Результат интеллектуальной деятельности: Скважинный посадочный инструмент (варианты)

Изобретение относится к области добычи нефти и газа и может быть применено для перемещения, установки и извлечения скважинного оборудования.

Известен универсальный скважинный инструмент, включающий полый корпус с продольными прорезями и окнами, внутри которого установлен подпружиненный шток, связанный с ним через штифт, срезаемый под большим усилием. Снаружи корпуса установлена подпружиненная цанга с лепестками, расположенными в продольных окнах. Ограничители цанги расположены в продольных прорезях корпуса. Шток выполнен с углубленными верхней и нижней расточками. На штоке установлены свободная или подпружиненная втулка с канавкой и зафиксированное кольцо на нижней расточке. На ограничителе установлены стопорные винты. На корпусе выполнены верхние и нижние сквозные каналы для штифтов, срезаемых под меньшим усилием. (Патент RU №2 114 978 С1. Универсальный скважинный инструмент. - МПК: Е21В 23/00, Е21В 31/18. - 10.07.1998).

Известно устройство для спуска и извлечения скважинных предметов, включающее полый корпус с продольными прорезями и окнами. Внутри корпуса установлен подпружиненный шток с переменным сечением и штифтом, снаружи корпуса - подпружиненная цанга с лепестками, расположенными в продольных окнах. В продольных прорезях корпуса размещен ограничитель цанги. Внутри верхней части корпуса установлены штифтованные пластины с возможностью продольного перемещения. Верхние концы упомянутых пластин взаимодействуют со штоком, а нижние - шарнирно связаны с подпружиненными кулачками, выполненными с возможностью дугового перемещения. Верхний конец штока связан со спускной муфтой. Пружина штока расположена между спускной муфтой и верхним торцом корпуса. Штифт штока установлен в продольных прорезях корпуса над пружиной цанги. Корпус выполнен с возможностью осевого перемещения относительно штока и цанги. Нижняя часть штока жестко может быть связана с дополнительным штоком. На дополнительном штоке шарнирно закреплены взаимосвязанные подпружиненные рычаги с ловителем. Пружина установлена на дополнительном штоке между внутренними рычагами. На дополнительном штоке может быть ловитель, выполненный с ребристой поверхностью. (Патент RU №2 124 111 С1. Устройство для спуска и извлечения скважинных предметов. - МПК: Е21В 23/00, Е21В 31/12, Е21В 31/18. - 27.12.1998).

Известен инструмент посадочный гидравлический, состоящий из корпуса, переходника, цанги и гайки. Корпус выполнен с расточкой под бурты на лепестках цанги и глубина ее равна высоте буртов. Расточка выполнена ступенчатой с двумя уступами, причем расточка меньшего диаметра - для уплотнения, а большего диаметра - для перемещения поршня с цилиндрическим выступом. Поршень выполнен с цилиндрическим выступом и проточками под срезные винты на выступе, и в средней части под лепестки цанги с глубиной, равной высоте буртов на лепестках цанги, и и по концам под уплотнения. В верхней торцевой части поршня размещен шар и выполнена внутренняя фаска. Корпус соединен с переходником через цангу и зафиксирован гайкой, выполненной с расточкой под бурт основания цанги. (Патент RU №2380 513 С1. Инструмент посадочный гидравлический. - МПК: Е21В 23/06, Е21В 33/12. - 27.01.2010). Данное изобретение принято за прототип.

Недостатком известных устройств является сложность конструкции, недостаточная надежность, приводящие к снижению эффективности эксплуатации скважин.

Основной задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции скважинного посадочного инструмента, повышающей надежность его работы и эффективность эксплуатации скважин за счет сокращения расходов на ремонт и обслуживание скважинного оборудования.

Техническим результатом, достигаемым заявляемыми техническими решениями, является упрощение конструкции скважинных посадочных инструментов, повышение надежности их работы и эффективности эксплуатации скважин.

Указанный технический результат достигается тем, что, в скважинном посадочном инструменте, в первом варианте исполнения, содержащем полый корпус с расточкой и уступом на внутреннем цилиндре, переходник и цангу, выполненную с межлепестковыми пазами и буртами на концах лепестков для взаимодействия с корпусом, согласно предложенному техническому решению,

