ТРУБОЛОВКА
TUBING SPEAR

Изобретение относится к горному делу, а именно к внутренним труболовкам, предназначенным для извлечения колонны труб, преимущественно обсадных.
Известна внутренняя труболовка, содержащая корпус, на котором установлены механизм захвата в виде клиновых плашек, механизм их фиксации в освобожденном состоянии и блокирующий механизм (см. М.И.Подгорнов и И.П.Пустовойтенко. Ловильный инструмент. М.: Недра, 1984, с.106-109, рис.65).
Недостатком указанного ловителя является малая надежность его работы, связанная со сложностью конструкции.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является труболовка, включающая полый корпус с направляющим наконечником на нижнем торце и кольцевым буртом в верхней части, установленный на корпусе с возможностью осевого перемещения конус, размещенные на конусе захватные плашки с гибкими тягами, верхние концы которых закреплены на корпусе, а нижние связаны с плашками, узел фиксации гибких тяг относительно корпуса и расположенной на направляющем наконечнике узел герметизации с уплотнительным элементом (см. И.П.Пустовойтенко «Предупреждение и ликвидация аварий в бурении», М.: Недра, 1988, стр.190-191).
Недостатками данной труболовки являются малая эффективность в работе, значительная металлоемкость и небольшой срок службы узла герметизации. Малая эффективность известной труболовки связана с трудностью ее освобождения в случае невозможности извлечения прихваченной колонны. Значительная металлоемкость обусловлена тем, что труболовка, взятая в качестве прототипа, может быть использована только для извлечения труб одного диаметра. Малый срок службы узла герметизации объясняется незащищенностью его уплотнительного элемента от усиленного износа при осевых перемещениях труболовки, что приводит к механическим повреждениям уплотнительного элемента и снижает эффективность работы из-за значительных потерь жидкости через нарушенный узел герметизации.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы труболовки, снижение металлоемкости и повышение срока службы узла герметизации.
Указанный технический результат достигается тем, что труболовка, включающая полый корпус с направляющим наконечником на нижнем торце и кольцевым буртом в верхней части, установленный на корпусе с возможностью осевого перемещения конус, размещенные на конусе захватные плашки с гибкими тягами, верхние концы которых закреплены на корпусе, а нижние связаны с плашками, узел фиксации гибких тяг относительно корпуса и расположенный на направляющем наконечнике узел герметизации с уплотнительным элементом, согласно изобретению снабжена втулкой, установленной на корпусе с возможностью взаимодействия с уплотнительным элементом и конусом, гибкие тяги выполнены в виде каната, а узел их фиксации относительно корпуса - в виде закрепленного на наружной поверхности корпуса клинового механизма, при этом кольцевой бурт корпуса выполнен с продольными пазами под гибкие тяги.
Решению поставленной задачи способствуют также и то, что:
- труболовка снабжена регулировочным кольцом, установленным на кольцевом бурте и выполненным с отверстиями под гибкую тягу, совмещенными с продольными пазами кольцевого бурта;
- труболовка снабжена установочной пружиной, размещенной между кольцевым буртом корпуса и плашками;
- труболовка снабжена опорными кольцами под установочную пружину, при этом на обращенных один к другому торцах кольцевого бурта и плашек выполнены кольцевые проточки, в которых закреплены опорные кольца;
- труболовка снабжена опорной пружиной сжатия, размещенной между подвижным конусом и втулкой.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид предложенного ловителя в продольном разрезе, на фиг.2 и 3 - сечение А-А и Б-Б на фиг.1 соответственно, на фиг.4 - узел В на фиг.1.
