УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДЕРЖАНИЯ ТРУБ В СКВАЖИНЕ
DEVICE FOR PIPE HOLDING IN WELL

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для удержания труб при спуске их в скважину при осевой нагрузке, направленной вверх, например при дорнировании труб сверху вниз с использованием гидравлических домкратов, при промыве забоя с упором труб на забой или подобных операций.
Известно «Устройство для захвата труб при спуске в скважину под давлением» (а.св. SU №1530741, Е21В 19/10, опубл. бюл. №47 от 23.12.1989 г.), содержащее корпус с пазами, клинья, установленные в пазах в два яруса с возможностью перемещения для фиксации спускаемых труб в противоположных направлениях, приводные кольца, установленные с возможностью взаимодействия с внешними торцами клиньев, и привод перемещения клиньев, выполненный в виде силовых цилиндров, кинематически связанных с приводными кольцами, при этом оно снабжено тягами, толкателями и дополнительным приводом перемещения клиньев, выполненным в виде пружины, установленной в корпусе между ярусами клиньев с возможностью взаимодействия с внутренними торцами последних, корпус выполнен в виде двух фланцев, жестко связанных штоками силовых цилиндров, тяги выполнены с прорезями и связаны с приводными кольцами, а толкатели установлены на корпусах силовых цилиндров и размещены в прорезях тяг с возможностью перемещения в них и взаимодействия с дополнительным приводом при освобождении трубы.
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и, как следствие, сложность и дороговизна изготовления, сборки и применения, причем наличие силовых цилиндров и толкателей требует наличия агрегата и гидравлической подводки к устройству, что также усложняет и увеличивает стоимость работ с устройством.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для удержания труб» (патент RU №2047726, Е21В 19/10, опубл. бюл. №31 от 10.11.1995 г.), содержащее корпус с фланцем в нижней части и внутренней конусной расточкой в верхней части, клинья, размещенные в конусной расточке корпуса и установленные в подпружиненном относительно корпуса кольце с возможностью радиального перемещения относительно последнего и синхронного осевого перемещения совместно с ним, при этом оно снабжено шайбой и герметизирующим узлом, корпус выполнен в виде основания, нажимной гайки и крышки, последовательно расположенных и связанных между собой с возможностью разборки и регулирования своих положений по высоте относительно друг друга, упорная шайба выполнена в виде взаимозаменяемого с подпружиненным относительно корпуса кольцом кольца, установленного между пружиной и нажимной гайкой зеркально ему, герметизирующий узел размещен в основании, внутренняя конусная расточка выполнена в крышке, фланец - на основании, при этом клинья в верхней части имеют внутренние скосы, в нажимной гайке выполнена внутренняя конусная расточка, обратная конусной расточке крышки, а клинья выполнены с возможностью перестановки в упорную шайбу и размещения в конусной расточке нажимной гайки.
Недостатком данного устройства является сложность, массивность и высокая стоимость конструкции, которая при этом не позволяет извлекать трубы без разборки корпуса, что осложняет работу с устройством на скважине.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание простой, надежной и дешевой конструкции устройства для удержания труб в скважине, требующей минимальных временных затрат на установку и на освобождение внутреннего пространства от фиксирующих элементов.
Техническая задача решается устройством для удержания труб в скважине, включающим корпус с фланцем и внутренней конусной направляющей, сужающейся кверху, клинья, подпружиненные вверх и размещенные в конусной направляющей с возможностью радиального и синхронного осевого перемещения.
Новым является то, что конусная направляющая выполнена в виде вставок с внутренними конусными поверхностями, равномерно размещенных по внутренней цилиндрической поверхности корпуса с возможностью фиксации и извлечения, а каждый клин вставлен в соответствующую вставку с возможностью продольного перемещения относительно ее внутренней конусной поверхности, при этом клинья подпружинены вверх относительно каждой своей вставки, причем клин вставлен в соответствующую вставку при помощи Т-образного или «ласточкин хвост» соединения, а вставки и корпус между собой также соединены при помощи Т-образного или «ласточкин хвост» соединения.
Новым является то, что вставки на наружной поверхности оснащены поперечными выборками, а корпус на внутренней поверхности - соответствующими выборкам тангенциальными отверстиями, в которые установлен штифт с возможностью взаимодействия с выборками вставок.
На фиг.1 изображено устройство, установленное на устье скважины, в продольном разрезе. На фиг.2 изображено устройство, вид сверху с частичным разрезом.
