RU2086751C1

RU2086751C1 - External tubing grab

Info

Publication number: RU2086751C1
Application number: RU95106174A
Authority: RU
Inventors: Ю.Г. Вагапов; С.Ю. Вагапов; Г.Г. Ишбаев; Х.И. Акчурин
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Азимут"
Priority date: 1995-04-19
Filing date: 1995-04-19
Publication date: 1997-08-10
Also published as: RU95106174A

Abstract

FIELD: oil and gas production industry. SUBSTANCE: this is used in routine and overhaul repair of wells. External tubing grab has body with openings in which seated are wings of spring-loaded collet, and collet rotation mechanism. This mechanism is made in the form of bush which is rigidly connected with collet and wings and located in body between collet and spring. Made in outer surface of bush are slots with bevelled protrusions. Seated in them is screw rigidly connected with body. Pitch of rotation mechanism is equal to half angle between openings. EFFECT: high efficiency. 5 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к ловильному инструменту для капитального и текущего ремонта скважин. The invention relates to the oil industry, in particular to a fishing tool for overhaul and maintenance of wells.

Известны наружные труболовки, включающие корпус со спиральной конической внутренней поверхностью, в котором установлен захватный элемент, наружная поверхность которого имеет такую же спиральную коническую поверхность, а внутренняя поверхность снабжена насечками. В указанных труболовках захват ловильной трубы производится за счет заклинивания захватного элемента между конической спиральной внутренней поверхностью корпуса и наружной цилиндрической поверхностью трубы или ее муфты. Outer tubes are known including a housing with a spiral conical inner surface, in which a gripping element is installed, the outer surface of which has the same spiral conical surface, and the inner surface is provided with notches. In these tubes, the capture of the fishing pipe is carried out by jamming the gripping element between the conical spiral inner surface of the housing and the outer cylindrical surface of the pipe or its sleeve.

Однако указанные устройства имеют недостаточную надежность. Так, они ненадежны в случаях загрязнения скважин и ловимой поверхности различными отложениями окалиной, парафином и смолами, особенно при наличии в скважине отложения солей, выпадающих из ее продукции, т.к. указанные отложения нарушают прочность сцепления ловимой поверхности с захватным элементом, препятствуя надежному контакту между ними. However, these devices have insufficient reliability. So, they are unreliable in cases of contamination of wells and the catching surface with various deposits of scale, paraffin and resins, especially in the presence of deposits of salts falling out of its production in the well, because these deposits violate the adhesion of the catching surface to the gripping element, preventing reliable contact between them.

Другим недостатком указанной конструкции труболовки является недостаточная надежность захвата, вызванная большой чувствительностью клинового захватного механизма к отложениям от номинального размера ловимой трубы. Как показывает промысловая практика, ловимый конец трубы вследствие износа, смятия, вздутия, может существенно отличаться от номинальных размеров, в результате чего при приложении осевой нагрузки наблюдается его проскальзывание относительно захватного элемента. Another disadvantage of this design of the tube is the lack of grip reliability caused by the high sensitivity of the wedge gripping mechanism to deposits from the nominal size of the caught pipe. As field practice shows, the catchable end of the pipe due to wear, collapse, and swelling can differ significantly from the nominal dimensions, as a result of which axial loading causes its slippage relative to the gripping element.

Еще одним существенным недостатком известного устройства является сложность приемов работы с ним в скважинных условиях, что, в частности, заключается в том, что для заклинивания и расклинивания /захвата и освобождения ловимой трубы/ необходимо производить удары рабочей колонной вверх или вниз соответственно, а также осуществлять поворот рабочей колонны. Указанные операции в глубоких и наклонных скважинах трудно контролируются и выполняются, поэтому указанные ударные нагрузки рекомендуется выполнять с помощью яссов, установленных специально для этих целей на рабочей колонне, что в свою очередь усложняет конструкцию рабочей колонны. Another significant drawback of the known device is the complexity of the methods of working with it in borehole conditions, which, in particular, consists in the fact that for jamming and wedging / grabbing and releasing the catch pipe / it is necessary to strike the working column up or down, respectively, and also rotation of the working column. The indicated operations in deep and deviated wells are difficult to control and are carried out; therefore, it is recommended to perform the indicated shock loads with the help of jars installed specially for these purposes on the working string, which in turn complicates the design of the working string.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату является ловитель, содержащий корпус, переводник и цангу, причем корпус выполнен с боковыми окнами, в которых размещены перья цанги. The closest in technical essence and the achieved result is a catcher containing a housing, sub and collets, moreover, the housing is made with side windows in which the feathers of the collets are placed.

