RU223620U1

RU223620U1 - DEVICE FOR MOVEMENT OF CYLINDRICAL CELLS IN PRODUCTION COLUMNS

Info

Publication number: RU223620U1
Application number: RU2023127312U
Authority: RU
Inventors: Богдан Николаевич Власов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОМПАНИЯ "ФИЛЬТР"
Filing date: 2023-10-25
Publication date: 2024-02-26

Abstract

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяной или газовой скважины, и предназначена для перемещения сдвижных гильз внутри добывающей колонны. Техническим результатом заявленного технического решения является увеличение площади пятна контакта между торцевой поверхностью внешнего выступа на сухаре и ответной поверхностью перемещаемой гильзы за счет устройства для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах, характеризующегося тем, что содержит выполненные с возможностью осевого смещения относительно друг друга поршень и шток, на которые установлены пары рычагов, снабженные сухарями с внешними зацепами, характеризующегося тем, что внешняя поверхность зацепов выполнена в форме части цилиндрической поверхности, радиус кривизны которой выполнен равным радиусу окружности описанной вокруг сухарей в раскрытом рабочем положении.The utility model relates to the oil industry, in particular to equipment for operating an oil or gas well, and is designed to move sliding sleeves inside a production string. The technical result of the claimed technical solution is to increase the area of the contact patch between the end surface of the outer protrusion on the block and the mating surface of the moving sleeve due to a device for moving cylindrical sleeves in production columns, characterized in that it contains a piston and a rod made with the possibility of axial displacement relative to each other, on which pairs of levers are installed, equipped with crackers with external hooks, characterized in that the outer surface of the hooks is made in the form of a part of a cylindrical surface, the radius of curvature of which is made equal to the radius of the circle described around the crackers in the open working position.

Description

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяной или газовой скважины и предназначено для перемещения сдвижных гильз внутри добывающей колонны.The utility model relates to the oil industry, in particular to equipment for operating an oil or gas well and is intended for moving sliding sleeves inside the production string.

Наиболее близким по технической сути является «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ГИЛЬЗ В ДОБЫВАЮЩИХ КОЛОННАХ» по патенту на полезную модель №214990, от 27.10.2022, опубликован 23.11.2022, МПК E21B43/00, характеризующегося тем, что содержит трубчатый шток; на шток установлен с возможностью осевого перемещения трубчатый поршень с жестко зафиксированным на его внешней поверхности торцом трубчатой гильзы, в противолежащем конце трубчатой гильзы жестко зафиксирована головка с осевым отверстием, через которое пропущен с возможностью осевого перемещения шток; на штоке выполнено уплотненное утолщение, перекрывающее просвет трубчатой гильзы; между уплотненным утолщением на штоке и поршнем образована кольцеобразная полость, сообщающаяся отверстиями с полостью штока; между уплотненным утолщением на штоке и головкой расположена пружина; на поршне и штоке установлены пары рычагов, снабженные сухарями с внешними зацепами.The closest in technical essence is the “DEVICE FOR MOVEMENT OF CYLINDRICAL CASES IN PRODUCTION COLUMNS” according to utility model patent No. 214990, dated 10/27/2022, published 11/23/2022, IPC E21B43/00, characterized by the fact that it contains a tubular rod; a tubular piston with the end of a tubular sleeve rigidly fixed on its outer surface is mounted on the rod with the possibility of axial movement; at the opposite end of the tubular sleeve there is a head with an axial hole rigidly fixed through which the rod is passed with the possibility of axial movement; the rod has a compacted thickening that covers the lumen of the tubular sleeve; an annular cavity is formed between the compacted thickening on the rod and the piston, which communicates through the holes with the cavity of the rod; a spring is located between the sealed thickening on the rod and the head; Pairs of levers equipped with nuts with external hooks are installed on the piston and rod.

