EA014221B1

EA014221B1 - Соединительное устройство

Info

Publication number: EA014221B1
Application number: EA200970107A
Authority: EA
Inventors: Аластэр Бучанан; Кьелль Торе Несвик; Вибьерн Дагестад
Original assignee: Статойлхюдро Аса
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2010-10-29
Also published as: WO2008007970A1; NO325164B1; BRPI0714164B1; NO331927B1; GB2454611B; GB0902109D0; BRPI0714164A2; EA200970107A1; CN101506461A; NO20063203L; CN101506461B; US8534714B2; GB2454611A; NO20090611L; US20090280912A1

Abstract

Соединительное устройство (1) для соединения и разъединения скважинного оборудования, содержащее охватываемую часть (2), расположенную на конце гибкой насосно-компрессорной трубы, имеющую хвостовик (3) конической формы с блокирующими пазами (4) и охватывающую часть (5), содержащую приемное гнездо (7) в верхнем конце для размещения хвостовика (6) охватываемой части, и кожух (8), составляющий внешнюю часть охватывающей части от приемного гнезда до нижнего конца (9), при этом охватывающая часть содержит втулку (10) удержания открытого положения в кожухе, смещаемую по оси в кожухе в направлении к нижнему концу и имеющую внутренний диаметр, меньший приемного гнезда, замковые защелки (11), расположенные между кожухом и втулкой удержания открытого положения со смещающим средством (12), толкающим замковые защелки радиально внутрь, стопорную втулку (13), способную смещаться в кожухе под замковыми защелками, с смещающим средством (14), толкающим стопорную втулку к верхнему концу, с внутренним диаметром, меньшим или равным замковым защелкам в выдвинутом положении, контрольный болт (15) со смещающим средством (16), толкающим контрольный болт радиально внутрь, при этом контрольный болт до соединения охватываемой и охватывающей частей имеет внешний конец, выступающий из кожуха. При соединении охватываемой и охватывающей частей соединительное устройство может автоматически запираться, когда втулка (10) удержания открытого положения вталкивается в стопорную втулку (13) хвостовиком, после чего замковые защелки (11) вталкиваются в пазы (4) хвостовика, после чего стопорная втулка выталкивается вверх за замковые защелки, запирая замковые защелки, после чего контрольный болт должен выталкиваться в соответствующее отверстие (17) в стопорной втулке, тем самым подтверждая правильное запирание.

Description

Область техники изобретения

Настоящее изобретение относится к соединительному устройству для соединения и разъединения скважинного оборудования, содержащему охватываемую часть, расположенную на конце гибкой насосно-компрессорной трубы, и охватывающую часть. Более конкретно, изобретение относится к соединительному устройству с автоматическим запиранием при соединении охватываемой и охватывающей частей, содержащему средство для подтверждения правильного запирания.

Предшествующий уровень техники изобретения

Известно несколько соединительных устройств для гибкой насосно-компрессорной трубы. Соединительные устройства, в общем, содержат охватываемую и охватывающую части, при этом охватываемую часть можно крепить на конце гибкой насосно-компрессорной трубы, а охватывающую часть можно выполнить, как часть скважинного оборудования, которое можно спускать на гибкой насоснокомпрессорной трубе.

Присоединение частей на настиле, правильная установка гибкой насосно-компрессорной трубы в нужное место является трудной в связи с высокой жесткостью гибкой насосно-компрессорной трубы, поэтому соединяемые части проектируют для простого выставления в положение для стыковки. Части также можно соединять в стволе скважины, когда одна часть спускается в скважину на конце гибкой насосно-компрессорной трубы для стыковки с другой сцепляющейся частью, ранее уже установленной в стволе скважин.

Примеры соединяющих устройств вышеупомянутых типов описаны в патентах США 6460900, 6450541,5787982, 6209652, 6439305 и 6698514.