Захват ловимой трубы в данной конструкции осуществляется удержанием за торец муфты или за высадку тела трубы /если трубы равнопрочные, с высадкой наружу/. Такой принцип захвата делает его малочувствительным к загруженности ловимой поверхности трубы и к отклонениям от номинального радиального размера ловимой трубы, что делает захват более надежным. Если в случае, когда верхний конец оканчивается, например, ниппелем, а не муфтой, то можно заловить колонну путем пропуска верхней трубы в рабочую колонну и захвата следующей муфты. Таким образом, этот тип захвата можно рассматривать как не зависящий от того, чем заканчивается верхний конец ловимой трубы /как и у аналога/ ниппелем или муфтой. The capture of the caught pipe in this design is carried out by holding the end face of the coupling or by disembarking the body of the pipe / if the pipes are equally strong, with the landing outside /. This principle of capture makes it insensitive to the congestion of the caught surface of the pipe and to deviations from the nominal radial size of the captured pipe, which makes the capture more reliable. If in the case when the upper end ends, for example, with a nipple, and not with a sleeve, then you can fill the column by passing the top pipe into the working column and capturing the next sleeve. Thus, this type of gripping can be considered as independent of what the upper end of the catch pipe ends with / as with the analogue / with a nipple or coupling.

Несмотря на указанные преимущества прототипа, ему присущи и определенные недостатки. Так, например, конструкция не позволяет осуществлять освобождение ловимой колонны, что часто является нежелательным в нефтепромысловой практике. Despite these advantages of the prototype, it also has certain disadvantages. So, for example, the design does not allow the release of the fishing column, which is often undesirable in oilfield practice.

Применение для этих целей известных конструкций и приемов освобождения нежелательно, т.к. они обладают существенными недостатками. Так, например, в случае с аналогами, как уже указывалось, необходимо прилагать резкое динамическое нагружение рабочей колонны, в результате чего возникает необходимость применения для этих целей яссов. В других случаях возникает необходимость вращения рабочей колонны, что так же нежелательно с точки зрения контроля над этой операцией, т.к. при работе в наклонно-направленных скважинах, да и в вертикальных тоже, но в меньшей степени, для сдвига механизма освобождения на некоторый требуемый угол в месте ловли и освобождения, верхнюю часть колонны необходимо повернуть на гораздо больший угол или даже на несколько оборотов. The use of known constructions and methods of release for these purposes is undesirable, because they have significant disadvantages. So, for example, in the case of analogues, as already indicated, it is necessary to apply a sharp dynamic loading of the working column, as a result of which there is a need to use jars for these purposes. In other cases, it becomes necessary to rotate the working column, which is also undesirable from the point of view of control over this operation, because when working in directional wells, and in vertical ones too, but to a lesser extent, in order to shift the release mechanism by a certain required angle at the place of fishing and release, the upper part of the string must be turned at a much larger angle or even several turns.

В виду влияния на этот процесс множества факторов, таких как жесткость колонны, профиль ствола скважины, сил трения и т.д. этот процесс трудно контролируемый и трудно управляемый. In view of the influence of many factors on this process, such as string rigidity, wellbore profile, friction forces, etc. this process is difficult to control and difficult to control.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей труболовки путем выполнения ее освобождающегося типа, причем механизм освобождения не требует приложения динамических ударов и поворота рабочей колонны. The aim of the invention is to expand the functionality of the tube by performing its freed type, and the release mechanism does not require the application of dynamic impacts and rotation of the working column.

