ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ СПОСОБ РАЗЪЕДИНЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ВНУТРИСКВАЖИННЫХ РАБОТ С ОДНОВРЕМЕННЫМ РАЗЪЕДИНЕНИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЛИБО ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЛИНИЙ
HYDROMECHANICAL METHOD FOR DISENGAGEMENT OF EQUIPMENT DURING DOWNHOLE OPERATIONS WITH SIMULTANEOUS DISENGAGEMENT OF ELECTRIC OR HYDRAULIC LINES

Изобретение относится к противоаварийному инструменту, используемому в области бурения и эксплуатации скважин различного назначения в нефтяной и газовой промышленности, а именно к разъединительным устройствам гидромеханического действия, предназначенным для отсоединения свободной части колонны труб от прихваченной в скважине, и может быть использовано при проведении внутрискважинных работ в случаях, когда возникает необходимость разъединения одной части оборудования от другой и разъединения электрических либо гидравлических или электрических и гидравлических линий с сохранением крепления их к оборудованию. Известен разъединительный переходник (аналог) (1), патент RU 2271431, МПК 8 E21B 17/06, опубл. в бюл. 7 от 10.03.2006 г., включающий составной корпус, состоящий из верхней и нижней частей, между которыми расположен уплотнительный узел, размещенный над узлом передачи крутящего момента, соединяющим между собой части корпуса и выполненным в виде шлицевого соединения, и седло под бросовый клапан, причем устройство снабжено узлом передачи осевой нагрузки в виде цанги с выступами на наружной поверхности пружинных лепестков, при этом неразрезной конец цанги соединен с верхней частью корпуса, а выступы цанги размещены в кольцевой расточке, выполненной на внутренней поверхности нижней части корпуса, и зафиксированы в рабочем положении седлом под бросовый клапан, зафиксированным, в свою очередь, пружиной сжатия, установленной на стопорном кольце, жестко соединенном с нижней частью корпуса, причем разрезная часть цанги выполнена с внутренней конической поверхностью, а седло под бросовый клапан - с ответной наружной поверхностью. Недостатками данного устройства являются: - во-первых, сложность конструкции устройства, связанная с большим количеством узлов и деталей (шлицами, цангой); - во-вторых, низкая надежность устройства, так как возможно несанкционированное срабатывание устройства из-за сжатия пружины в процессе проведения резких спуско-подъемных операций. Кроме того, возможна негерметичная посадка бросового клапана на седле, которое может засориться шламом, грязью, парафином и прочим, особенно это касается скважин, имеющих большой срок службы, что в итоге приводит к отказу устройства в работе.
Известен скважинный разъединитель (аналог) (2), патент RU 2439281 C1 МПК E21B 17/06 от 16.07.2010. Устройство включает верхнюю и нижнюю части, герметично вставленные в друг друга и зафиксированные узлом передачи крутящего момента в виде шлицевого соединения и узлом передачи осевой нагрузки, имеющим внутреннюю конусную поверхность, соединенным с верхней частью и размещенным в транспортном положении в кольцевой проточке нижней части, седло с местом посадки шарика и наружной конусной поверхностью под конусную поверхность узла передачи осевой нагрузки. Седло зафиксировано в транспортном положении и выполнено с возможностью ограниченного перемещения вниз. В верхней части выполнены радиальные отверстия под узел передачи осевой нагрузки, который выполнен в виде отдельных плашек, внутренняя конусная поверхность которых выполнена с возможностью ограниченного верхним упором седла перемещения по наружной конусной поверхности седла, вставленного в верхнюю часть. Внутри верхней части ниже радиальных отверстий выполнено кольцевое расширение. Седло выше места посадки шарика оснащено радиальными каналами, выполненными с возможностью сообщения с кольцевым расширением верхней части после перемещения седла вниз, а внутри - кольцевым выступом под пружину сжатия, поджимающую шарик к месту посадки в седле.
