RU223186U1 - Гидравлический якорь - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может использоваться для пакеров, уплотнительных патрубков при строительстве и эксплуатации скважин. Техническим результатом является повышение надежности оборудования при строительстве и эксплуатации скважин. Гидравлический якорь содержит корпус, рифленые плашки, удерживающую планку в пазу корпуса. Корпус имеет выемки под рифленые плашки, рифленые плашки подпружинены и выполнены с возможностью прижимания к стенке обсадной колонны от гидравлического давления внутри корпуса и возвращения их в транспортное положение под действием пружин при отключении гидравлического давления. Удерживающая планка выполнена с возможностью ограничения перемещения рифленых плашек в выемках корпуса. Каждый из концов удерживающей планки выполнен в виде ступеньки, закрепленной в пазу корпуса с помощью упорного кольца, расположенного поверх указанной ступеньки в пазу, образованном между корпусом и удерживающей планкой. 4 ил.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может использоваться для пакеров, уплотнительных патрубков при строительстве и эксплуатации скважин.

Уровень техники.

Известен гидромеханический пакер по патенту РФ на полезную модель №78515 (опуб. 27.11.2008). Гидромеханический пакер, включает ствол с радиальным каналом и размещенные на нем байпас с уплотнительным кольцом и кольцевой проточкой, клапан разобщения внутренней и наружной полостей пакера, содержащий корпус, перепускную втулку с уплотнительным кольцом, блок гидравлического якоря с пружинами, пакерующий узел с уплотнительными элементами и связанный с ним посадочный узел, включающий соединительный корпус с защитной гайкой, блок механического якоря с пружинами, отличающийся тем, что перепускная втулка клапана разобщения внутренней и наружной полостей пакера выполнена ступенчатой, с выступом, выходящим за корпус клапана разобщения и заходящим в кольцевую проточку корпуса байпаса, и снабжена срединным упором на корпус гидравлического якоря, при этом длина выступа перепускной втулки клапана разобщения внутренней и наружной полостей пакера соразмерна длине кольцевой проточки в корпусе байпаса, в посадочном узле защитная гайка выполнена с наружной резьбой и ввинчена в соединительный корпус посадочного узла с ответной резьбой, который выполнен с равномерным по длине диаметром, а пружины гидравлического якоря и механического якоря изготовлены из коррозионно-стойкого металла, например бронзы, нержавеющей стали, титана. Недостатком пакера является возможность вылетания крепежных винтов.

Известен пакер гидромеханический по патенту на изобретение РФ №2370628 (опуб. 20.10.2009). Изобретение относится к скважинной разработке и эксплуатации многопластовых месторождений углеводородов, в частности к технологии и технике одновременно - раздельной эксплуатации нескольких эксплуатационных объектов одной скважиной, и может быть использовано для выполнения капитального ремонта скважин, например, для проведения гидравлического разрыва пластов, эксплуатируемых одной скважиной. Пакер гидромеханический для спуска в скважину на колонне насосно-компрессорных труб включает ствол, выполненный в виде двух труб, уплотнительные элементы с нажимным устройством, верхний якорь с гидравлическим приводом, нижний якорь с механическим приводом, соединенные друг с другом посредством байонетного соединения. Оно состоит из находящейся в верхней части пакера втулки с прорезями, выполненными с возможностью размещения в них и взаимодействия с их поверхностями пальцев, расположенных на втулке, находящейся в нижней части пакера. На боковой поверхности верхней втулки выполнены два фигурных, смещенных относительно друг друга на 180°, паза, верхняя часть которых сопряжена с вырезом. Развертка каждого из пазов на плоскость представляет рабочую поверхность для направления пальца в упомянутый вырез, расположенную под острым углом к плоскости поперечного сечения, сопряженную с продольным вырезом. Его нижняя рабочая поверхность выполнена под углом к плоскости поперечного сечения пакера, равным углу трения пары металлов, из которых выполнены взаимодействующие детали, причем упомянутый угол ориентирован против часовой стрелки в случае левостороннего выполнения деталей пакера. Недостатком является возможность вылетания крепежных винтов.