Эксплуатацию известного устройства осуществляют, в том числе, в агрессивной среде, что значительно увеличивает скорость коррозионного разрушения элементов, входящих в его состав. При эксплуатации известного устройства наибольшей нагрузке подвержены торцевые поверхности внешних зацепов, непосредственно контактирующих с ответными поверхностями перемещаемой гильзы. Совокупность приведенных факторов обуславливает усиленный износ и деформацию торцевых поверхностей внешних зацепов. Изменение формы контактных поверхностей влечет за собой уменьшение площади пятна контакта, через которое передается усилие, необходимое для перемещения гильзы. Существенное изменение площади пятна контакта может привести к невозможности осуществления перемещения гильзы. Таким образом, существует объективная необходимость постоянного контроля состояния контактных поверхностей и осуществления периодического технического обслуживания устройства с произведением замены сухарей с износившимися зацепами.The known device is operated, among other things, in an aggressive environment, which significantly increases the rate of corrosion destruction of the elements included in its composition. During operation of the known device, the end surfaces of the external hooks, which are in direct contact with the mating surfaces of the moved sleeve, are subject to the greatest load. The combination of these factors causes increased wear and deformation of the end surfaces of the external hooks. Changing the shape of the contact surfaces entails a reduction in the area of the contact patch through which the force necessary to move the sleeve is transmitted. A significant change in the area of the contact patch may make it impossible to move the sleeve. Thus, there is an objective need to constantly monitor the condition of the contact surfaces and carry out periodic maintenance of the device with the replacement of crackers with worn out hooks.

Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности устройства для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах.The objective of the proposed technical solution is to increase the reliability of the device for moving cylindrical liners in production columns.

Поставленная задача решена за счет устройства для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах, характеризующегося тем, что содержит выполненные с возможностью осевого смещения друг относительно друга поршень и шток, на которые установлены пары рычагов, снабженные сухарями с внешними зацепами, характеризующегося тем, что внешняя поверхность зацепов выполнена в форме части цилиндрической поверхности, радиус кривизны которой выполнен равным радиусу окружности описанной вокруг сухарей в раскрытом рабочем положении.The problem is solved by means of a device for moving cylindrical liners in production columns, characterized in that it contains a piston and a rod made with the possibility of axial displacement relative to each other, on which pairs of levers are installed, equipped with crackers with external hooks, characterized in that the outer surface of the hooks made in the form of a part of a cylindrical surface, the radius of curvature of which is made equal to the radius of the circle circumscribed around the crackers in the open working position.

Суть технического решения иллюстрирована чертежами, где на фиг.1 - разрез устройства для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах в закрытом состоянии, на фиг.2 - устройство для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах в раскрытом состоянии, на фиг.3 - вид спереди устройства для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах, слева - в закрытом транспортном состоянии, справа в раскрытом рабочем состоянии.The essence of the technical solution is illustrated by drawings, where figure 1 is a section of a device for moving cylindrical liners in production columns in a closed state, figure 2 is a device for moving cylindrical liners in production columns in an open state, figure 3 is a front view of the device for moving cylindrical sleeves in production columns, on the left - in a closed transport state, on the right in an open working state.

На фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3 изображены: устройство 1 для перемещения цилиндрических гильз, трубчатый шток 2, трубчатый поршень 3, трубчатая гильза 4, головка 5, уплотненное утолщение 6, кольцеобразная полость 7, отверстия 8, полость 9 штока, пружина 10, рычаги 11, сухари 12, внешние зацепы 13, штуцер 14, цилиндрическая гильза 15.In fig. 1, fig. 2 and fig. 3 shows: device 1 for moving cylindrical sleeves, tubular rod 2, tubular piston 3, tubular sleeve 4, head 5, sealed thickening 6, annular cavity 7, holes 8, rod cavity 9, spring 10, levers 11, crackers 12, external hooks 13, fitting 14, cylindrical sleeve 15.

Устройство для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах выполнено следующим образом.The device for moving cylindrical sleeves in production columns is designed as follows.