Недостатками данного устройства являются невозможность при проведении внутрискважинных работ, при разъединении оборудования одновременного разъединения электрических либо гидравлических линий с сохранением крепления их к оборудованию. Известен скважинный разъединитель (аналог) (3), патент RU 2444607 C1 МПК E21B 17/06, дата подачи заявки 03.09.2010. Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при проведении внутрискважинных работ при необходимости разъединения одной части оборудования от другой. Устройство включает верхнюю и нижнюю разъединяемые части, соединенные замком с заневоленной цангой, отмыкаемым подвижной втулкой при ее перемещении под действием избыточного давления. Верхний конец нижней части снабжен кольцевым пазом под цангу. Ее нижний конец имеет присоединительную резьбу. Подвижная втулка герметично размещена внутри переводника, зафиксирована в исходном положении срезным винтом и оснащена седлом для посадки шара, сбрасываемого с устья скважины. В исходном положении выступы цанги изнутри поджаты к пазу нижней части разъединителя цилиндрической выборкой на поверхности переводника. Замок выполнен в виде шарикового фиксатора, вставленного в сквозные отверстия в переводнике. В исходном положении шариковые фиксаторы снаружи поджаты внутренней кольцевой проточкой цанги, а изнутри подвижной втулкой, имеющей возможность в рабочем положении ограниченного осевого перемещения вниз с последующим выпадением шариковых фиксаторов в цилиндрическую проточку на наружной поверхности втулки и осевого перемещения вниз переводника относительно цанги с возможностью выхода выступов цанги из взаимодействия с наружной цилиндрической выборкой переводника и из кольцевого паза нижней части разъединителя. Подвижная втулка выше седла шара, оснащена радиальными каналами.
Недостатками данного устройства являются невозможность при проведении внутрискважинных работ, при разъединении оборудования одновременного разъединения электрических либо гидравлических линий с сохранением крепления их к оборудованию. Известно разъединительное устройство колонны труб в скважине (прототип) (4), патент RU 2437999 C1 МПК E21B 17/06, дата подачи заявки 30.06.2010. Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к противоаварийному инструменту, используемому в области бурения и эксплуатации скважин различного назначения. Устройство содержит телескопически соединенные муфту и корпус, фиксаторы, размещенные соответственно в окнах муфты и проточках корпуса, установленный внутри муфты подвижный полый поршень, зафиксированный в исходном положении от осевого перемещения стопорным элементом, уплотнительные кольца между муфтой и поршнем и бросовый шар. В муфте выполнены сквозные отверстия для циркуляции жидкости, перекрытые в транспортном положении поршнем или поршнем и корпусом. Уплотнительные кольца установлены между верхним торцом поршня и отверстиями для циркуляции жидкости. Поршень имеет выступ для фиксации фиксаторов в окнах муфты и расположенную над выступом проточку для освобождения фиксаторов из зацепления с корпусом при движении верхнего торца поршня до уплотнительных колец. Недостатками данного устройства являются невозможность при проведении внутрискважинных работ, при разъединении оборудования одновременного разъединения электрических либо гидравлических линий с сохранением крепления их к оборудованию. Задачей изобретения является гидромеханическое разъединение оборудования при проведении внутрискважинных работ с возможностью одновременного разъединения электрических либо гидравлических или электрических и гидравлических линий с сохранением крепления их к верхней и нижней частям разъединенного оборудования и предотвращение аварийно-опасных осложнений при образовании сальника из свободно свисающих электрических и гидравлических линий при подъеме оборудования, а также повышение надежности за счет гарантированного срабатывания устройства.
Суть способа заключается в гидромеханическом разъединении электрических либо гидравлических или электрических и гидравлических линий при надвижении верхней, оснащенной седлом для посадки шара, сбрасываемого с устья скважины, части на нижнюю часть скважинного разъединителя при помощи ножа, расположенного на одной из частей скважинного разъединителя, выполнением среза электрической либо гидравлической линии на выступе другой части.
Поставленная задача решается скважинным разъединителем, включающим верхнюю и нижнюю части, герметично вставленные друг в друга и зафиксированные стопорными элементами. Причем верхняя часть сборная, в ней при помощи стопорных элементов зафиксирован с возможностью хода полый шток, соединенный с колонной труб. При этом стопорные элементы выполняют в виде срезных элементов или упругих кольцевых элементов, расположенных в проточке. В верхней и нижней частях скважинного разъединителя выполняют сквозные отверстия для циркуляции жидкости, перекрытые в транспортном положении верхней частью, а герметизацию отверстий и полого штока обеспечивают уплотнительными элементами. Верхнюю часть скважинного разъединителя оснащают седлом для посадки шара, сбрасываемого с устья скважины. Разъединение электрических либо гидравлических или электрических и гидравлических линий осуществляют при надвижении верхней, оснащенной седлом для посадки шара, сбрасываемого с устья скважины, части на нижнюю часть скважинного разъединителя при помощи ножа, расположенного на одной из частей скважинного разъединителя, выполнением среза электрической либо гидравлической или электрической и гидравлической линии на выступе другой части.