Известен пакер гидравлический по патенту РФ на полезную модель №68055 (опуб. 10.11.2007). Пакер гидравлический включает полый ствол с кольцевой канавкой и рядом радиальных отверстий, уплотнительный элемент, втулку-толкатель с радиальными отверстиями и кулачками в них, конус, соединенный с втулкой-толкателем срезными винтами, цилиндр, плашкодержатель с плашками, закрепленный на стволе срезными винтами, храповик для фиксации втулки-толкателя относительно конуса, стопорное кольцо, муфту с седлом и шаром, отличающийся тем, что он снабжен гидравлическим якорем, соединенным с верхней частью ствола, с подпружиненными в радиальном направлении и сообщающимися с внутренней полостью ствола цилиндрическими шлипсами, установленной на стволе обечайкой с наружным кольцевым выступом, верхней упорной гайкой, закрепленной на якоре, с внутренним кольцевым выступом, охватывающим наружный кольцевой выступ обечайки и фиксирующим ее от осевых перемещений, нижней упорной гайкой с внутренним кольцевым выступом, закрепленной на втулке-толкателе, при этом уплотнительный элемент размещен на обечайке между верхней и нижней упорными гайками, а стопорное кольцо закреплено на обечайке с возможностью взаимодействия с внутренним кольцевым выступом нижней упорной гайки. Обечайка установлена на стволе с возможностью осевого перемещения относительно верхней упорной гайки и ствола. В стволе и в верхней упорной гайке в зоне кольцевого выступа обечайки выполнены радиальные отверстия с возможностью сообщения между собой. Пакер гидравлический включает полый ствол с кольцевой канавкой и рядом радиальных отверстий, уплотнительный элемент, втулку-толкатель с радиальными отверстиями и кулачками в них, конус, соединенный с втулкой-толкателем срезными винтами, цилиндр, плашкодержатель с плашками, закрепленный на стволе срезными винтами, храповик для фиксации втулки-толкателя относительно конуса, стопорное кольцо, муфту с седлом и шаром, отличающийся тем, что он снабжен гидравлическим якорем со ступенчатым корпусом, в большей ступени которого размещены подпружиненные в радиальном направлении и сообщающиеся с внутренней полостью ствола цилиндрические шлипсы, а меньшая ступень соединена с верхней частью ствола, нижней упорной гайкой с внутренним кольцевым выступом, закрепленной на втулке-толкателе, при этом уплотнительный элемент размещен на меньшей ступени корпуса якоря, а стопорное кольцо закреплено в нижней части меньшей ступени якоря с возможностью взаимодействия с внутренним кольцевым выступом нижней упорной гайки. Недостатком является низкая надежность гидравлического якоря пакера и возможность вылетания крепежных винтов.

Известно устройство для герметизации межтрубного пространства пакер по патенту РФ на полезную модель №92460 (опуб. 20.03.2010). Устройство для герметизации межтрубного пространства скважины, включает функционально раздельные узлы: байпасный узел, состоящий из установочного переводника, закрепленного на полом штоке, перепускного плунжера, размещенного внутри корпуса разобщающего клапана, кольцевого резинового уплотнителя, расположенного в кольцевой проточке корпуса байпаса, перепускной ступенчатой втулки, расположенной в корпусе разобщающего клапана; гидроякорный узел, состоящий из корпуса, внутри которого размещены цилиндрические пружины, гидроплашки и гидропоршни; узел герметизации, состоящий из герметизирующих элементов с проставочными кольцами; посадочный узел с механическим якорем, состоящий из корпуса посадочного узла, внутри которого размещена цанга, удерживающая полый шток (в транспортном положении), а в нижней части корпуса закреплен конус, ниже размещен механический якорь, снабженный плашками и фрикционными планками, равномерно распределенными по окружности, байонет посредством стопора соединен с переводником, детали и узлы устройства соединены резьбами. Байпасный узел устройства содержит фторопластовое кольцо и кольцевой резиновый уплотнитель, размещенные в кольцевой канавке полого штока, закрытых сверху цилиндрической поверхностью корпуса разобщающего клапана. Недостатком является сложность технического и возможность вылетания крепежных винтов манжетами и проставочными кольцами, подвижно закрепленными на стволе пакера, и механический якорь, отличающийся тем, что корпус гидравлического якоря снабжен вкладышем с радиальными отверстиями и узлом разобщения полости колонны труб и затрубного пространства, содержащим кольцевую проточку, выполненную с внутренней стороны корпуса, и сквозные отверстия в корпусе. Вкладыш снабжен дополнительными радиальными отверстиями, выполненными напротив кольцевой проточки узла разобщения. На внешней поверхности вкладыша выполнены каналы, соединяющие полости между вкладышем и поршнями с кольцевой проточкой. Сквозные отверстия в корпусе выполнены от кольцевой проточки до торцевой поверхности, обращенной к пакерующему узлу. Сквозные отверстия в корпусе выполнены от кольцевой проточки до внешней поверхности, а нажимное кольцо пакерующего узла содержит борт, выполненный с возможностью перекрывания сквозных отверстий. Недостатком полезной модели является низкая надежность гидравлического якоря пакера и возможность вылетания крепежных винтов.

