Результат интеллектуальной деятельности: ЯКОРЬ ПРОТИВОПОЛЕТНЫЙ

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для добычи нефти электроцентробежными насосами.

Известна конструкция противополетного якоря [патент RU №2490420 С1, МПК Е21В 23/00, опубл. 20.08.2013, БИ №23], содержащая верхний и нижний переводники, трубу для прохода жидкости, расположенные на трубе поршень с конусом и заякоривающие плашки, причем на трубе ниже конуса выполнен фигурный паз, в который вставлен направляющий штифт.

Недостатком данного устройства является сложность посадки устройства в заданном интервале обсадной колонны скважины, требующая проведения спускоподъемных и прочих операций.

Известна конструкция противополетного устройства (ЯКРО-ППЭ-1, НФП Пакер), устанавливаемая в нижней части УЭЦН. Устройство содержит в себе центральную трубу и заякоривающий механизм. Особенностью устройства является то, что оно срабатывает только в момент обрыва установки.

Недостатком данного устройства является низкая надежность, так как заякоривающий механизм срабатывает только при падении установки вниз во время обрыва, соответственно нет трения покоя между плашками и стенками обсадной колонны.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является противополетный якорь, содержащий трубу для прохода жидкости с жестко установленной в верхней части опорной втулкой, амортизирующий узел в виде пружины сжатия с конусообразным поршнем, размещенный на трубе, и заякоривающий механизм. Заякоривающий механизм выполнен в виде подвижных подпружиненных наружу раздвижных плашек с направляющим штифтом, перемещающимся по фигурному пазу, выполненному на трубе [патент RU №2455454 С1, МПК Е21В 23/00, опубл. 10.07.2012, БИ №19].

Недостатком прототипа является сложная процедура установки, включающая в себя спуск, поиск паза в муфте обсадной колонны и перевод якоря из транспортного положения в рабочее, а также срабатывание якоря только в момент обрыва.

Задачей настоящего изобретения является упрощение приведения якоря в рабочее состояние и повышение защиты установки за счет приведения якоря в рабочее положение до ее обрыва.

Указанный технический результат достигается тем, что в якоре противополетном, содержащем трубу для прохода жидкости с жестко установленной в верхней части опорной втулкой, размещенный на трубе с возможностью взаимодействия амортизирующий узел в виде пружины сжатия с конусообразным поршнем и заякоривающий механизм, имеющий раздвижные плашки, согласно изобретению, конусообразный поршень зафиксирован на трубе с помощью растворяемого элемента.

При этом в качестве растворяемого элемента использован по меньшей мере один радиальный штифт, проходящий через трубу. В некоторых вариантах исполнения растворяемый элемент может быть выполнен в виде кольца, размещенного под основанием поршня.

Для уменьшения площади контакта между поршнем и плашками на поверхности поршня может быть выполнена накатка или сформированы пазы.

Благодаря возможности растворения элемента, фиксирующего поршень и удерживающего взаимодействующую с ним пружину, якорь будет приведен в рабочее положение через незначительное время после спуска установки, то есть до момента обрыва. Причем при обрыве установки трение между плашками якоря и стенками обсадной колонны будет выше за счет трения покоя.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема якоря противополетного с растворяемым штифтом; на фиг. 2 - схема якоря противополетного с растворяемым кольцом; на фиг. 3 - якорь противополетный с разжатыми плашками; на фиг. 4-6 представлены варианты формы поверхности поршня.

Якорь противополетный (фиг. 1) содержит центральную трубу 1, на которую надета опорная втулка 2 с кольцевым буртиком, пружину 3 и конусообразный поршень 5, состыкованный с втулкой 2. Пружина 3 расположена вокруг втулки 2 и верхней части поршня 5, при этом ее верхний конец опирается на буртик втулки 2, а нижний - на выступ поршня 5. На нижней части поршня 5 расположены раздвигаемые плашки 6, которые закреплены на втулке 7, насаженной на трубу 1, и частично перекрыты кожухом 9. Кожух 9 с помощью срезных винтов 8 закреплен на втулке 7. На нижний конец трубы 1 навернут перфорированный наконечник 10.

Якорь снабжен растворяемым элементом, который фиксирует поршень 5 на трубе 1. В качестве фиксирующего растворяемого элемента может быть использован радиальный штифт 4 внутри конусообразного поршня 5, проходящий через трубу 1.

В качестве альтернативы (фиг. 2) может быть использовано растворяемое кольцо 11, размещенное в зазоре между поршнем 5 и втулкой 7.

В трубе 1 могут быть выполнены дополнительные отверстия 12 для лучшего контакта с пластовой жидкостью растворяемого кольца 11.

Чтобы уменьшить риск заклинивания поршня 5 между раздвигаемыми плашками 6 при большом осевом усилии, стремятся уменьшить площадь контакта между поршнем 5 и плашками 6. С этой целью коническая поверхность поршня 5, контактирующая с плашками 6, может быть выполнена с пазами (фиг. 4, 5), или на ней может быть нанесена накатка (фиг. 6), которая увеличивает шероховатость поверхности для уменьшения площади контакта.

Растворяемое кольцо 11 может иметь отверстия и пазы для лучшего контакта с пластовой жидкостью и для более быстрого растворения.

Растворяемые штифты или кольцо могут быть выполнены из хлорида натрия либо из любого другого материала, растворяемого в пластовой жидкости.

Материалы плашки и поршня могут быть антифрикционными для снижения трения плашек о поршень.

Устройство работает следующим образом.

Якорь противополетный устанавливается на основание электродвигателя или блока измерительного двигателя через резьбовое соединение на верхнем конце трубы 1. Плашки 6 находятся в транспортном положении и не создают препятствий для спуска. Пружина 3 поджата за счет фиксации поршня 5 на трубе 1 с помощью радиального штифта 4 (или поджатого кольца 11). После спуска оборудования в скважину начинается химический процесс взаимодействия материала растворяемого штифта 4 (или растворяемого кольца 11) с пластовой жидкостью. В течение от 1 до 15 суток в зависимости от выбранного материала фиксирующий элемент (штифт 4 или кольцо 11) растворяется, поршень 5 под действием пружины 3 начинает двигаться вниз и разжимает плашки 6 (Фиг. 3). Разжатые плашки 6 упираются в стенку обсадной колонны. В случае возникновения разгрузки веса оборудования на якорь (при обрыве НКТ, перерезании газосепараторов и т.д.) увеличивается усилие на упирающиеся плашки, в результате чего они с большим усилием «врезаются» в стенку обсадной колонны и предотвращают падение погружного оборудования на забой скважины.

Для извлечения якоря из скважины необходимо дать натяжение вверх с усилием, обеспечивающим срезание винтов 8, в результате чего труба 1 с поршнем 5, втулкой 2 и пружиной 3 поднимаются вверх, что приводит к снижению давления на плашки 6. При дальнейшем подъеме наконечник 10 упирается в торец втулки 7, плашки 6 высвобождаются от трения о стенки колонны и прижимаются к поршню 5. Оборудование беспрепятственно извлекается из скважины.

Предлагаемая конструкция якоря обеспечивает высокую надежность срабатывания, так как после растворения штифта или кольца происходит активация якоря и упирание плашек в стенки обсадной колонны. При разгрузке веса установки на якорь усилие страгивания плашек только увеличивается.