При гидромеханическом разъединении верхней и нижней частей после посадки бросового шара в седле верхней части скважинного разъединителя создают давление в колонне насосно-компрессорных труб, достаточное для срезания срезных элементов. При этом в нижней и верхней частях скважинного разъединителя предусмотрен паз для укладки электрической либо гидравлической линии, электрическую либо гидравлическую линию закрепляют с помощью прижимов на верхней и нижней частях скважинного разъединителя. Причем в нижней части скважинного разъединителя паз заканчивается выступом, на котором осуществляют разъединение электрической либо гидравлической или электрической и гидравлической линии с сохранением крепления их к верхней и нижней частям разъединенного оборудования и предотвращением аварийно-опасных осложнений при образовании сальника из свободно свисающих электрических и гидравлических линий при подъеме оборудования, а нож закрепляют на верхней части скважинного разъединителя, либо выступ располагают на верхней части скважинного разъединителя, а нож закрепляют на нижней части. На чертеже в продольном разрезе представлена конструкция одного из вариантов скважинного разъединителя, поясняющая способ гидромеханического разъединения оборудования при проведении внутрискважинных работ с одновременным разъединением электрической либо гидравлической линии с сохранением крепления их к оборудованию.
Скважинный разъединитель состоит из корпуса нижнего 1 с прижимом 6 для электрической либо гидравлической линии 10, уложенной в паз 13, отверстиями для циркуляции жидкости 4 и выступом 9, на котором происходит срезание электрической либо гидравлической линии 10, корпуса верхнего 2 с пазом 12 для укладки электрической либо гидравлической линии 10, с прижимом 6 для электрической либо гидравлической линии 10, ножом 7, срезными элементами 3 и седлом 8 для бросового шара 5, отверстиями для циркуляции жидкости 4, уплотнительными элементами 11 и полым штоком 14. Гидромеханический способ разъединения оборудования при проведении внутрискважинных работ с одновременным разъединением электрических либо гидравлических линий реализуют следующим образом.
При гидромеханическом разъединении оборудования, после посадки бросового шара 5 в седле 8 верхней части скважинного разъединителя 2, созданием давления в колонне насосно-компрессорных труб, достаточного для срезания срезных элементов 3, происходит срезание срезных элементов 3 и одновременное разъединение электрической либо гидравлической линии 10 при помощи ножа 7, расположенного на одной из частей 1 или 2 скважинного разъединителя, выполнением среза электрической либо гидравлической линии 10 на выступе 9 другой части с сохранением крепления их к верхней 2 и нижней 1 частям разъединенного оборудования и предотвращением аварийно-опасных осложнений при образовании сальника из свободно свисающих электрических и гидравлических линий при подъеме оборудования.
Далее натяжением колонны с полым штоком 14 происходит расцепление верхней 2 и нижней 1 частей скважинного разъединителя и движение корпуса верхнего 2 вверх. Герметичность, обеспечиваемая уплотнительными элементами 11, нарушается. При натяжении открываются отверстия для циркуляции жидкости 4, что позволяет осуществлять слив жидкости при проведении подъемных операций. На колонне после разъединения остаются все детали верхней части скважинного разъединителя, которые поднимают на поверхность. Дальнейшее извлечение аварийного оборудования производят стандартным ловильным инструментом для колонны труб. Новым является то, что разъединение электрических либо гидравлических или электрических и гидравлических линий осуществляют при помощи ножа при гидромеханическом разъединении верхней и нижней частей созданием давления после посадки бросового шара в седле верхней части скважинного разъединителя. При этом в нижней и верхней частях скважинного разъединителя предусмотрен паз для укладки электрической либо гидравлической линии, а электрическую либо гидравлическую линию закрепляют с помощью прижимов на верхней и нижней частях скважинного разъединителя. Причем в нижней части скважинного разъединителя паз заканчивается выступом, на котором осуществляют разъединение электрической либо гидравлической или электрической и гидравлической линии с сохранением крепления их к верхней и нижней частям разъединенного оборудования и предотвращением аварийно-опасных осложнений при образовании сальника из свободно свисающих электрических и гидравлических линий при подъеме оборудования, а нож закрепляют на верхней части скважинного разъединителя, либо выступ располагают на верхней части скважинного разъединителя, а нож закрепляют на нижней части.
Технологический и технический результаты при использовании способа достигаются за счет ускорения разъединения одной части оборудования от другой при проведении внутрискважинных работ и гидромеханического разъединения электрической либо гидравлической или электрической и гидравлической линии с сохранением крепления их к оборудованию, что исключает повив линии вокруг насосно-компрессорных труб и образование аварийно-опасного сальника.
Экономический эффект от использования изобретения может достигаться за счет отсутствия необходимости проведения ловильных работ электрической либо гидравлической линии в случае прихвата насосного оборудования в скважине, ввиду сохранения крепления их к оборудованию и уменьшения рисков обрыва насосно-компрессорных труб из-за снижения нагрузки в результате срезания электрической либо электрической и гидравлической линий.