Труболовка содержит полый корпус 1 с присоединительными резьбами 5 под направляющий наконечник 2 на нижнем конце и под переводник 3 к бурильным трубам 4 на верхнем конце. На корпусе 1 установлен подвижный в осевом направлении конус 6, взаимодействующий через опорную пружину 7 с подвижной втулкой 8. Втулка совместно с уплотнительным элементом 9 и седлом 10, установленным на направляющем наконечнике 2, образует узел герметизации труболовки. На конусе 6 установлены захватные плашки 11 с поперечной и продольной насечками на наружной поверхности и выступами 12 на внутренней поверхности, взаимодействующими с ответными пазами 13 на наружной поверхности конуса 6. Выступы 12 и ответные им пазы 13 выполнены в форме «ласточкиного хвоста». Корпус в верхней части имеет кольцевой бурт 14 с продольными пазами 15 под гибкие тяги 16, выполненные в виде каната или троса и служащие для вывода плашек 11 в нерабочее положение. Над буртом 14 размещено регулировочное кольцо 17 с отверстиями 18, совмещенными с пазами 15 кольцевого бурта. Верхний конец гибкой тяги 16, пропущенный через отверстия 18 и пазы 15, крепится к кольцу 17, а нижний конец - к плашкам 11, причем оба конца тяги закреплены разъемно. Узел фиксации гибких тяг 16 относительно корпуса 1 включает клиновой зажим 19, установленный с возможностью осевого перемещения в полости стакана 25, закрепленного в каналах диска 20, жестко закрепленного на наружной поверхности корпуса 1. Данный узел препятствует опусканию плашек 11 после их подъема гибкими тягами 16 при вращении корпуса 1. Для удержания плашек 11 в заданном положении, при котором наружный диаметр труболовки по плашкам должен быть на 2-5 мм больше внутреннего диаметра извлекаемой колонны, используется установочная пружина 21, размещенная между кольцевым буртом 14 корпуса 1 и плашками 11. Установочная пружина 21 снабжена опорными кольцами 22 с проточками 23 для размещения ее концевых участков, при этом опорные кольца 22 закреплены на обращенных один к другому торцах кольцевого бурта 14 и плашек 11. Аналогичные опорные кольца 22 с проточками 23 установлены и для опорной пружины 7. При этом опорные кольца 22 закреплены на обращенных один к другому торцах конуса 6 и втулки 8. Втулка 8 и направляющий наконечник 2 выполнены с ответными ступенчатыми поверхностями 24, между ступенями большего диаметра которых расположены седло 10 с уплотнительным элементом 9. В данной труболовке опорная пружина 7, уплотнительный элемент 9 и седло 10, а также плашки 11, регулирующее 17 и опорные 22 кольца установлены разъемно, что позволяет для каждого размера труболовки использовать комплекты указанных деталей соответствующего размера вместе с одним комплектом корпуса 1, подвижного конуса 6 и направляющего наконечника 2.
Предложенная труболовка работает следующим образом. Перед спуском в скважину на корпусе 1 труболовки под диаметр извлекаемой колонны труб устанавливают сменные рабочие элементы: плашки 11, втулку 8 с уплотнительным элементом 9 и седлом 10, пружины 7 и 21, кольцо 17 и регулируют нажатием пружины 21 диаметр труболовки по захватным плашкам 11, чтобы он был на 2-5 мм больше внутреннего диаметра извлекаемой колонны труб. После этого корпус 1 посредством переводника 3 соединяют с бурильной колонной 4 и опускают в скважину в зону расположения "головы" аварийной колонны и вводят в нее на расчетную глубину. После этого труболовку начинают медленно поднимать, в результате чего плашки 11, скользя по конусу 6, автоматически захватывают аварийную трубу. При этом осевая нагрузка от веса извлекаемой колонны передается на конус 6, который смещается вниз и через пружину 7 и втулку 8 сжимает уплотнительный элемент 9. В результате диаметр уплотнительного элемента 9 увеличивается до контакта с внутренней поверхностью извлекаемой колонны, чем достигается герметизация кольцевого пространства между труболовкой и аварийной колонной. Благодаря этому обеспечивается циркуляция промывочной жидкости только через аварийную колонну, что повышает вероятность ее извлечения. В случае невозможности извлечения колонны обсадных труб труболовку освобождают. Для этого разгружают бурильную колонну 4 несколько ниже собственного веса и вращают вправо на 10-20 оборотов. При этом гибкие тяги 16 наматываются на корпус 1 и поднимают плашки 11 вверх. При прохождении гибких тяг 16 через узел фиксации они стопорятся клиновыми зажимами 19, которые препятствуют обратному смещению их вниз и тем самым удерживают плашки 11 в освобожденном положении. После этого труболовку поднимают на поверхность. В тех случаях, когда извлекаемую колонну невозможно поднять целиком делают попытки поднять ее по частям. Для этого натягивают колонну труб 4 до допустимого значения, на которое «настроена» и опорная пружина 7. В этом случае конус 6 сжимает пружину 7 и опускается с ней вниз относительно плашек 11, благодаря чему сцепление между плашками 11 и стенками извлекаемой трубы уменьшается и труболовка «выдергивается» из прихваченной колонны.
Применение предложенной труболовки позволяет расширить диапазон размеров извлекаемых труб путем использования нескольких комплектов сменных деталей соответствующего размера. При этом со всеми сменными деталями используется один комплект наиболее металлоемких элементов, который включает корпус 1 с направляющим наконечником 2, фиксатор гибкой тяги и конус 6. Это позволяет значительно снизить металлоемкость труболовки, а следовательно, и стоимость. Одновременно с этим повышается и надежность работы труболовки благодаря обеспечению высокой герметичности между труболовкой и аварийной колонной и гарантированному освобождению труболовки благодаря применению «плавающей» опоры в виде пружины 7. При этом благодаря хорошей защищенности уплотнительного элемента 9 значительно увеличивается срок его службы, причем независимо от глубины спуска в скважину.
Все это позволяет значительно снизить затраты на проведение ловильных работ, а следовательно, и уменьшить затраты на буровые работы в целом.