Указанная цель достигается тем, что труболовка снабжена шаговым механизмом вращения цанги, выполненным в виде жестко связанной с цангой и перьями и расположенной в корпусе между цангой и пружиной втулки, на наружной поверхности которой выполнены пазы с выступами со скосами, в которых размещены винт, жестко связанный с корпусом, причем шаг механизма вращения составляет половину угла между окнами. This goal is achieved by the fact that the tube is equipped with a step mechanism of rotation of the collet, made in the form of a rigidly connected with a collet and feathers and located in the housing between the collet and the spring of the sleeve, on the outer surface of which there are grooves with protrusions with bevels, in which a screw is rigidly connected with the case, and the step of the rotation mechanism is half the angle between the windows.

Проведен анализ на соответствие предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень". The analysis of the compliance of the proposed technical solution with the criterion of "inventive step".

Выполнение труболовки с шаговым механизмом вращения втулкой со скосами, позволили получить новое свойство, не присущее другим существующим техническим решениям, а именно, существенно упростить процесс освобождения и захвата ловимой колонны, т. е. проводить его без вращения колонны, без ударов, без применения яссов, т. е. трудно контролируемых операций, особенно в наклонно-направленных скважин. The implementation of the tube with a stepping mechanism of rotation of the sleeve with bevels made it possible to obtain a new property that is not inherent in other existing technical solutions, namely, to significantly simplify the process of releasing and capturing the trapped column, i.e., to carry it out without rotating the column, without shock, without using jars , i.e. difficult to control operations, especially in directional wells.

С другой стороны авторами не известны больше технические решения /кроме прототипа/, где захват устройства для ловли труб и штанг осуществлялся бы захватом под муфту. Подобное выполнение захвата придает техническому решению новое свойство, не присущее другим подобным объектам свойство малочувствительности и загрязненности ловимой поверхности трубы, и увеличения грузоподъемности устройства, т.к. в этом случае материал работает на смятие. On the other hand, the authors are no longer aware of technical solutions (except for the prototype), where the capture of the device for catching pipes and rods would be carried out by the capture under the coupling. Such a capture gives the technical solution a new property that is not inherent in other similar objects, the property of low sensitivity and contamination of the catching surface of the pipe, and increase the carrying capacity of the device, because in this case, the material works on crushing.

На фиг.1 изображена труболовка наружная, в транспортном положении, продольный разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 сечение В-В на фиг. 1; на фиг.4 вид по стрелке С на фиг.1, после захвата ловимой трубы; на фиг.5 развертка пазов шагового механизма поворота цанги, механизма захвата - освобождения. Figure 1 shows the outer tube, in the transport position, a longitudinal section; figure 2 section aa in figure 1; FIG. 3, section BB in FIG. one; figure 4 is a view along arrow C in figure 1, after the capture of the catch pipe; figure 5 scan of the grooves of the stepping mechanism of rotation of the collet, the gripping mechanism - release.