Устройство 1 содержит трубчатый шток 2, на котором выполнено уплотненное утолщение 6. Опционально, шток 2 может быть выполнен из нескольких продольно соединяемых частей. На трубчатый шток 2 установлен с возможностью осевого перемещения трубчатый поршень 3. Трубчатый поршень 3 установлен на шток 2 с образованием кольцеобразной полости 7, расположенной между утолщением 6 штока 2 и торцом трубчатого поршня 3. В стенке трубчатого штока 2 выполнены сквозные отверстия 8, через которые кольцеобразная полость 7 сообщается с полостью 9 штока 2. Полость 7 изолирована от внешней среды трубчатой гильзой 4. Один из торцов трубчатой гильзы 4 жестко зафиксирован на внешней поверхности трубчатого поршня 3. Фиксацию трубчатой гильзы 4 относительно поршня 3 осуществляют любым известным из уровня техники способом, например, при помощи сварного или резьбового соединения. Противоположный торец трубчатой гильзы 4 жестко зафиксирован на внешней поверхности головки 5 с осевым отверстием. Фиксацию трубчатой гильзы 4 относительно головки 5 осуществляют любым известным из уровня техники способом, например, при помощи сварного или резьбового соединения. Через осевое отверстие головки 5 пропущен шток 2. Шток 2 расположен в осевом отверстии головки 5 с возможностью своего осевого перемещения. Головка 5 установлена на штоке 2 с образованием кольцеобразной полости между торцом головки 5 и уплотненным утолщением 6 трубчатого штока 2. В полость между утолщением 6 и головкой 5 установлена пружина 10. Жесткость пружины 10 определяет уровень порогового давления рабочей среды в полости 9, при котором устройство 1 принимает раскрытое положение. Утолщение 6 и трубчатый поршень 3 выполнены уплотненными и перекрывающими просвет трубчатой гильзы 4, что позволяет избежать нерегламентированной утечки рабочей среды из кольцеобразной полости 7. На поршне 3 и штоке 2 установлены пары рычагов 11, механически связанные друг с другом посредством сухарей 12. Сухари 12 содержат внешние зацепы 13, предназначенные для контакта с ответной поверхностью перемещаемой гильзы 15. Внешние зацепы 13 ориентированы в направлении от оси устройства 1. Внешняя поверхность зацепов 13 выполнена в форме части цилиндрической поверхности, радиус кривизны которой выполнен равным радиусу окружности описанной вокруг сухарей 12 в раскрытом рабочем положении устройства 1. В свою очередь, радиус окружности описанной вокруг сухарей 12 в раскрытом рабочем положении устройства 1 соответствует радиусу дна кольцеобразной канавки, выполненной с внутренней стороны гильзы 15 и предназначенной для размещения в ней внешних зацепов 13. Соответствие радиуса кривизны внешней поверхности зацепов 13 радиусу дна кольцеобразной канавки в гильзе 15 позволяет обеспечить максимальную площадь пятна контакта между сопрягаемыми элементами. Пары рычагов 11 установлены таким образом, что в закрытом положении устройства 1, при несжатой пружине 10, внешние зацепы 13 не выходят за габариты поперечного сечения трубчатой гильзы 4. Пары рычагов 11 установлены таким образом, что при уменьшении расстояния между осями их крепления к штоку 2 и поршню 3, сухари 12 радиально перемещаются в направлении от оси устройства 1. Опционально, устройство 1 может быть снабжено штуцером 14, установленным в полость 9 штока 2. Диаметр осевого отверстия штуцера 14 определяет, какой необходим расход рабочей среды, для достижения порогового уровня давления в полости 9. Диаметр осевого отверстия штуцера 14 выбирают исходя из характеристик оборудования, установленного на устье скважины.Device 1 contains a tubular rod 2, on which a sealed thickening 6 is made. Optionally, the rod 2 can be made of several longitudinally connected parts. A tubular piston 3 is mounted on the tubular rod 2 with the possibility of axial movement. The tubular piston 3 is mounted on the rod 2 to form an annular cavity 7 located between the thickening 6 of the rod 2 and the end of the tubular piston 3. Through holes 8 are made in the wall of the tubular rod 2, through which the annular cavity 7 communicates with the cavity 9 of the rod 2. The cavity 7 is isolated from the external environment by a tubular sleeve 4. One of the ends of the tubular sleeve 4 is rigidly fixed on the outer surface of the tubular piston 3. The fixation of the tubular sleeve 4 relative to the piston 3 is carried out by any method known from the prior art, for example, using a welded or threaded connection. The opposite end of the tubular sleeve 4 is rigidly fixed on the outer surface of the head 5 with an axial hole. Fixation of the tubular sleeve 4 relative to the head 5 is carried out by any method known from the prior art, for example, using a welded or threaded connection. A rod 2 is passed through the axial hole of the head 5. The rod 2 is located in the axial hole of the head 5 with the possibility of its axial movement. The head 5 is installed on the rod 2 with the formation of an annular cavity between the end of the head 5 and the sealed thickening 6 of the tubular rod 2. A spring 10 is installed in the cavity between the thickening 6 and the head 5. The stiffness of the spring 10 determines the level of the threshold pressure of the working medium in the cavity 9 at which the device 1 takes the open position. The thickening 6 and the tubular piston 3 are made compacted and block the lumen of the tubular sleeve 4, which avoids unregulated leakage of the working medium from the annular cavity 7. Pairs of levers 11 are installed on the piston 3 and rod 2, mechanically connected to each other by means of crackers 12. The crackers 12 contain external hooks 13, intended for contact with the mating surface of the moved sleeve 15. External hooks 13 are oriented in the direction from the axis of the device 1. The outer surface of the hooks 13 is made in the form of a part of a cylindrical surface, the radius of curvature of which is made equal to the radius of the circle described around the crackers 12 in the open working position of the device 1. In turn, the radius of the circle described around the crackers 12 in the open working position of the device 1 corresponds to the radius of the bottom of the annular groove made on the inside of the sleeve 15 and intended to accommodate external hooks 13. The radius of curvature of the outer surface of the hooks 13 corresponds to the radius The bottom of the annular groove in the sleeve 15 allows for the maximum area of the contact patch between the mating elements. The pairs of levers 11 are installed in such a way that in the closed position of the device 1, with the spring 10 uncompressed, the external hooks 13 do not extend beyond the cross-sectional dimensions of the tubular sleeve 4. The pairs of levers 11 are installed in such a way that when the distance between the axes of their attachment to the rod 2 decreases and the piston 3, the cracks 12 move radially in the direction from the axis of the device 1. Optionally, the device 1 can be equipped with a fitting 14 installed in the cavity 9 of the rod 2. The diameter of the axial hole of the fitting 14 determines the required flow rate of the working medium to achieve the threshold pressure level in cavity 9. The diameter of the axial hole of the fitting 14 is selected based on the characteristics of the equipment installed at the wellhead.

