НАРУЖНЫЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ ЛОВИТЕЛЬ ПОЛИРОВАННОГО ШТОКА

Полезная модель относится к ловильным устройствам, применяемым для ликвидации аварий в скважинах с трубами, а именно к аварийным инструментам, применяемым для извлечения из скважины аварийных труб (например, оборванного полированного штока насосных штанг) путем их захвата за наружную поверхность.
Известен способ извлечения электродвигателя из скважины (патент RU №2250348, Е21В 31/00, опубл. 10.11.2003) путем захвата и подъема электродвигателя на поверхность с использованием ловильного инструмента, который включает в себя корпус с внутренней конусообразной поверхностью, сходящейся в сторону отверстия для введения вала, и с выступом для отведения вала от стенок колонны, три сухаря, размещенных в корпусе с возможностью перемещения по конусообразной поверхности и поджатые в сторону отверстия посредством пружины, и головку 10 одним концом соединенной с корпусом, а другой - с бурильными трубами, причем сухари имеют насечку на обращенных внутрь сторонах, выполненную с возможностью захвата и удержания вала электродвигателя.
Недостатками ловильного инструмента являются сложность изготовления, сборки и низкая надежность из-за наличия пружины сжатия, которая при наличии отложений в скважине легко выходит из строя, а также невозможность отцепления при превышении нагрузки выше допустимой, что может привести к аварийным ситуациям, например, к поломке тягового инструмента (вышки).
Известна также освобождающаяся механическая труболовка скважины (патент RU №2259463, Е21В 31/18, опубл. 27.08.2005), содержащая телескопический корпус с соединенными, с возможностью ограниченного осевого перемещения, внутренней частью и внешней частью с проточкой и упорным торцом, цангу, выполненную с возможностью упора во внутреннюю часть телескопического корпуса, два разжимных кольца, установленные соответственно на цанге и на внешней поверхности внутренней части корпуса в напряженном состоянии с возможностью упора в положении разжима первого в упорный торец, а второго - в проточку соответственно, отличающаяся тем, что внешняя и внутренняя части телескопического корпуса зафиксированы между собой автоотцепом, срабатывающим при критической нагрузке, при этом внизу внутренняя поверхность наружной части телескопического корпуса снабжена выборкой, ограниченной сверху конической поверхностью, причем в выборке расположено разжимное кольцо цанги до срабатывания автоотцепа.
Недостатками данного устройства являются сложность изготовления, сборки и высокая стоимость из-за наличия большого числа сложных, требующих точного изготовления и подгонки деталей, а так же низкая надежность из-за наличия трех элементов автоматики, которые должны сработать практически синхронно, чтобы труболовка вышла из зацепления.
Наиболее близкой по технической сущности является устройство для захвата и извлечения труб из скважины (патент на полезную модель RU №41330, Е21В 31/12, опубл. 15.06.2004), содержащее корпус, имеющий коническую поверхность и запорные тела, отличающееся тем, что конические поверхности корпуса снабжены пазами, а запорные элементы выполнены в виде рифленых плашек, установленных в эти пазы, с возможностью продольного перемещения по ним, при этом корпус снизу выполнен в виде обратной воронки.
Недостатками данного устройства являются сложность изготовления, сборки и высокая стоимость из-за наличия сложного и точного соединения между запорными элементами и конической поверхностью конуса, требующего точного изготовления и подгонки этих деталей, а также невозможность отцепления при превышении нагрузки выше допустимой, что может привести к аварийным ситуациям, например, к поломке тягового инструмента (вышки или крана).
Технической задачей полезной модели является создание простой, дешевой и надежной конструкции наружного механического ловителя полированного штока, выполненного с возможностью отцепления.
Эта задача решается наружным механическим ловителем полированного штока, включающим корпус с узлом захвата сверху, имеющий снизу обратную воронку, расположенную выше изнутри коническую поверхность, сужающуюся книзу, и запорные рифленые изнутри плашки, взаимодействующие снаружи с конической поверхностью.
Новым является то, что корпус сверху снаружи снабжен ограничителем, выполненным с возможностью взаимодействия с устьевой арматурой при спуске в скважину, конусная поверхность выполнена в виде фигуры вращения, а плашки сверху снабжены удлинителями, верхние концы которых расположены выше корпуса, причем удлинители выполнены с возможность перемещения вверх с плашками относительно корпуса с извлечением из него или фиксации относительно корпуса в верхнем положении.
На чертеже изображена конструктивная схема наружного механического ловителя полированного штока в продольном разрезе.