инструмент содержит ствол, выполненный с цилиндрическим выступом и направляющим конусом, соединенный с переходником резьбой, зафиксированной стопорным винтом, а в корпусе над расточкой выполнена внутренняя упорная резьба с направлением, противоположным резьбе свинчивания скважинного оборудования, при этом цанга расположена на стволе с возможностью продольного смещения, ограниченного переходником, а бурты на концах лепестков цанги выполнены с упорной резьбой, взаимодействующей с упорной резьбой корпуса, и с внутренней фаской, взаимодействующей с конусом, выполненным на верхней части выступа ствола для разжима и усиления зацепа резьбообразных буртов на лепестках цанги за внутреннюю упорную резьбу корпуса при подъеме скважинного оборудования, при этом средняя часть ствола до его выступа выполнена конусообразной, обеспечивающей сжатие резьбообразных буртов цанги при проходе их во внутреннюю резьбу корпуса до упора выступа ствола в уступ внутреннего цилиндра корпуса при посадке скважинного оборудования и зацепления резьбообразных буртов цанги за упорную резьбу корпуса, при этом на конусной поверхности ствола выполнены шпоночные выступы, размещенные в межлепестковых прорезях цанги, удерживающие цангу от поворота на стволе при свинчивании ствола с переходником в сборе из корпуса вращением их в противоположном направлении свинчиванию скважинного оборудования при извлечении их из скважины;

упорная резьба на буртах цанги и внутри корпуса выполнена с трапециевидным профилем.

Указанный технический результат достигается тем, что, в скважинном посадочном инструменте, во-втором варианте исполнения, содержащем полый корпус с расточкой и уступом на внутреннем цилиндре, переходник и цангу, выполненную с межлепестковыми пазами и буртами на концах лепестков для взаимодействия с корпусом, согласно предложенному техническому решению,

инструмент содержит ствол, выполненный с цилиндрическим выступом и направляющим конусом, соединенный с переходником резьбой, зафиксированной стопорным винтом, а в корпусе над расточкой выполнена внутренняя упорная резьба с направлением, противоположным резьбе свинчивания скважинного оборудования, при этом цанга расположена на стволе с возможностью продольного смещения, ограниченного переходником, а бурты на концах лепестков цанги выполнены с упорной резьбой, взаимодействующей с упорной резьбой корпуса, и с внутренней фаской, взаимодействующей с конусом, выполненным на верхней части выступа ствола для разжима и усиления зацепа резьбообразных буртов на лепестках цанги за внутреннюю упорную резьбу корпуса при подъеме скважинного оборудования, при этом резьбообразные бурты с лепестками цанги размещены в продольных пазах, выполненных в средней части ствола с выходом на конус выступа и глубиной, обеспечивающей сжатие резьбообразных буртов цанги при проходе их во внутреннюю резьбу корпуса до упора выступа ствола в уступ внутреннего цилиндра корпуса при посадке скважинного оборудования и зацепления резьбообразных буртов цанги за упорную резьбу корпуса, и удерживающие цангу от поворота на стволе при свинчивании ствола с переходником в сборе из корпуса вращением их в противоположном направлении свинчиванию скважинного оборудования при извлечении их из скважины;

пазы в средней части ствола под резьбообразные бурты с лепестками цанги выполнены с выходом на конус выступа ствола и уклоном, увеличивающим глубину паза в направлении конуса, обеспечивающей сжатие резьбообразных буртов цанги при проходе их во внутреннюю резьбу корпуса;

упорная резьба на буртах цанги и внутри корпуса выполнена с трапециевидным профилем.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленных вариантов скважинного посадочного инструмента, отсутствуют. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют условию патентоспособности «новизна».

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

Заявленные технические решения могут быть реализованы на предприятиях машиностроения из общеизвестных материалов и принятой технологии и использованы на нефте- и газодобывающих скважинах. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют условию патентоспособности «промышленная применимость».

На фиг. 1 схематично показан первый вариант исполнения скважинного посадочного инструмента в разъемном виде; на фиг. 2 - то же, в сборе; на фиг. 3 - то же, второй вариант исполнения скважинного посадочного инструмента в разъемном виде.

