Трубный предохранитель натяжения геофизического кабеля

Область техники
Полезная модель относится к области горного дела, в частности к устройствам для отсоединения колонн труб в случаях прихвата скважинного оборудования с кабельным каналом связи, и может быть использована в качестве противоаварийного приспособления при доставке каротажных приборов и других устройств к забоям горизонтальных скважин с помощью труб малого диаметра.
Уровень техники.
2
Известно разъединительное устройство, содержащее муфту и ниппель, соединенные резьбой и зафиксированные узлом стопорения, взаимодействующим с полой втулкой, установленной с возможностью осевого перемещения в полости ниппеля и муфты, выполненной с седлом под клапан. Узел стопорения выполнен из цилиндрического штифта и промежуточного элемента, установленных в совмещенных радиальных каналах ниппеля и муфты, при этом промежуточный элемент контактирует с конической проточкой, выполненной на наружной поверхности полой втулки, а продольный размер его соответствует длине радиального канала в ниппеле (Авторское свидетельство SU №732484. Разъединительное устройство. - МПК Е21В 17/06. - 05.05.1980. Бюл. №17). Недостатком известных технических решений является сложность отсоединения и подъема из скважины подвесных колонн труб без одновременного разрыва кабеля в случае прихвата в скважине пакерного оборудования с кабельным вводом.
Наиболее близким аналогом заявляемого трубного предохранителя является скважинный разъединитель колонны труб и кабеля, который содержит муфту и ниппель с центральным каналом, втулку, установленную снаружи муфты и ниппеля с возможностью осевого перемещения, и ножницы для разрезки обесточенного кабеля, проведенного к нижерасположенному электрооборудованию. Муфта и ниппель соединены между собой посредством уплотнительных колец и зафиксированы срезными штифтами. Во втулке выполнен сквозной паз для кабеля, открытый со стороны верхнего торца втулки и тупиковый в нижней ее части с острым углом к внутренней поверхности втулки, образуя нижнее лезвие. При этом наружная цилиндрическая поверхность ниппеля выполнена ступенчатой с высотой уступа, по меньшей мере, равной толщине кабеля. Под нижним лезвием вдоль цилиндрической поверхности ниппеля с меньшим диаметром проведен электрический кабель. Уступ выполнен с поднутрением, образуя ответное верхнее лезвие ножниц, с возможностью разрезки кабеля при подъеме соединенных стопорными винтами втулки и муфты.(патент РФ №2537465 МПК Е21В 17/06, опуб. 10.02.14 г.)
Недостатками устройства прототипа является сложность конструкции и невозможность размещения при эксплуатации ослабленного элемента над трубами, исключения аварийных ситуаций (прихватов) во время геофизических исследований, особенно в горизонтальных скважинах.
Сущность полезной модели
Проблема, решаемая полезной моделью - создание простой и надежной конструкции трубного предохранителя натяжения геофизического кабеля, свободной от недостатков прототипа.
Вышеуказанная проблема решается, и достигается технический результат с помощью указанных в 1-м пункте формулы полезной модели признаков, таких как трубный предохранитель натяжения геофизического кабеля характеризующийся тем, что предохраняющий элемент выполнен в виде патрубка 1 с резьбой 2, 3 на концах и по крайней мере с одной кольцевой разрывной канавкой 4 выполненной на внешней поверхности и размещенной на нем защитной втулкой 5 для предохранения от изгиба.
Согласно п. 2 формулы полезной модели размер канавки выполнен в зависимости от материала патрубка и предельных значений допустимой нагрузки на геофизический кабель.
Согласно п. 3 формулы полезной модели наружная 6 и внутренняя 7 поверхности патрубка имеют антикоррозионное покрытие.
Согласно п. 4 формулы полезной модели наличие одной разрывной, выполненной в форме V-образной, канавки соответствует усилию разрыва 75-80кН.
Согласно п. 5 формулы полезной модели на расстоянии 5-мм от V-образной разрывной канавки предохраняющий элемент снабжен дополнительной кольцевой канавкой 8, снижающей усилие разрыва до 48-53кН.
Согласно п. 6 формулы полезной модели на расстоянии 10-мм от V-образной разрывной канавки 4, за кольцевой дополнительной канавкой 8 предохраняющий элемент 1 снабжен второй кольцевой канавкой 9, которая обеспечивает усилие разрыва 38-42кН.
Согласно п. 7 формулы полезной модели канавки предохраняющего элемента заполнены густой смазкой.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, состоит в расширении арсенала технических средств, т.е. в создании конструкции трубного предохранителя натяжения геофизического кабеля, позволяющей предотвратить его обрыв и извлечение из скважины с последующим подъемом НКТ с каротажным прибором в случае аварийных ситуаций.
Перечень графических материалов.
На Фиг. 1 Продольный разрез предохранителя в сборе.
На Фиг. 2 Предохранитель, вид А на канавки.
Трубный предохранитель натяжения кабеля используется следующим образом.
Трубный предохранитель натяжения геофизического кабеля имеет предохраняющий элемент выполненный в виде патрубка 1 (например из стали) с резьбой 2, 3 на концах и по крайней мере с одной кольцевой V-образной разрывной канавкой 4 выполненной на внешней поверхности и размещенной на нем защитной втулкой 5 для предохранения от изгиба (Фиг. 1).