Известна полезная модель на гидравлический якорь пакера, патент №116178 (опуб. 20.05.2012). Гидравлический якорь пакера включает корпус с отверстиями в которых установлены поршни с рифленой наружной поверхностью, подпружиненные пружинами относительно ограничительной планки, установленной в продольном пазу и закрепленной к корпусу винтами. Боковая поверхность поршня выполнена сферической. На сферической поверхности поршня выполнена канавка под уплотнительное кольцо. На поверхности поршня, упирающейся в ограничительную планку выполнены углубления, облегчающие захват поршня съемником. Рифление выполнено перпендикулярно поверхности поршня, упирающейся в ограничительную планку. Рифление выполнено в виде зубьев, причем угол наклона поверхности с нижней стороны зуба меньше, чем с верхней. На поверхности поршня, упирающейся в ограничительную планку выполнены несквозные отверстия направляющие пружины. Недостатком полезной модели является наличие крепежных винтов на ограничительной планке.

Известен гидравлический якорь, раскрытый в CN 217632345, CN 208502725, CN 201269075, RU 2105862 содержащий корпус с выемками под рифленые плашки, удерживающей планки, концы которой закреплены в пазах корпуса с помощью пластины, которая закреплена на корпусе при помощи резьбового соединения.

Известен гидравлический якорь, раскрытый в CN 1465845, содержащий корпус с выемками под рифленые плашки, удерживающей планки, концы которой закреплены в пазах корпуса с помощью пластины, которая закреплена на корпусе при помощи кожуха (3).

Недостатки источников CN 217632345, CN 208502725, CN 201269075, RU 2105862, CN 1465845 является попадание в зазор между корпусом и планкой инородных тел и жидкостей, что приводит к поломкам якоря.

Известен пакер по патенту РФ на полезную модель №92084 (опуб. 10.03.2010), взятый за основной аналог. Пакер, включает ствол и последовательно размещенные на нем гидравлический якорь, содержащий корпус с установленными в нем поршнями, закрепленными планками через пружины, пакерующий узел, выполненный в виде нажимного кольца и конуса с расположенными между ними манжетами и проставочными кольцами, подвижно закрепленными на стволе пакера, и механический якорь, согласно решению корпус гидравлического якоря снабжен вкладышем с радиальными отверстиями и узлом разобщения полости колонны труб и затрубного пространства, содержащим кольцевую проточку, выполненную с внутренней стороны корпуса, и сквозные отверстия в корпусе. Вкладыш снабжен дополнительными радиальными отверстиями, выполненными напротив кольцевой проточки узла разобщения. На внешней поверхности вкладыша выполнены каналы, соединяющие полости между вкладышем и поршнями с кольцевой проточкой. Сквозные отверстия в корпусе выполнены от кольцевой проточки до торцевой поверхности, обращенной к пакерующему узлу. Сквозные отверстия в корпусе выполнены от кольцевой проточки до внешней поверхности, а нажимное кольцо пакерующего узла содержит борт, выполненный с возможностью перекрывания сквозных отверстий.

Недостатком данной полезной модели является то, что у заявленного гидроякоря плашки удерживаются планкой и винтами. Данные винты вылетают при активации гидроякоря в скважине и происходит разрушение оборудования.

Заявленное техническое решение построено на практике использования уже известных гидравлических якорей. Планка, которая фиксирует плашки, крепится к корпусу гидравлического якоря за счет винтов. При спуске в скважину с высокими давлениями и наличиями механических примесей было замечено, что при активации гидравлического якоря происходит вылетания крепежных болтов, что приводит к неработоспособности оборудования.