Труболовка наружная состоит из корпуса 1, в котором установлена подвижная цанга 2 с перьями 3, жестко связанная с втулкой 4 механизма захвата - освобождения. В свою очередь втулка 4 подпружинена относительно корпуса 1 с помощью пружины 5. В нижней части корпуса 1 выполнены окна 6, между которыми размещены упорные борты 7. На наружной поверхности втулки 4 выполнены пазы 8, с которыми взаимодействует винт 9, жестко связанный с корпусом 1. Верхние и нижние пазы 8 смещены относительно друг друга в вертикальной плоскости, причем конусы выступов 10 между пазами 8 выполнены со скосами 11. Труболовка опускается в скважину на колонне рабочих труб 12. При этом в транспортном положении перья 3 цанги 2, расположены в окнах 6 корпуса 1, благодаря чему муфта 13 ловимой колонны 14 беспрепятственно входит во внутреннюю полость корпуса 1 труболовки. При дальнейшем движении труболовки вниз, верхний торец муфты 13, упираясь в цангу 2, сжимает пружину 5 и перемещает перья 3 цанги 2 выше буртов 7. При этом перья 3 выпрямляются в пределах упругой деформации и входят во внутреннюю полость корпуса 1, сжимаясь в радиальном направлении и обеспечивая последующий захват ловимой колонны выступами "а" под нижний торец муфты. Вместе с перьями 3 и цанги 2 вверх относительно корпуса 1 движется и втулка 4 механизмаx захвата-освобождения. При этом, штифт 9 попадает из верхнего паза 8 в соответствующий нижний паз, причем при прохождении через соответствующий скос 11 происходит поворот втулки 4 относительно корпуса 1 на угол α/4 Дальнейшее движение труболовки вниз относительно ловимой колонны 14 ограничивается моментом упора поверхности C втулки 4 с поверхностью g корпуса 1, чем предотвращается возможность срезания винта 9 от веса рабочей колоны 12. После упора поверхности g с поверхностью C, что отмечается на поверхности уменьшением нагрузки на элеваторе, приподнимают рабочую колонну 12 вверх. При этом корпус 1 начинает двигаться вверх относительно втулки 4. Далее аналогично предыдущему этапу, винт 9 также перемещается, но уже вверх, т. е. наоборот, попадает из нижнего паза 8 в соответствующий верхний паз 8, так же с поворотом на α/4 Таким образом, в процессе движения рабочей колонны 12 вниз до упора и затем вверх, втулка 4, а с нею и цанга 2 с перьями 3 поворачивается на угол α/2
Следовательно, в корпусе 1 перья 3 становятся между окнами 6 выше буртов 7. При последующем движении корпуса 1 вверх, перья 3 поверхностью "б" упираются в упорные бурты 7, а поверхностью "а" подводятся под нижний торец муфты 13 ловимой колонны 14. В последующем, при подъеме колонны 14, растягивающее усилие от рабочей колонны 12 передается нижнему торцу муфты 13 через бурт 7 корпуса 1 и соответствующие поверхности "а" и "б" цанг 3.The outer tube consists of a housing 1, in which a movable collet 2 with feathers 3 is installed, rigidly connected to the sleeve 4 of the gripping - releasing mechanism. In turn, the sleeve 4 is spring-loaded with respect to the housing 1 by means of a spring 5. In the lower part of the housing 1 there are windows 6, between which the stop flanges are placed 7. On the outer surface of the sleeve 4 there are grooves 8, with which a screw 9 is connected, rigidly connected to the housing 1 The upper and lower grooves 8 are offset relative to each other in a vertical plane, and the cones of the protrusions 10 between the grooves 8 are made with bevels 11. The tube is lowered into the well on the column of working pipes 12. In this transport position feathers 3 collet 2 are located in approx nah 6 of the housing 1, so that the clutch 13 of the fishing column 14 freely enters the internal cavity of the housing 1 of the tube. With further movement of the tube down, the upper end of the sleeve 13, abutting the collet 2, compresses the spring 5 and moves the feathers 3 of the collet 2 above the shoulders 7. In this case, the feathers 3 are straightened within the elastic deformation and enter the inner cavity of the housing 1, compressing in the radial direction and providing the subsequent capture of the fishing column by the protrusions "a" under the lower end of the coupling. Together with the feathers 3 and the collet 2, the sleeve 4 of the gripping-releasing mechanism moves upward relative to the housing 1. In this case, the pin 9 enters from the upper groove 8 into the corresponding lower groove, and when passing through the corresponding bevel 11, the sleeve 4 rotates relative to the housing 1 by an angle α / 4. Further downward movement of the tube relative to the catch column 14 is limited by the moment of abutment of the surface C of the sleeve 4 s surface g of the housing 1, thereby preventing the possibility of cutting the screw 9 from the weight of the working column 12. After abutting the surface g with surface C, which is noted on the surface by reducing the load on the elevator, raise the working ring Well 12 upward. In this case, the housing 1 begins to move upward relative to the sleeve 4. Then, similarly to the previous step, the screw 9 also moves, but already upwards, that is, on the contrary, it falls from the lower groove 8 into the corresponding upper groove 8, also with rotation by α / 4 Thus, in the process of movement of the working column 12 down to the stop and then up, the sleeve 4, and with it the collet 2 with feathers 3 is rotated through an angle α / 2
Consequently, in case 1, feathers 3 become between the windows 6 above the shoulders 7. With the subsequent movement of the housing 1 upward, the feathers 3 surface “b” abut against the stop collars 7, and surface “a” are brought under the lower end of the coupling 13 of the fishing column 14. B subsequently, when lifting the column 14, the tensile force from the working column 12 is transmitted to the lower end of the coupling 13 through the shoulder 7 of the housing 1 and the corresponding surfaces "a" and "b" of the collet 3.