Устройство для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах используют следующим образом.A device for moving cylindrical sleeves in production columns is used as follows.

Устройство 1 крепят к концу колонны насосно-компрессорных труб и спускают в скважину на требуемую глубину. При достижении устройством 1 необходимой глубины, на которой сухари 12 находятся внутри полости перемещаемой гильзы 15, осуществляют увеличение расхода рабочей среды. Вследствие увеличения расхода среды увеличивается давление в полости 9 штока 2. При достижении порогового значения давления кольцеобразная полость 7 начинает расширяться, преодолевая сопротивление пружины 10. При расширении полости 7 трубчатый поршень 3, трубчатая гильза 4 и головка 5 смещаются относительно штока 2 в направлении штуцера 14. При смещении поршня 3 в направлении штуцера 14 расстояние между осями крепления пар рычагов 11 сокращается, вследствие чего сухари 12 радиально перемещаются в направлении от оси устройства 1 к внутренней поверхности гильзы 15. Расположенные на сухарях 12 внешние зацепы 13 входят в контакт с ответной поверхностью перемещаемой гильзы 15. Устройство 1 принимает раскрытое положение. Для более надежной фиксации гильзы 15 на зацепах 13, давление в полости 9, опционально, может быть дополнительно увеличено. Не снижая давления, устройство 1 перемещают вместе с цилиндрической гильзой 15 в необходимом направлении. При достижении гильзой 15 необходимого положения, уменьшают расход рабочей среды, понижая, таким образом, давление в полости 9. Под усилием пружины 10 головка 5, трубчатая гильза 4 и трубчатый поршень 3 смещаются относительно трубчатого штока 2 в направлении от штуцера 14. При перемещении поршня 3 в направлении от штуцера 14 расстояние между осями крепления рычагов 11 увеличивается и сухари 12 радиально перемещаются в направлении оси устройства 1, которое, таким образом, принимает закрытое положение. Затем устройство 1 перемещают к следующей гильзе 15 или поднимают на устье скважины.Device 1 is attached to the end of the tubing string and lowered into the well to the required depth. When device 1 reaches the required depth at which the crackers 12 are located inside the cavity of the moving sleeve 15, the flow rate of the working medium is increased. Due to an increase in the flow rate of the medium, the pressure in the cavity 9 of the rod 2 increases. When the threshold pressure value is reached, the annular cavity 7 begins to expand, overcoming the resistance of the spring 10. When the cavity 7 expands, the tubular piston 3, tubular sleeve 4 and head 5 are displaced relative to the rod 2 in the direction of the fitting 14 When the piston 3 is displaced in the direction of the fitting 14, the distance between the axes of fastening the pairs of levers 11 is reduced, as a result of which the crackers 12 move radially in the direction from the axis of the device 1 to the inner surface of the sleeve 15. The external hooks 13 located on the crackers 12 come into contact with the mating surface of the moved sleeve 15. Device 1 takes the open position. For more reliable fixation of the sleeve 15 on the hooks 13, the pressure in the cavity 9, optionally, can be further increased. Without reducing the pressure, device 1 is moved together with the cylindrical sleeve 15 in the required direction. When the sleeve 15 reaches the required position, the flow rate of the working medium is reduced, thus lowering the pressure in the cavity 9. Under the force of the spring 10, the head 5, the tubular sleeve 4 and the tubular piston 3 are displaced relative to the tubular rod 2 in the direction from the fitting 14. When the piston moves 3 in the direction from the fitting 14, the distance between the axes of fastening the levers 11 increases and the crackers 12 move radially in the direction of the axis of the device 1, which, thus, assumes a closed position. Then the device 1 is moved to the next sleeve 15 or raised to the wellhead.