Ни один из вышеупомянутых патентов не раскрывает соединительного устройства, содержащего контрольное устройство, способное подтверждать правильность соединения и блокировки. Также в данных патентах не описаны соединительные устройства запирающихся автоматически при соединении частей, в которых соединение и разъединение частей осуществляется в одинаковом положении в рабочей колонне без каких-либо дополнительных манипуляций, кроме соединения частей. Существует потребность в соединительном устройстве для гибкой насосно-компрессорной трубы, запирающемся автоматически при соединении частей. Также имеется необходимость в соединительном устройстве с контрольным средством, которое сразу же после соединения способно подтверждать правильное запирание.

В Европейском патенте ЕР 0298683 В1 описана скважинная запирающая компоновка с устройством, которое может подтверждать правильность соединения. Вместе с тем, подтверждение не может быть выполнено уже после того, как одна из сцепляющихся частей, так называемый спускной инструмент (11), разъединена с нижней сцепляющей частью (12), являющейся корпусом замкового сердечника. Упомянутое соединительное устройство является относительно сложным и не должно запираться автоматически простым соединением сцепляющихся частей.

Более конкретно, указанный патент раскрывает скважинную запирающую компоновку, содержащую запирающий сердечник (10), соединенный со спускным инструментом (11), который удерживает внутренний сердечник (13), размещенный в корпусе (12) запирающего сердечника (10), в положении, позволяющем блокирующим шпонкам (20) запирающего сердечника (10) оставаться в пределах наружного диаметра корпуса (12) запирающего сердечника, срезные штифты (34), адаптированные для выбивания вниз на посадочном ниппеле для выпуска шпонок (20), и срезные штифты (33), адаптированные для выбивания вверх для высвобождения спускного инструмента (11), упомянутый спускной инструмент (11), имеющий устройство (30) сигнализации срабатывания для индикации правильной установки запирающего сердечника (10) на посадочный ниппель, внутренний сердечник (13), упруго поджатый в направлении вверх, то есть в направлении прохождения потока из скважины, для активирования блокирующих шпонок (20) для установки замка и средства защелкивания (22), созданного для удержания внутреннего сердечника (13) в нижней диспозиции на упруго-эластичном средстве до установки замка, при этом спускной инструмент (11) несет средство (30) с зажимной конусной втулкой с сигнализацией о срабатывании, соединенное с ним срезающим штифтом (32), упомянутое средство (30) с зажимной конусной втулкой, адаптированное для того, чтобы, когда спускной инструмент (11) высвобождается из запирающего сердечника после установки замка, для расцепления работоспособным из запирающего сердечника (10), если блокирующие шпонки (20) правильно установлены и для наезда на внутренний сердечник (13) и срезания срезных штифтов (32), если блокирующие шпонки (20) неправильно установлены, при этом средство с зажимной конусной втулкой выполнено с возможностью оставаться на спускном инструменте (11) и извлекаться вместе с ним, когда спускной инструмент (11) высвобождают из сердечника (10), когда блокирующие шпонки (20) правильно установлены и также когда блокирующие шпонки (20) неправильно установлены. Защелкивающее средство содержит проходящее в продольном направлении средство с опорными пальцами на внешней грани внутреннего сердечника, отклоненными вбок внутрь, но для размещения в канавке (24, 25) во внутренней грани основного корпуса (12) с правильным выставлением для запирания. Средство с зажимной конусной втулкой на спускном инструменте также содержит множество проходящих в продольном направлении пальцев, выполненных с возможностью прохождения вверх через внутренний сердечник неповрежденными, если средство с опорными пальцами защелки размещено в верхней канавке основного корпуса и для удара по упомянутому средст- 1 014221 ву с пальцами, если средство с пальцами расположено не за пределами пути прохождения средства с зажимной конусной втулкой, если запирание не является успешным.

