RU2609037C1

RU2609037C1 - Locking device for downhole equipment

Info

Publication number: RU2609037C1
Application number: RU2015150151A
Authority: RU
Inventors: Ильдар Мухаматуллович Зарипов; Альберт Равилевич Исхаков; Анатолий Вениаминович Киршин; Владимир Борисович Оснос
Original assignee: Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2015-11-23
Filing date: 2015-11-23
Publication date: 2017-01-30

Abstract

FIELD: oil industry.

SUBSTANCE: invention relates to oil and gas industry, in particular, to devices for fixation of equipment of external tooling on the pipe string lowered into the well. Locking device includes a coupling in the form of a ring with an inner recess for a retainer equipped with locking ledges facing the pipe. Herewith the locking element is made in the form of a hollow bushing with a cone converging to the coupling incised with lengthwise or inclined sections, which are uniformly distributed along the perimeter. Between the bushing and the cone there is an annular groove-concentrator of voltage. Inner recess of the coupling is made in the form of a conical surface for the retainer cone and can compress the cone at its enter inside till its locking relative to the pipe. On the end surface of the coupling facing the retainer threaded holes are made regularly along the circumference, and on the bushing there are holes or recesses for bolts tightening the coupling and the retainer.

EFFECT: technical result is the increase of the locking device reliability by increasing the retainers square and their uniform distribution along the perimeter of the pipe without its deformation in order to avoid emergency situations.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для закрепления технических средств наружной оснастки на колонне труб, спускаемой в скважину.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to devices for securing the technical equipment of external equipment on a pipe string, lowered into the well.

Известно стопорное устройство для скважинного оборудования, спускаемого на колонне труб (патент RU №2383711, МПК E21B 17/10, опубл. бюл. №7 от 10.03.2010), содержащее муфту в виде кольца с внутренней кольцевой проточкой и радиальными отверстиями для ввода в проточку стопорного элемента, выполненного в виде одностороннего клина с фиксирующими ребрами в виде канавок и выступов, имеющих в сечении треугольную форму, выполненных в продольном направлении со стороны наклонной плоскости, отличающееся тем, что кольцевая проточка муфты выполнена в сечении в виде дуги и превышает по ширине радиальное отверстие, расположенное в середине проточки, причем поверхность, обратная наклонной плоскости клина, выполнена в поперечном сечении в виде дуги с радиусом, меньшим, чем радиус кольцевой проточки муфты на величину от 2 до 5%.Known locking device for downhole equipment, lowered on a pipe string (patent RU No. 2383711, IPC E21B 17/10, publ. Bull. No. 7 of 03/10/2010), containing a sleeve in the form of a ring with an inner annular groove and radial holes for input into the groove of the locking element, made in the form of a one-sided wedge with fixing ribs in the form of grooves and protrusions having a triangular cross section, made in the longitudinal direction from the side of the inclined plane, characterized in that the annular groove of the coupling is made in cross section in the form and the arc is greater than the width of the radial opening disposed in the middle of the bore, wherein the surface of the reverse inclined wedge planes, formed in cross-section in the form of an arc with a radius smaller than the radius of the annular clutch groove by the amount of 2 to 5%.

