ТРУБОЛОВКА
CASING SPEAR

Изобретение относится к ловильному инструменту и предназначено для извлечения из скважин аварийных буровых и насосно-компрессорных труб, а также других полых цилиндрических предметов.
Анализ существующего уровня показал следующее:
- известна труболовка, включающая полый корпус с внутренней конусной поверхностью в нижней части, переводник, расположенный на полом корпусе, центральный сердечник с центрирующим конусом (шток), соосно установленные в полом корпусе и имеющие общий осевой канал, наружный захватывающий элемент и внутренний захватывающий элемент (цанговые захваты), установленные в полом корпусе с возможностью осевого перемещения (см. а.с. №389239 от 24.06.71 г. по кл. Е21В 31/02, опубл. в ОБ №29, 1973 г.).
Недостатком указанного устройства является низкая эксплуатационная надежность работы устройства, обусловленная следующими причинами:
- цанговые захваты обеспечивают захват трубы только в местах расположения цанг, при этом малая площадь контакта цанг с трубой не обеспечит надежный захват колонны труб большого веса;
- цанговые захваты, расположенные друг против друга, могут срезать металл труб, оказавшихся в местах захвата цанг, не обеспечивая их подъем;
- ввиду невозможности регулирования усилия захвата, зависящего только от веса колонны труб, труболовка не обеспечит подъем труб малого веса;
- невозможен захват труб с отбортованными краями или другими аналогичными дефектами, т.к. для их захвата необходимо провести соответствующую подготовку торцов труб для прохода их через кольцевое пространство труболовки.
В качестве прототипа взята скважинная труболовка, включающая полый корпус с внутренней конусной поверхностью в нижней части, переводник, расположенный на полом корпусе, центральный сердечник с центрирующим конусом (шток с коническим наконечником), соосно установленные в полом корпусе и имеющие общий осевой канал, наружный захватывающий элемент и внутренний захватывающий элемент (цанговые захваты), установленные в полом корпусе с возможностью осевого перемещения (см. а.с. №901471 от 17.04.80 г. по кл. Е21В 31/16, опубл. в ОБ №4, 1982 г.).
Недостатком указанного устройства является низкая эксплуатационная надежность работы устройства, что обусловлено рядом причин:
- цанговые захваты обеспечивают захват аварийной трубы только в местах расположения цанг, малая площадь контакта цанг с аварийной трубой снижает надежность захвата и увеличивает напряжение среза;
- расположение цанговых захватов с осевым смещением исключает возможность перегиба труб при малом весе колонны, что снижает надежность захвата труб и увеличивает возможность среза металла труб в местах захвата;
- зависимость усилия захвата от веса колонны труб и невозможность его регулирования не позволит извлекать трубы и другие полые цилиндрические предметы малого веса;
- невозможен захват аварийной трубы с отогнутыми и смятыми краями ввиду невозможности их фрезерования.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, обеспечивает повышение эксплуатационной надежности работы устройства и расширение технологических возможностей за счет:
- гарантированного захвата аварийных труб независимо от их веса путем увеличения площади контакта наружного и внутреннего захватывающих элементов с аварийной трубой;
- регулирования усилия захвата путем обеспечения регулирования давления рабочей жидкости;
- предварительного фрезерования отогнутых и смятых краев труб, достигаемого вращением полого корпуса с наружным центрирующим конусом и центрального сердечника с центрирующим конусом, снабженных резцами.
Технический результат достигается с помощью известного устройства, содержащего полый корпус с внутренней конусной поверхностью в нижней части, переводник, расположенный на полом корпусе, центральный сердечник с центрирующим конусом, соосно установленные в полом корпусе и имеющие общий осевой канал, наружный захватывающий элемент и внутренний захватывающий элемент, установленные в полом корпусе с возможностью осевого перемещения,
Согласно изобретению труболовка дополнительно содержит шлицевую гайку, жестко соединенную с внутренней поверхностью полого корпуса в его верхней части и связанную с центральным сердечником посредством шлицевого соединения, обеспечивающего вращение полого корпуса вместе с центральным сердечником относительно оси устройства.
Распорную втулку, установленную на наружном захватывающем элементе, и конусный поршень, установленный на центральном сердечнике под шлицевой гайкой и опирающийся на распорную втулку.
Полый корпус в нижней части содержит наружный центрирующий конус с резцами на его внутренней конусной поверхности.
Центральный сердечник в верхней части жестко связан с переводником, установленным с возможностью вращения, и имеет кольцевой выступ с радиальными отверстиями, обеспечивающий образование между шлицевой гайкой и конусным поршнем кольцевой полости, гидравлически связанной с общим осевым каналом.
Наружный захватывающий элемент установлен на внутренней конусной поверхности полого корпуса и выполнен в виде разрезной втулки с ребристой внутренней поверхностью и конусной наружной поверхностью.
Внутренний захватывающий элемент установлен на центральном сердечнике между конусным поршнем и центрирующим конусом и выполнен в виде разрезной втулки с ребристой наружной поверхностью и внутренней поверхностью в виде сходящихся верхнего и нижнего конусов, причем поверхность верхнего конуса является ответной наружной конусной поверхности конусного поршня, а нижнего - наружной конусной поверхности центрирующего конуса. Центрирующий конус в нижней части снабжен резцами.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизны.