Существует потребность в более простом соединительном устройстве без упомянутых выше недостатков.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение удовлетворяет вышеупомянутые потребности созданием соединительного устройства для соединения и разъединения скважинного оборудования, содержащим охватываемую часть, имеющую хвостовик конической формы с блокирующими пазами и расположенную на конце гибкой насосно-компрессорной трубы, и охватывающую часть, содержащую приемное гнездо конической формы, расположенное в верхнем конце и приспособленное для размещения хвостовика охватываемой части, и кожух, составляющий внешнюю часть охватывающей части от приемного гнезда до нижнего конца. Соединительное устройство отличается тем, что охватывающая часть дополнительно содержит втулку удержания открытого положения в кожухе со стороны верхнего конца, примыкающую снизу к приемному гнезду, способную смещаться по оси в кожухе в направлении к нижнему концу и имеющую внутренний диаметр меньше приемного гнезда, замковые защелки со смещающим средством, толкающим замковые защелки радиально внутрь, расположенные между кожухом и втулкой удержания открытого положения, стопорную втулку со смещающим средством, толкающим стопорную втулку к верхнему концу и способную смещаться в кожухе под замковыми защелками, с внутренним диаметром вблизи верхнего конца, достаточным для размещения втулки удержания открытого положения, и внешним диаметром, меньшим или равным замковым защелкам в выдвинутом положении, контрольный болт со смещаемым средством, толкающим контрольный болт радиально внутрь, при этом контрольный болт до соединения охватываемой и охватывающей частей имеет внешний конец, выступающий из кожуха, так что при соединении охватываемой и охватывающей частей соединительное устройство способно автоматически запираться, когда втулка удержания открытого положения вталкивается в стопорную втулку хвостовиком, затем замковые защелки вталкиваются в пазы хвостовика, затем стопорная втулка выталкивается вверх за замковые защелки, запирая замковые защелки, затем контрольный болт при нахождении стопорной втулки в запирающем положении способен выталкиваться в соответствующее отверстие в стопорной втулке, тем самым подтверждая правильное запирание.

Смещающие средства предпочтительно имеют форму пружин.

Соединительное устройство предпочтительно содержит несколько контрольных болтов с пружиной предварительного напряжения. Пружины являются предпочтительными вследствие большого срока службы, надежности и хорошей доступности.

Стопорная втулка предпочтительно содержит седло для приема шара, который можно спускать по гибкой насосно-компрессорной трубе для открытия соединительного устройства приложением давления через гибкую насосно-компрессорную трубу, когда шар установлен с уплотнением на седло. Таким образом, обеспечена простая операция разъединения, которой можно управлять с поверхности. Альтернативно, охватывающая часть содержит ввод в кожух, который можно открывать для подачи текучей среды под давлением для открытия соединительного устройства.

Блокирующие пазы и замковые защелки предпочтительно имеют осевые поверхности, расположенные под углом ниже 90° к продольной оси соединительного устройства, при этом охватываемую и охватывающую части можно легко разъединять осевым растяжением, когда стопорная втулка находится в нижнем положении.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показано сечение, иллюстрирующее все части соединительного устройства согласно настоящему изобретению;

на фиг. 2 показано соединительное устройство согласно изобретению непосредственно перед полным соединением охватываемой и охватывающей частей;

на фиг. 3 показано соединительное устройство согласно изобретению непосредственно после полного соединения охватываемой и охватывающей частей;

на фиг. 4 показано соединительное устройство согласно изобретению после выталкивания вверх стопорной втулки;

на фиг. 5 показано соединительное устройство согласно изобретению после скольжения контрольного болта на место с соединительным устройством, готовым к работе;

на фиг. 6 показано разъединение соединительного устройства посредством использования шара, спускаемого по гибкой насосно-компрессорной трубе; и на фиг. 7 показан альтернативный способ разъединения.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1 показано соединительное устройство 1 согласно настоящему изобретению, содержащее охватываемую часть 2 с хвостовиком 3 конической формы с блокирующими пазами 4, при этом охватываемая часть подлежит установке на конце гибкой насосно-компрессорной трубы (не показана). Устройство 1 содержит охватывающую часть 5, имеющую на верхнем конце 6 приемное гнездо 7 конической формы, приспособленное для размещения хвостовика 3 охватываемой части 2, и кожух 8, составляющий