Скважинный посадочный инструмент, в первом варианте исполнения, содержит переходник 1, ствол 2, соединенный с переходником 1 резьбой, зафиксированной стопорным винтом 3, и полый корпус 4. Ствол 2 выполнен с цилиндрическим выступом 5 и направляющим конусом 6. Корпус 4 выполнен с расточкой 7, уступом 8 и внутренней упорной резьбой 9, например, левой резьбой с трапециевидным профилем, выполненной над расточкой 7 с направлением, противоположным правой резьбе свинчивания скважинного оборудования. (Фиг. 1). На стволе 2 расположена цанга 10 с буртами 11 на концах лепестков с возможностью продольного смещения на стволе 2 на величину l, ограниченную переходником 1. Бурты 11 цанги 10 выполнены с упорной резьбой 12, взаимодействующей с упорной резьбой 9 корпуса 4, и с внутренней фаской 13, взаимодействующей с конусом 14, выполненным на верхней части выступа 5 ствола 2 для разжима и усиления зацепления резьбообразных буртов 11 на лепестках цанги 10 за внутреннюю упорную резьбу 9 корпуса 4 при подъеме скважинного оборудования. (Фиг. 2). Средняя часть ствола 2 до его выступа 5 выполнена конусообразной, обеспечивающей сжатие резьбообразных буртов 11 цанги 10 при проходе их во внутреннюю резьбу 9 корпуса 4 до упора выступа 5 ствола 2 в уступ 8 внутреннего цилиндра корпуса 4 при посадке скважинного оборудования и зацепления резьбообразных буртов 11 цанги 10 за упорную резьбу 9 корпуса 4. На конусной поверхности ствола 2 выполнены шпоночные выступы 15, размещенные в межлепестковых пазах 16 цанги 10, удерживающие цангу 10 от поворота на стволе 2 при свинчивании ствола 2 с переходником 1 в сборе из корпуса 4 вращением их в противоположном направлении свинчиванию скважинного оборудования при извлечении их из скважины.

Bo-втором варианте исполнения скважинного посадочного инструмента резьбообразные бурты 11 с лепестками цанги 10 расположены в продольных пазах 17, выполненных в средней части ствола 2 с выходом на конус 14 выступа 5 с глубиной, обеспечивающей сжатие резьбообразных буртов 11 цанги 10 при проходе их во внутреннюю резьбу 9 корпуса 4 до упора выступа 5 ствола 2 в уступ 8 внутреннего цилиндра корпуса 4 при посадке скважинного оборудования и зацепления резьбообразных буртов 11 цанги 10 за упорную резьбу 9 корпуса 4. (Фиг. 3). Продольные пазы 17 удерживают цангу 10 от поворота на стволе 2 при свинчивании ствола 2 с переходником 1 в сборе из корпуса 4 вращением их в противоположном направлении свинчиванию скважинного оборудования при извлечении их из скважины. Пазы 17 в средней части ствола 2 под резьбообразные бурты 11 с лепестками цанги 10 выполнены с уклоном, увеличивающим глубину паза 17 в направлении конуса 14 выступа 5 ствола 2, обеспечивающей сжатие резьбообразных буртов 11 цанги 10 при проходе их во внутреннюю резьбу 9 корпуса 4.

Скважинный посадочный инструмент работает следующим образом.

Перед спуском скважинного оборудования в скважину производят монтаж скважинного посадочного инструмента. Для этого переходник 1 свинчивают со стволом 2 посредством правой резьбы и фиксируют стопорным винтом 3. Затем переходник 1 со стволом 2 в сборе соединяют с корпусом 4. Для этого ствол 2 продвигают в полость корпуса 4 с усилием Р. При этом цанга 10 с буртами 11 на концах лепестков под действием усилий сопротивления разжатых лепестков цанги 10 о корпус 4 смещается по стволу 2 до упора в переходник 1. Продвижение ствола 2 в корпус 4 выполняют до упора выступа 5 ствола 2 в уступ 8 внутреннего цилиндра корпуса 4 и совмещения резьбообразных буртов 11 цанги 10 с упорной резьбой 9 в корпусе 4, при котором происходит сжатие резьбообразных буртов 11 цанги 10 от контакта с упорной резьбой 9 в корпусе 4 до зацепления их за упорную резьбу 9 в корпусе 4 путем разжима. Затем в составе пакерного или другого скважинного оборудования скважинный посадочный инструмент спускают в скважину. После отработки определенных действий, при необходимости, переходник 1 со стволом 2 в сборе отсоединяют от корпуса 4 путем вращения их по часовой стрелке, предотвращая развинчивание скважинного оборудования, и извлекают из скважины. При извлечении скважинного оборудования из скважины с помощью скважинного посадочного инструмента, цанга 10 с буртами 11 на концах лепестков под воздействием зацепления их с корпусом 4 смещается по стволу 2 на величину l, усиливая тем самым зацепление резьбообразных буртов 11 цанги 10 за упорную резьбу 9 в корпусе 4 путем разжима резбообразных буртов 11 цанги 10 за счет упора внутренней фаски 13 на резьбообразных буртах 11 на конус 14 верхней части выступа 5 ствола 2. После извлечения скважинного оборудования из скважины осуществляют разъем переходника 1 со стволом 2 в сборе от корпуса 4 путем вращения их по часовой стрелке.

Таким образом, предложенные варианты скважинного посадочного инструмента позволяют повысить надежность и эффективность работ по установке пакерного и/или другого скважинного оборудования, сократить время их проведения и эксплуатационные расходы на обслуживание скважин.