Размер V-образной канавки выполнен в зависимости от материала патрубка и предельных значений допустимой нагрузки на геофизический кабель, а наружная 6 и внутренняя 7 поверхности патрубка имеют антикоррозионное покрытие, например медное.
Наличие одной разрывной V-образной канавки соответствует усилию разрыва 75-80кН. На расстоянии а=5-мм от V-образной разрывной канавки предохраняющий элемент снабжен дополнительной кольцевой канавкой 8, это соответствует усилию разрыва 48-53кН.
У предохранителя натяжения на расстоянии а+б = 10-мм от V-образной разрывной канавки 4, за кольцевой дополнительной канавкой 8 предохраняющий элемент 1 снабжен второй кольцевой канавкой 9, снижающей усилие разрыва до 38-42кН.(Фиг. 2)
Канавки предохраняющего элемента заполнены густой смазкой. Детали трубного предохранителя свинчены между собой с помощью резьбовых соединений, аналогичных с резьбой ниппелей и муфт НКТ. На чертеже Фиг. 1 позицией: 10 обозначена верхняя муфта; 11 - средняя муфта; 12 - нижняя муфта; 13 - верхний патрубок; 14 - нижний патрубок.
Для обеспечения герметизации, резьбовые соединения уплотнены резьбоуплотнительной противозадирной смазкой.
Нижняя муфта 12 конструктивно может иметь как цилиндрическую форму, так и крестообразное сечение. Предохранитель такого сечения предназначен для работы в комплексе с воронкой аварийного извлечения, внутренний диаметр которой меньше сечения применяемых лифтовых труб, на низ которых она наворачивается, а также сечения муфты предохранителя.
Трубный предохранитель натяжения используется для предохранения геофизического кабеля от разрыва и его освобождения при возникновении аварийных ситуаций(прихватов) во время геофизических исследований в горизонтальных скважинах, (технологическим комплексом «Латераль») с использованием НКТ 33 ГОСТ 633-80 путем разрыва предохранителя и разъединения колонны от движителя при превышении допустимой нагрузки на кабель.
Геофизические исследования горизонтальных скважин с применением предлагаемой полезной модели выполняются в следующей последовательности. После монтажа узлов, герметизации устья скважины и необходимых для вызова притока флюида из пласта газлифтным способом лифтовых труб, оборудованных воронкой аварийного извлечения, производится сборка и спуск в скважину технологического оборудования. В его состав входит трубная часть устройства электрической связи, геофизический прибор и расчетное количество насосно-компрессорных труб, в количестве, обеспечивающем создание усилия для доставки прибора к забою скважины.
При достижении прибором расчетной глубины в установленную на элеватор муфту верхней трубы подвески НКТ наворачивается трубный предохранитель натяжения, а внутрь труб опускается геофизический кабель со второй частью устройства электрической связи (кабельный контактный наконечник). После обеспечения электрической связи с геологическим прибором колонна труб с помощью специального узла крепления, нижняя секция которого навинчивается в муфтовое соединение трубного предохранителя натяжения кабеля, на котором с помощью стандартного геофизического оборудования выполняются исследования по заданной программе.
Завершение исследований предусматривает обратную последовательность операций - подъем с помощью геофизического кабеля подвески НКТ с устройством электрической связи и геофизическим прибором и установку на элеватор муфты верхней трубы. Затем узел крепления труб открепляется от геофизического кабеля, который с кабельным контактным наконечником извлекается из труб. Далее демонтируется трубный предохранитель натяжения кабеля, после чего НКТ и геофизический прибор поднимаются из скважины.
В случае возникновения аварийных ситуаций, вызванных прихватами геофизического прибора и/или труб, с помощью лебедки геофизического оборудования создается осевая нагрузка на геофизический кабель, превышающая предел прочности предохранительного элемента 1, что приводит к его разрушению по V-образной канавке 4 (и/или 8, 9) канавкам. После разрушения предохранительного элемента геофизический кабель с верхней частью трубного предохранителя натяжения, а также узла крепления труб поднимается из скважины и наматывается на барабанную лебедку каротажного оборудования. Оставшаяся в скважине нижняя часть трубного предохранителя натяжения с муфтой крестообразного сечения за счет фиксации последней в воронке аварийного извлечения позволяет извлекать подвеску НКТ, устройство электрической связи и геофизический прибор посредством подъема лифтовых труб.
При выполнении исследований в горизонтальных скважинах, технология которых не предусматривает вызова притока скважинного флюида с помощью лифтовых труб (открытый ствол, обсадная колонна), используются трубные предохранители натяжения с цилиндрической формой нижней муфты Первым этапом ликвидации аварийных ситуаций в таких случаях также является разрушение предохранительного элемента за счет создания нагрузки на геофизический кабель, оставление которого в скважине является одной из сложно ликвидируемых аварий и извлечение его из скважины. Подъем НКТ с устройством электрической связи и геофизическим прибором производится отдельной операцией после их захвата специальной ловушкой спускаемой в скважину на буровых трубах или технологических НКТ.
Из описания практического использования настоящего предохранителя специалистам будут очевидны и другие частные формы его применения.
Заявленное техническое решение может быть реализовано на любом предприятии машиностроения из общеизвестных материалов и принятой технологии и успешно использовано в оборудовании нефтяных скважин. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Данное описание и чертежи рассматриваются как материал, иллюстрирующий полезную модель, сущность которой и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.