- 2 014221 внешнюю часть охватывающей части 5 от приемного гнезда 7 до нижнего конца 9. Внутри кожуха 8 расположена втулка 10 удержания открытого положения, расположенная вблизи верхнего конца 6 под приемным гнездом 7 и смещаемая по оси в кожухе в направлении к нижнему концу. Устройство 1 содержит замковые защелки 11 с пружинами 12 предварительного напряжения, при этом замковые защелки 11 размещаются между кожухом 8 и втулкой 10, когда пружина толкает замковые защелки 11 внутрь к втулке 10. Стопорная втулка 13 с пружиной 14 предварительного напряжения расположена под замковыми защелками 11 и имеет внутренний диаметр со стороны верхнего конца, достаточно большой для размещения втулки 10, и внешний диаметр, меньший или равный внешнему диаметру замковых защелок в выдвинутом положении. Пружина 14 до соединения охватываемой и охватывающей частей толкает стопорную втулку 10 к замковым защелкам 11. Два контрольных болта 15 с пружиной 16 предварительного напряжения до соединения охватываемой и охватывающей частей 2, 5 имеет внешние концы, выдвинутые из кожуха 8. При соединении охватываемой и охватывающей частей 2, 5 соединительное устройство 1 должно автоматически запираться, когда втулка 10 проталкивается в стопорную втулку 13 хвостовиком 3, после чего замковые защелки 11 вталкиваются в пазы 4 хвостовика, стопорная втулка вталкивается вверх за замковые защелки 11, запирая замковые защелки 11, после чего контрольные болты 15 при нахождении стопорной втулки в запирающее положение должны выталкиваться в отверстие 17 в стопорной втулке, для подтверждения при этом правильного запирания.

Отдельно на фиг. 1 более подробно показаны контрольный болт 15 и пружина 16 предварительного напряжения в большем масштабе.

Показано, как пружина 16 удерживается между утолщением болта и замковым средством, прикрепленным на резьбе или другим образом к кожуху.

В результате конструктивного решения, включающего в себя предварительное напряжение пружинами или другими упругими элементами, последовательность запирания и подтверждения начинается автоматически после проталкивания вниз в стопорную втулку 13 втулки 10 удержания открытого положения. Запирание начинается автоматически посредством соединения охватываемой и охватывающей частей без каких-либо других манипуляций, кроме установки соединительных частей вместе.

На фиг. 2-5 проиллюстрирована последовательность запирания. На фиг. 2 хвостовик 3 охватываемой части 2 частично введен в приемное гнездо 7 охватывающей части 5, так что хвостовик 3 упирается во втулку 10 удержания открытого положения. На фиг. 3 показано соединительное устройство после того, как хвостовик 3 посредством соединения охватываемой и охватывающей частей протолкнул втулку 10 удержания открытого положения вниз в стопорную втулку 13, и замковые защелки 11 с помощью пружины 12 предварительного напряжения приведены во взаимодействие с блокирующими пазами 4 хвостовика, но до того, как стопорная втулка 13 вытолкнута вверх. На фиг. 4 показано соединение после того, как стопорная втулка 13 с помощью пружины 14 предварительного напряжения вытолкнута вверх за замковые защелки 11 для запирания, тем самым замковых защелок 11, но до выталкивания контрольных болтов 15 в стопорную втулку. На фиг. 5 показано соединительное устройство, готовое к работе, поскольку контрольные болты 15 уже вытолкнуты в отверстия 17 в стопорной втулке 13 пружиной 16 предварительного напряжения, что подтверждает правильное соединение и запирание.

На фиг. 6 показано разъединение соединительного устройства посредством спуска вниз шара 19 по гибкой насосно-компрессорной трубе, когда шар 19 упирается в седло 18 в стопорной втулке 13, после чего в результате приложения давления в гибкой насосно-компрессорной трубе к шару стопорная втулка проталкивается назад в свое нижнее положение, чтобы охватываемую часть можно было вытянуть из охватывающей части посредством осевого растяжения. Шар 19 должен оставаться внизу в охватывающей части 5 после разъединения и затем извлекается вместе с охватывающей частью 5. Вместе с тем можно модифицировать стопорную втулку со смещаемым расширением в сторону к охватываемой части 3, имеющей седло для шара, чтобы шар оставался в конце охватываемой части 3 и мог подниматься на поверхность.

На фиг. 7 показан альтернативный способ разъединения, при котором давление Р прилагается через отверстие в кожухе 8 вблизи контрольного болта 15 для создания давления в поршневой камере, образованной между стопорной втулкой 13 и кожухом 8, для смещения тем самым стопорной втулки 13 в положение с открытыми замковыми защелками 11.