Устройство для удержания труб 1 в скважине 2 (см. фиг.1) включает корпус 3 с фланцем 4 для фиксации на устье скважины 2 и внутренней конусной направляющей 5, сужающейся кверху, клинья 6, поджатые пружинами 7 вверх и размещенные в конусной направляющей 5 с возможностью радиального и синхронного осевого перемещения. Конусная направляющая 5 (см. фиг.2) выполнена в виде вставок с внутренними конусными поверхностями, равномерно (обычно 2-4 шт.) размещенных по внутренней цилиндрической поверхности 8 корпуса 3 с возможностью фиксации и извлечения. Фиксация и извлечение вставок 5 в корпусе 3 осуществляются при помощи штифтов 9 (см. фиг.1), вставляемых в тангенциальные отверстия 10 корпуса 3 и взаимодействующих с поперечными выборками 11 вставок 5. Фиксация и извлечение вставок 5 в корпусе 3 может осуществляться и любыми другими известными способами, например крышкой, сажаемой на резьбе снаружи на корпусе 3, и т.п. Каждый клин 6 вставлен в соответствующую вставку 5 с возможностью продольного перемещения относительно ее внутренней конусной поверхности. Клин 6 (см. фиг.2) вставлен в соответствующую вставку 5 при помощи Т-образного (на фиг.2 не показано) или «ласточкин хвост» 12 соединения. Вставки 5 и корпус 3 между собой также соединены при помощи Т-образного (на фиг.2 не показаны) или «ласточкин хвост» 13 соединения. Клинья 6 (см. фиг.1) поджаты пружинами 7 вверх относительно каждой своей вставки 5. Причем усилие прижатия пружин 7 может быть регулируемым, например, при помощи винтов 14. Такое конструкционное соединение корпуса 3, вставок 5 и клиньев 6 позволяет извлекать из корпуса 3 и устанавливать в него независимо друг от друга вставки 5 с клиньями 6 в сборе.
Устройство работает следующим образом.
На устье скважины 2 фиксируется только корпус 3, не сужающий проходного сечения скважины 2, болтами 15 с гайками 16 при помощи фланца 4. Любым известным способом в скважину 2 спускают трубы 1, которые могут быть оснащены снизу скважинным оборудованием (на фиг. не показано), до требуемого интервала, например интервала установки скважинного оборудования (посадки профильного перекрывателя, установки пластыря с использованием спускаемого в их составе гидродомкрата и т.п.). Вставляют клин 6 с пружиной 7 и винтом по соединению 12 (см. фиг.2) во вставку 5, которую по соединению 13 вставляют со стороны внутренней поверхности 8 в корпус 3 с последующей фиксацией, например штифтом 9, вставляемым в отверстие 10 (см. фиг.1) корпуса 3 и взаимодействующего с поперечной выборкой 11 вставки 5. Последовательно и равномерно устанавливают в корпус 3 все вставки 5 с клиньями 6. После чего фиксируют трубы 1 клиньями 6 усилием, создаваемым пружинами 7, которое, при необходимости, регулируют винтами 14. Для лучшей фиксации трубы на внутренней поверхности клиньев 6, взаимодействующих с трубой 1, могут быть выполнены насечки 17 любой формы. Данные операции просты и требуют для подготовки и установки минимум времени.
После чего при работе скважинного оборудования может возникать осевая нагрузка, выталкивающая трубу 1 вверх, при этом клинья 6, перемещаясь с трубой вверх по конусной поверхности вставок 5, заклиниваясь между вставками 5 и трубой 1, фиксируют трубу относительно устья скважины 2. После снятия осевой нагрузки на трубе 1 при необходимости ее подают вниз, клинья 6, перемещаясь с трубой 1, расклиниваются и позволяют трубе перемещаться вниз, скользя вдоль клиньев 6. При остановке клинья фиксируют трубу 1 при помощи пружин 7, подтягивающих их вверх относительно вставок 5. В результате устройство всегда готово к восприятию осевых нагрузок, направленных вверх, исключая перемещение вверх трубы 1 относительно устья скважины 2.
Для извлечения трубы 1 из скважины 2 вставки 5 освобождают от корпуса 3, например, извлечением штифта 9, трубу 1 приподнимают, и она вместе с клиньями 6 и вставками 5 выходит наружу. В результате вставки 5 с клиньями 6 выходят из соединения 13 (см. фиг.2) корпуса 3, их убирают, а трубы 1 извлекают из скважины 2 (см. фиг.1) любым известным способом. Данная операция проста и не требует разборки всего устройства для извлечения труб 1 из скважины 2.
При необходимости вышедшие из строя вставки 5 и/или клинья 6 заменяют на новые, корпус с фланцем 4 отсоединяют от устья скважины 2 и устройство можно использовать на других подобных скважинах.
Предлагаемое устройство для удержания труб в скважине является простой, надежной и дешевой конструкцией, требующей минимальных временных затрат на установку и на освобождение внутреннего пространства от фиксирующих элементов.