Наружный механический ловитель полированного штока, включающий корпус 1 с узлом захвата 2 (например: скобой под крюк или резьбой для прикрепления труб - на черт. не показана) сверху, имеющий снизу обратную воронку 3, расположенную выше изнутри коническую поверхность 4, сужающуюся книзу, и запорные рифленые изнутри плашки 5, взаимодействующие снаружи с конической поверхностью 4. При этом корпус 1 сверху снаружи снабжен ограничителем 6, выполненным с возможностью взаимодействия с устьевой арматурой (на черт. не показана) при спуске в скважину (на черт. не показана), конусная поверхность 4 выполнена в виде фигуры вращения, а плашки 5 сверху снабжены удлинителями 7, верхние концы которых расположены выше корпуса 1. Удлинители 7 выполнены с возможность перемещения вверх с плашками 5 относительно корпуса 1 с извлечением из него или фиксации относительно корпуса 1 в верхнем положении.
Наружный механический ловитель полированного штока работает следующим образом.
Предварительно определят глубину, на которой находится оборванный конец 8 колонны труб, колоны штанг или полированного штока (показано условно). Исходя из этого, подбирают длину корпуса 1 с ограничителем 6 и длину удлинителей 7, которые жестко соединяют с плашками 5 (например: при помощи запрессованных штифтов 9 или винтов 9 - показано на черт. условно).
Пример 1.
В корпус 1 вставляют плашки 5 с удлинителями 7, фиксируя их от выпадения пружинным кольцом 10. Корпус 1 при помощи узла захвата 2 соединят с подъемным механизмом (например: с подъемным краном, геофизической вышкой или т.п. - на черт. не показан) и спускают в скважину. При помощи обратной воронки 3 корпус 1 надевается на оборванный конец 8, а ограничитель 6 упирается сверху на устьевую арматуру. После чего на все верхние концы удлинителей 7 давят вниз (например: через лист металла весом кувалды), при этом плашки 5, взаимодействуя с конусной поверхностью 4 и сжимая пружинное кольцо 10, сходятся и своими рифлениями 11 взаимодействуют с оборванным концом 8. При этом подъемный механизм за узел захвата 2 подымает корпус 1, а плашки 5 рифлениями 11 за счет взаимодействия с конусной поверхностью 4 надежно удерживают оборванный конец 8 до его полного извлечения из скважины. После замены поврежденных участков колонн труб, штанг или полированного штока скважину снова запускают в работу. В случаях, когда нагрузки на подъем (определяют по устьевому индикатору веса - на черт. не показан) оборванного конца 8 приближаются к максимально допустимым нагрузкам для используемого подъемного механизма, подъем прекращают корпус 1 опускают до взаимодействия ограничителя с устьевой арматурой, при этом плашки 5, зафиксированные рифлениями 11 на оборванном конце 8, приподнимаются по конусной поверхности 4 и разжимаются пружинным кольцом 10 с фиксацией в верхнем положении и выходом из зацепления с оборванным концом 8. После чего корпус 1 за узел захвата извлекается из скважины. После чего операции повторяются с использованием более мощного подъемного механизма для извлечения оборванного конца 8 из скважины.
Пример 2.
Корпус 1 при помощи узла захвата 2 соединят с подъемным механизмом (например: с подъемным краном, геофизической вышкой или т.п. - на черт. не показан) и спускают в скважину. При помощи обратной воронки 3 корпус 1 надевается на оборванный конец 8, а ограничитель 6 упирается сверху на устьевую арматуру. После чего плашки 5 на удлинителях 7 спускают корпус 1 до взаимодействия с конусной поверхностью 4 и своими рифлениями 11 с оборванным концом 8. подъемный механизм за узел захвата 2 подымает корпус 1, а плашки 5 рифлениями 11 за счет взаимодействия с конусной поверхностью 4 надежно удерживают оборванный конец 8 до его полного извлечения из скважины. После замены поврежденных участков колонн труб, штанг или полированного штока скважину снова запускают в работу. В случаях, когда нагрузки на подъем (определяют по устьевому индикатору веса - на черт. не показан) оборванного конца 8 приближаются к максимально допустимым нагрузкам для используемого подъемного механизма, подъем прекращают корпус 1 опускают до взаимодействия ограничителя с устьевой арматурой. При этом при этом плашки 5, зафиксированные рифлениями 11 на оборванном конце 8, приподнимаются по конусной поверхности 4, но остаются взаимодействовать с оборванным концом 8. Затем плашки 5 приподнимают при помощи удлинителей 7, которые фиксируют в верхнем положении (например: при помощи зажимов - не показаны, или отверстий 12 металлическими прутами - не показаны) или полностью извлекаю вместе с плашками 5 из корпуса 1. После чего корпус 1 за узел захвата извлекается из скважины. После чего операции повторяются с использованием более мощного подъемного механизма для извлечения оборванного конца 8 из скважины.
Предлагаемая конструкция наружного механического ловителя полированного штока проста, дешева, надежна и выполнена с возможностью отцепления для исключения аварийных ситуаций при подъеме.