлении втулкой упорной, размещенной в корпусе втулки упорной, позволяет снизить нагрузки в резьбовой соединении гайки ходовой и сердечника, что в свою очередь позволяет увеличить ресурс использования инструмента и снизить затраты в эксплуатации.