Увеличение площади пятна контакта между торцевой поверхностью внешнего выступа 13 и ответной поверхностью перемещаемой гильзы 15 позволяет снизить нагрузку на каждый локальный участок поверхности контакта, что, в свою очередь, снижает интенсивность ее износа. Снижение интенсивности износа рабочих поверхностей увеличивает срок службы сухаря 12 и позволяет снизить частоту плановых проверок и технического обслуживания устройства 1. Увеличение предельного срока эксплуатации сухаря 12 повышает надежность устройства 1 для перемещения цилиндрических гильз 15 в добывающих колоннах.Increasing the area of the contact patch between the end surface of the outer protrusion 13 and the mating surface of the movable sleeve 15 makes it possible to reduce the load on each local area of the contact surface, which, in turn, reduces the intensity of its wear. Reducing the wear rate of the working surfaces increases the service life of the cracker 12 and makes it possible to reduce the frequency of scheduled inspections and maintenance of the device 1. Increasing the maximum service life of the cracker 12 increases the reliability of the device 1 for moving cylindrical sleeves 15 in production columns.

Техническим результатом заявленного технического решения является увеличение площади пятна контакта между торцевой поверхностью внешнего выступа на сухаре и ответной поверхностью перемещаемой гильзы за счет устройства для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах, характеризующегося тем, что содержит выполненные с возможностью осевого смещения друг относительно друга поршень и шток, на которые установлены пары рычагов, снабженные сухарями с внешними зацепами, характеризующегося тем, что внешняя поверхность зацепов выполнена в форме части цилиндрической поверхности, радиус кривизны которой выполнен равным радиусу окружности описанной вокруг сухарей в раскрытом рабочем положении.The technical result of the claimed technical solution is to increase the area of the contact patch between the end surface of the outer protrusion on the block and the mating surface of the moving sleeve due to a device for moving cylindrical sleeves in production columns, characterized in that it contains a piston and a rod configured to be axially displaced relative to each other, on which pairs of levers are installed, equipped with crackers with external hooks, characterized in that the outer surface of the hooks is made in the form of a part of a cylindrical surface, the radius of curvature of which is made equal to the radius of the circle described around the crackers in the open working position.

Claims

A device for moving cylindrical sleeves in production columns, containing a tubular sleeve with a head, inside of which there is a tubular rod with a spring, and a tubular piston mounted on the rod with the possibility of axial movement, connected to the tubular sleeve to form an annular cavity, isolated from the external environment by the tubular sleeve and communicated with the cavity of the rod through holes in its walls, pairs of levers are installed on the piston and rod, equipped with crackers with external hooks, characterized in that the outer surface of the hooks is made in the form of a part of a cylindrical surface, the radius of curvature of which is made equal to the radius of the circle described around the crackers in open working position corresponding to the radius of the bottom of the annular groove made on the inside of the cylindrical sleeve.