Результат интеллектуальной деятельности: СКВАЖИННЫЙ РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ КОЛОННЫ ТРУБ И КАБЕЛЯ

Изобретение относится к области горного дела, в частности к устройствам для отсоединения колонн труб в случаях прихвата скважинного оборудования с кабельным вводом, и может быть использовано в качестве противоаварийного приспособления.

Известен разъединитель резьбовых соединений бурильных, обсадных и других труб при креплении скважин секциями обсадных колонн. Разъединитель содержит корпус, связанный посредством левого резьбового соединения с воронкой, транспортный переводник, связанный с бурильными трубами, установленный в корпусе и зафиксированный относительно него посредством запорных элементов, упорную втулку, выполненную с проточкой под запорный элемент и закрепленную с помощью срезных винтов внутри транспортного переводника. При этом корпус выполнен с внутренней круговой проточкой под запорные элементы с возможностью свободного вращения транспортного переводника и его продольного перемещения, ограниченного шириной упомянутой проточки, относительно корпуса разъединителя. В нижней части корпуса выполнен выступ в виде упора для ограничения перемещения транспортного переводника с закрепленной на нем упорной втулкой, а верхняя часть корпуса и ответная часть транспортного переводника выполнены в виде кулачкового соединения для передачи крутящего момента от бурильных труб через транспортный переводник корпусу разъединителя. Причем для обеспечения свободного перемещения корпуса разъединителя и снятия возможных напряжений в резьбовом соединении глубина паза в упомянутом кулачковом соединении соответствует длине левого резьбового соединения корпуса с воронкой (Патент RU №2370624 C1. Разъединитель «РОНС». - МПК E21B 17/06, E21B 17/08. - 20.10.2009).

Известно разъединительное устройство колонны труб в скважине, содержащее телескопически соединенные муфту и корпус, фиксаторы, размещенные 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 (Патент RU №2437999 C1. Разъединительное устройство колонны труб в скважине. - МПК E21B 17/06. - 27.12.2011).

Наиболее близким аналогом заявляемого скважинного разъединителя колонны труб и кабеля является 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. - МПК² E21B 17/06. - 05.05.1980. Бюл. №17).Данное изобретение принято за прототип.

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.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является возможность одновременного отсоединения подвесных колонн труб и разрыва кабеля в случае прихвата в скважине пакерного оборудования с кабельным вводом.

Техническим результатом является повышение оперативности и снижение трудоемкости отсоединения и подъема из скважин подвесных колонн труб.

Указанный технический результат достигается тем, что известный скважинный разъединитель колонны труб и кабеля, содержащий муфту и ниппель с центральным каналом, соединенные между собой посредством уплотнительных колец и зафиксированные срезными штифтами, взаимодействующие с втулкой, установленной с возможностью осевого перемещения, согласно предложенному техническому решению, дополнительно снабжен ножницами для разрезки обесточенного кабеля при аварийном разъединении колонны труб, проведенного к нижерасположенному электрооборудованию, для чего втулка установлена снаружи муфты и ниппеля, и в ней выполнен сквозной паз для кабеля, открытый со стороны верхнего торца втулки и тупиковый в нижней ее части с острым углом к внутренней поверхности втулки с образованием нижнего лезвия ножниц на тупиковой стороне сквозного паза, а наружная цилиндрическая поверхность ниппеля выполнена ступенчатой с высотой уступа, по меньшей мере, равной толщине кабеля, и под нижним лезвием вдоль цилиндрической поверхности ниппеля с меньшим диаметром проведен электрический кабель, при этом уступ выполнен с поднутрением, образующим ответное верхнее лезвие ножниц, с возможностью разрезки кабеля при подъеме втулки совместно с муфтой, соединенных стопорными винтами.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественных всем признакам заявленного скважинного разъединителя колонны труб и кабеля, отсутствуют. Следовательно, каждое заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

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».

На фиг.1 представлен предложенный скважинный разъединитель колонны труб и кабеля.

Скважинный разъединитель колонны труб и кабеля содержит муфту 1 и ниппель 2 с центральным каналом 3, соединенные между собой посредством уплотнительных колец 4 и зафиксированные срезными штифтами 5, взаимодействующие с втулкой 6, установленной снаружи муфты 1 и ниппеля 2 с возможностью осевого перемещения. Скважинный разъединитель снабжен ножницами для разрезки обесточенного кабеля 7 при разъеме колонны труб (условно не показана), проведенного к нижерасположенному электрооборудованию. Для этого во втулке 6 выполнен сквозной паз 8 для кабеля 7, открытый с верхнего торца втулки 6 и тупиковый в нижней ее части с наклоном тупиковой стороны под углом α к внутренней стороне втулки 6 с образованием нижнего лезвия 9 ножниц. Наружная цилиндрическая поверхность ниппеля 2 выполнена со ступенчатым переходом от большего диаметра d₁ к меньшему с диаметром d₂, на последнем под нижним лезвием 9 размещен электрический кабель 7. Высота уступа 10 на ступенчатой поверхности ниппеля 2, по меньшей мере, равна толщине b кабеля 7, и уступ выполнен с поднутрением под углом β к диаметральной плоскости, образующим ответное верхнее лезвие 11 ножниц, с возможностью разрезки кабеля 7 при подъеме втулки 6 совместно с муфтой 1, соединенных стопорными винтами 12.

Скважинный разъединитель колонны труб и кабеля работает следующим образом.

Скважинный разъединитель колонны труб и кабеля включают в состав компоновки внутрискважинного оборудования, когда в процессе выполнения технологических операций может возникнуть необходимость отсоединения свободной части оборудования от прихваченного объекта, например, при аварийной ситуации.

Монтаж скважинного разъединителя колонны труб и кабеля в составе компоновки внутрискважинного оборудования осуществляют в следующей последовательности. Сначала ниппель 2 большим диаметром d₁ присоединяют к несущей колонне скважинного оборудования, располагаемого ниже разъединителя. На ниппель 2 нанизывают втулку 6 и перемещают нижним лезвием 9 за уступ 10 на цилиндрическую поверхность ниппеля 2 с меньшим диаметром d₂. Под лезвием 9 вдоль цилиндрической поверхности ниппеля 2 с меньшим диаметром проводят электрический кабель 7, располагая его в сквозном пазу 8, открытом со стороны верхнего торца втулки 6. В ниппель 2 вставляют муфту 1 с уплотнительными кольцами 4 и фиксируют срезными штифтами 5. Затем втулку 6 смещают в направлении муфты 1 и соединяют их между собой стопорными винтами 12. После чего муфту 1 присоединяют к спускаемой колонне труб и в составе компоновки внутрискважинного оборудования спускают в скважину для выполнения технологических операций.

В случае прихвата скважинного оборудования, расположенного ниже разъединителя, разъединение производится в следующей последовательности. Вначале обесточивают кабель 7. Подвесной колонной труб поднимают муфту 1 с втулкой 6, соединенные стопорными винтами 12, и относительно неподвижного ниппеля 2 с усилием подъема колонны труб муфтой 1 срезают штифты 5. С дальнейшим подъемом муфты 1 нижнее лезвие 9 на втулке 6 сближается с ответным верхним лезвием 11 на неподвижном ниппеле 2, и ножницами разрезают кабель 7, а освободившуюся колонну труб с муфтой 1 поднимают наверх.

Предложенный скважинный разъединитель колонны труб и кабеля может быть эффективно использован в различных скважинных насосных установках.