Анализ изобретательского уровня показал следующее: из источников патентной документации и научно-технической литературы нами не выявлены технические решения, имеющие в своей основе признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого технического решения. Достигаемый технический результат обусловлен неизвестными свойствами конструктивных элементов и гидравлическими связями устройства, обеспечивающими гарантированный захват аварийных труб независимо от их веса, возможность регулирования усилия захвата и возможность предварительного фрезерования отогнутых и смятых краев труб. Таким образом, заявляемые нами существенные признаки не следуют явным образом из проанализированного уровня техники, т.е. соответствуют условию изобретательского уровня.
На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого устройства.
Заявляемое устройство содержит полый корпус 1, в нижней части имеющий внутреннюю конусную поверхность 2. На полом корпусе 1 расположен переводник 3 с возможностью вращения. В полом корпусе 1 соосно установлен центральный сердечник 4, в верхней части жестко соединенный с переводником 3, а в нижней - с центрирующим конусом 5. В нижней части центрирующий конус 5 снабжен резцами 6. Центральный сердечник 4 и центрирующий конус 5 имеют общий осевой канал 7. В верхнюю внутреннюю часть полого корпуса 1 ввернута шлицевая гайка 8, связанная с центральным сердечником 4 посредством шлицевого соединения, обеспечивающего вращение полого корпуса 1 вместе с центральным сердечником 4. Под шлицевой гайкой 8 центральный сердечник 4 имеет кольцевой выступ 9 с радиальными отверстиями 10. В нижней части полый корпус 1 жестко соединен с наружным центрирующим конусом 11, внутренняя конусная поверхность которого снабжена резцами 12. На внутренней конусной поверхности 2 полого корпуса 1 установлен наружный захватывающий элемент 13 с возможностью осевого перемещения. Наружный захватывающий элемент 13 выполнен в виде разрезной втулки с ребристой внутренней поверхностью и конусной наружной поверхностью. На наружном захватывающем элементе 13 установлена распорная втулка 14. На центральном сердечнике 4, под шлицевой гайкой 8, установлен конусный поршень 15, опирающийся на распорную втулку 14. Кольцевой выступ 9 образует между шлицевой гайкой 8 и конусным поршнем 15 кольцевую полость 16, гидравлически связанную через радиальные отверстия 10 с общим осевым каналом 7. На центральном сердечнике 4, между конусным поршнем 15 и центрирующим конусом 11 установлен внутренний захватывающий элемент 17 с возможностью осевого перемещения. Внутренний захватывающий элемент выполнен в виде разрезной втулки с ребристой наружной поверхностью и внутренней поверхностью в виде сходящихся верхнего и нижнего конусов. Поверхность верхнего конуса является ответной наружной конусной поверхности конусного поршня 15, а нижнего - наружной конусной поверхности центрирующего конуса 11.
Устройство работает следующим образом.
Труболовку на колонне бурильных труб спускают в скважину. При достижении центрирующим конусом 11 верхнего торца аварийной трубы он входит внутрь последней. При необходимости предварительного фрезерования отогнутых или смятых кромок аварийной трубы колонну бурильных труб начинают вращать. При этом вращение через переводник 3 передается центральному сердечнику 4 и далее через шлицевое соединение шлицевой гайке 8, обеспечивая вращение полого корпуса 1. При вращении центрального сердечника 4 и полого корпуса 1 происходит фрезерование кромок трубы посредством резцов 6 центрирующего конуса 5 и резцов 12 наружного центрирующего конуса 11. При дальнейшем опускании труболовки аварийная труба продвигается между наружным захватывающим элементом 13 и внутренним захватывающим элементом 17 до упора в конусный поршень 15. Далее вращение прекращают и в труболовку подают рабочую жидкость, которая через осевой канал 7 и радиальные отверстия 10 попадает в кольцевую полость 16, создавая давление на конусный поршень 15. Труболовку приподнимают, при этом конусный поршень 15 под действием давления рабочей жидкости перемещается вниз. Наружный захватывающий элемент 13 опускается по внутренней конусной поверхности 2 полого корпуса 1, одновременно перемещаясь в поперечном направлении. Внутренний захватывающий элемент 17 также перемещается в поперечном направлении, в результате чего происходит гарантированный захват аварийной трубы по всей поверхности контакта наружного и внутреннего захватывающих элементов 13, 17 с извлекаемой трубой. Возможность регулирования усилия захвата за счет изменения давления рабочей жидкости позволяет извлекать трубы как малого, так и большого веса. После сброса давления и разгрузки труболовки, упругие силы наружного и внутреннего захватывающих элементов 13,17 возвращают конусный поршень 15 и центральный сердечник 4 с центрирующим конусом 5 в исходное положение, освобождая аварийную трубу.
Таким образом, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию промышленная применимость.
Предлагаемое изобретение соответствует условию патентоспособности, так как является новым, имеет изобретательский уровень и промышленную применимость.