Средства смещения или предварительного напряжения могут отличаться от вышеописанного, например можно разместить пружины в канавках отличающейся формы или пружины можно заменить упругими элементами иного типа. Также контрольные болты могут размещаться по-другому, например выше на стопорной втулке, если расширена наиболее широкая часть стопорной втулки.

Если разъединение соединительного устройства осуществляется на поверхности, контрольные болты можно вытягивать заранее. При скважинном разъединении (в стволе скважины) контрольные болты должны разрушаться срезом, смещением стопорной втулки, после чего охватываемая и охватывающая части можно разъединить осевым растяжением.

Соединительное устройство может соединяться на поверхности или в скважине. При соединении в скважине правильное запирание может подтверждаться испытанием на растяжение. Вместе с тем при соединении в скважине может быть предпочтительным модифицирование контрольного болта сцеплени

- 3 014221 ем упомянутого болта с передатчиком положения со считыванием на поверхности для обеспечения возможности подтверждения правильного соединения и запирания с поверхности также без испытания на растяжение.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Соединительное устройство (1) для соединения и разъединения скважинного оборудования, содержащее охватываемую часть (2), имеющую хвостовик (3) конической формы с блокирующими канавками (4) и расположенную на конце гибкой насосно-компрессорной трубы, и охватывающую часть (5), содержащую приемное гнездо (7) конической формы, расположенное в верхнем конце и приспособленное для размещения хвостовика (6) охватываемой части, и кожух (8), составляющий внешнюю часть охватывающей части от приемного гнезда до нижнего конца (9), отличающееся тем, что охватывающая часть дополнительно содержит втулку (10) удержания открытого положения в кожухе вблизи верхнего конца, примыкающую снизу к приемному гнезду, способную смещаться по оси в кожухе в направлении к нижнему концу и имеющую внутренний диаметр меньше приемного гнезда, замковые защелки (11) со смещающим средством (12), толкающим замковые защелки радиально внутрь, расположенные между кожухом и втулкой удержания открытого положения, стопорную втулку (13) со смещающим средством (14), толкающим стопорную втулку к верхнему концу, способную смещаться по оси в кожухе под замковыми защелками, с внутренним диаметром вблизи верхнего конца, достаточным для размещения втулки удержания открытого положения и внешним диаметром, меньшим или равным замковым защелкам в выдвинутом положении, контрольный болт (15) со смещающим средством (16), толкающим контрольный болт радиально внутрь, при этом контрольный болт до соединения охватываемой и охватывающей частей имеет внешний конец, выступающий из кожуха, так что при соединении охватываемой и охватывающей частей соединительное устройство способно автоматически запираться, при проталкивании втулка (10) удержания открытого положения вталкивается в стопорную втулку (13) хвостовиком, затем замковые защелки (11) способны вталкиваться в пазы (4) хвостовика, затем стопорная втулка способна выталкиваться вверх за замковые защелки, запирая замковые защелки, затем контрольный болт при нахождении стопорной втулки в запирающем положении способен выталкиваться в соответствующее отверстие (17) в стопорной втулке, тем самым подтверждая правильное запирание.
2. Соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит несколько контрольных болтов (15) с пружиной (16) предварительного напряжения.
3. Сцепляющее устройство по п.1, отличающееся тем, что стопорная втулка (13) содержит седло (18) для приема шара (19), спускаемого по гибкой насосно-компрессорной трубе для открытия соединительного устройства посредством приложения давления через гибкую насосно-компрессорную трубу при установке шара с уплотнением на седло.
4. Соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что блокирующие пазы (4) и замковые защелки (11) имеют осевые поверхности, расположенные под углом менее 90° к продольной оси соединительного устройства для обеспечения возможности разъединения охватываемой и охватывающей частей путем осевого растяжения при нахождении стопорной втулки в нижнем положении.
5. Соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что смещающие средства (12, 14, 16) выполнены в виде пружин.
6. Соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что охватывающая часть содержит ввод в кожух, способный открываться для нагнетания текучей среды под давлением для открытия соединительного устройства.