В случае, когда необходимо освободить колонну ловильных труб 14, производиться небольшое опускание колонны 12 вниз, а затем подъем вверх. При этом, аналогично предыдущему описанному процессу произойдет проворот втулки 4 и цанги 2 с перьями 3 относительно корпуса 1 на угол α/2 При последующем подъеме рабочей колонны 12 вверх перья 3 уже попадают в окна 6 корпуса 1 и, тем самым, открывается беспрепятственный выход муфты 13 ловимой колонны 14 из корпуса 1 происходит освобождение колонны 14. In the case when it is necessary to free the column of fishing pipes 14, a small lowering of the column 12 down, and then rise up. In this case, similarly to the previous described process, the sleeve 4 and the collet 2 with feathers 3 will rotate with feathers 3 relative to the housing 1 by an angle α / 2. When the working column 12 is subsequently raised upward, the feathers 3 already fall into the windows 6 of the housing 1 and, thus, an unhindered output of the coupling opens 13 catch column 14 from the housing 1 is the release of the column 14.

В изобретении существенно повышается надежность захвата ловимой колонны 14, т.к. захват осуществляется под торец муфты 13. В случае же, если верхний конец ловимой колонны 14 оканчивается ниппелем, то верхний конец /ниппельный конец/ можно пропустить через внутренний проход труболовки во внутреннюю полость рабочей колонны 12 до тех пор, пока в цангу 2 не упрется уже следующая муфта. Т. е. изобретение позволяет ловить трубы независимо от того, какой верхний конец ловимой колонны 14 ниппель или муфта, лишь бы колонна 14 была муфтовой или не с высадкой наружу. The invention significantly increases the reliability of the capture of the catch column 14, because the grip is carried out under the end of the sleeve 13. If the upper end of the catch column 14 ends with a nipple, then the upper end / nipple end / can be passed through the inner passage of the tube into the internal cavity of the working column 12 until it rests against the collet 2 next clutch. That is, the invention allows you to catch pipes regardless of what the upper end of the catch column 14 is a nipple or sleeve, if only the column 14 is sleeve or not with the landing out.

По нашим расчетам, грузоподъемность подобного типа труболовок будет существенно выше в сравнении с известными, т.к. материал в этом случае работает на растяжение и смятие /бурты 7, поверхности "а" и "б" и нижний торец муфты 13/, как и у захвата элеватора /без расклинивающих напряжений/. According to our calculations, the carrying capacity of this type of tubing will be significantly higher in comparison with the known ones, as the material in this case works in tension and collapse / collars 7, surfaces "a" and "b" and the lower end of the coupling 13 /, as with the elevator grip / without wedging stresses /.

Преимущественная область применения описанной труболовки применение и извлечение насосно-компрессорных труб, находящихся в глубоких и искривленных скважинах, ловильные работы в которых осложнены коррозией, отложениями солей, парафинов и т.д. The preferred field of application of the described tubing is the use and extraction of tubing located in deep and curved wells, fishing operations in which are complicated by corrosion, deposits of salts, paraffins, etc.

Claims

An outer tube containing a housing with windows, a spring-loaded pin, the feathers of which are placed in the windows of the housing, characterized in that it is equipped with a step mechanism of rotation of the collet, made in the form of rigidly connected to the collet and feathers and located in the housing between the collet and the sleeve spring, on the outer the surface of which is made with grooves with protrusions with bevels, in which a screw is placed rigidly connected to the housing, the step of the rotation mechanism being half the angle between the windows.