Раскрытие полезной модели.

Задача, на решение которой направлено данная полезная модель является устранение приведенных выше недостатков оборудования.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение надежности оборудования при строительстве и эксплуатации скважин.

Указанный технический результат достигается за счет того, что гидравлический якорь содержит корпус с выемками под рифленые плашки, удерживающей планки, концы которой закреплены в пазах корпуса с помощью упорного кольца, расположенного в пазах между корпусом и удерживающей планкой. Плашки с рифленой наружной поверхностью предназначены для якорения в стволе скважины, которые подпружинены относительно ограничительной планки. Удерживающая планка установлена в пазе корпуса и закреплена в корпусе без винтов под упорным кольцом, которое не позволяет вылететь планке при активации гидравлического якоря. В корпусе поршня выполнены проточки для установки уплотнительных элементов.

При модернизации гидравлического якоря были убраны крепежные винты, которыми крепилась планка. Планка держится в упорном кольце.

Полезная модель поясняется чертежами:

Фиг. 1 - Гидравлический якорь с продольным разрезом;

Фиг. 2 и Фиг. 3 - Гидравлический якорь с поперечным разрезом;

Фиг. 4 - Увеличенное изображение расположения фиксирующего и уплотнительного кольца.

На фигурах цифрами обозначены следующие конструктивные элементы:

1 - Гайка; 2 - Удерживающая планка; 3 - Кольцо упорное; 4 - Кольцо фиксирующее; 5 - Кольцо уплотнительное; 6 - Винт стопорный; 7 - Винт; 8 - Плашка; 9 - Кольцо фиксирующее; 10 - Кольцо уплотнительное; 11 - Пружина; 12 - Корпус; 13 - Муфта.

Гидравлический якорь состоит из гайки (1), которая крепится к корпусу (12) винтом (7), удерживающей планки (2), муфты (13), которая накручена на корпус. Так же на корпус установлены (12) установлены фиксирующее и уплотнительное кольца (4, 5) и винт стопорный (6) для фиксации муфты (13) с корпусом (12). В корпусе (12) сделаны выемки под рифленые плашки. В плашке (8) сделаны проточки, в которых установлено уплотнительное (10) и фиксирующее (9) кольца, для герметизации при создании гидравлического давления. Удерживающая планка (2) закреплена в пазе корпуса, без использования винтов, а вместо винтов она закреплена с помощью упорного кольца, при этом упорное кольцо (3) установлено в пазе, образованным между корпусом и удерживающей планкой (2), конец которой выполнен в виде ступеньки. Раскрытая выше установка упорного кольца (3) предотвращает попадание инородных тел и жидкостей в зазор, что гарантирует безотказную работу изделия, также обеспечивает качественное крепление планки (2) и высокие прочностные показатели корпуса изделия.

При достижении интервала установки изделия производится повышение гидравлического давления перекрытием внутренней полости хвостовика ниже изделия. Перекрытие осуществляется с помощью пробки или шара. Подаваемое давление передается на плашки (8) через отверстия в корпусе (14) По мере увеличения давления плашки (8) перемещаются радиально, сжимая пружины (11). Перемещение плашек вынуждает их прижиматься к стенке обсадной колонны, происходит якорение. При отключении давления под действием пружин (11) происходит возвращение плашек (8) в транспортное положение.

Применение полезной модели позволяет:

1. Повысить надежность гидравлического якоря пакера.

2. Ликвидировать аварии на скважинах из-за вылетающих фиксирующих болтов.

3. Упростить техническое обслуживание оборудования на роторе буровой.

Claims (1)

1. Гидравлический якорь, содержащий корпус, рифленые плашки, удерживающую планку в пазу корпуса, корпус имеет выемки под рифленые плашки, рифленые плашки подпружинены и выполнены с возможностью прижимания к стенке обсадной колонны от гидравлического давления внутри корпуса и возвращения их в транспортное положение под действием пружин при отключении гидравлического давления, удерживающая планка выполнена с возможностью ограничения перемещения рифленых плашек в выемках корпуса, при этом каждый из концов удерживающей планки выполнен в виде ступеньки, закрепленной в пазу корпуса с помощью упорного кольца, расположенного поверх указанной ступеньки в пазу, образованном между корпусом и удерживающей планкой.