Недостатком данного устройства является то, что такой вариант крепления фиксирует стопорный элемент неравномерно по периметру трубы, так как фиксаторы забиваются поочередно, кроме этого, из-за малой площади фиксирующих клиньев может произойти деформация трубы.The disadvantage of this device is that this mounting option fixes the locking element unevenly around the perimeter of the pipe, since the clamps are clogged in turn, in addition, due to the small area of the fixing wedges, the pipe may deform.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является стопорное устройство для скважинного оборудования, спускаемого на колонне труб (патент RU №2470136, МПК E21B 19/00, E21B 17/10, опубл. бюл. №35 от 20.12.2012), содержащее муфту в виде кольца с внутренними пазами под соответствующий стопорный элемент, выполненный в виде одностороннего клина с фиксирующими треугольными выступами, обращенными к трубе перпендикулярно ее оси, отличающееся тем, что муфта жестко соединена со скважинным оборудованием, а пазы выполнены продольно оси муфты равномерно по окружности с наклонной поверхностью, соответствующей углу клиньев, количество которых равно количеству пазов, и направленной внизу в сторону оси муфты, при этом клин оснащен снизу упруго-деформируемым хвостовиком с фиксатором с наружной стороны, а муфта ниже пазов оснащена кольцевыми проточками под фиксатор клина.The closest in technical essence and the achieved technical result is a locking device for downhole equipment, lowered on a pipe string (patent RU No. 2470136, IPC E21B 19/00, E21B 17/10, publ. Bulletin No. 35 dated 12/20/2012), containing a sleeve in the form of a ring with internal grooves for the corresponding locking element, made in the form of a one-sided wedge with fixing triangular protrusions facing the pipe perpendicular to its axis, characterized in that the sleeve is rigidly connected to the downhole equipment, and the grooves are made longitudinal but the axis of the coupling is uniformly circumferential with an inclined surface corresponding to the angle of the wedges, the number of which is equal to the number of grooves, and directed lower towards the axis of the coupling, while the wedge is equipped with an elastic-deformable shank with a lock on the outside from the bottom, and the coupling below the grooves is equipped with ring grooves under the wedge lock.

Недостатком данного устройства является недостаточная надежность фиксирования технологической оснастки в результате того, что при забивании фиксирующих клиньев в муфту на поверхности трубы останутся продольные борозды, по которым при больших знакопеременных нагрузках муфта может сдвигаться вместе с фиксируемым оборудованием. Кроме того, такой вариант крепления фиксирует стопорный элемент неравномерно по периметру трубы, так как фиксаторы устанавливаются поочередно, а также из-за малой площади фиксирующих клиньев может произойти деформация трубы.The disadvantage of this device is the insufficient reliability of fixing technological equipment as a result of the fact that when driving locking wedges into the sleeve, longitudinal grooves remain on the pipe surface, along which the sleeve can slide with fixed equipment at high alternating loads. In addition, this mounting option fixes the locking element unevenly around the perimeter of the pipe, since the clamps are installed alternately, and also due to the small area of the fixing wedges, pipe deformation can occur.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности фиксации стопорного устройства путем увеличения площади фиксаторов и их равномерного распределения по периметру трубы без ее деформирования, в результате чего исключаются аварийные ситуации.The technical task of the present invention is to increase the reliability of fixing the locking device by increasing the area of the clamps and their uniform distribution around the perimeter of the pipe without deformation, resulting in the elimination of emergency situations.

Техническая задача решается стопорным устройством для скважинного оборудования, спускаемого на колонне труб, содержащим муфту в виде кольца с внутренней выборкой под стопорный элемент, оснащенный фиксирующими выступами, обращенными к трубе.The technical problem is solved by a locking device for downhole equipment, lowered on a pipe string containing a sleeve in the form of a ring with an internal selection under the locking element, equipped with locking protrusions facing the pipe.

Новым является то, что стопорный элемент выполнен в виде полой втулки с конусом, сужающимся к муфте, рассеченной продольными или наклонными разрезами, которые равномерно распределены по периметру, причем между втулкой и конусом выполнена кольцевая проточка - концентратор напряжения, а внутренняя выборка муфты изготовлена в виде конусной поверхности под конус стопорного элемента и выполнена с возможностью сжатия конуса при входе его внутрь до фиксации его относительно колонны труб, причем на торцевой поверхности муфты, обращенной к стопорному элементу, равномерно по окружности выполнены резьбовые отверстия, а на втулке - отверстия или выборки под болты, стягивающие муфту и стопорный элемент.What is new is that the locking element is made in the form of a hollow sleeve with a cone tapering to the sleeve, cut by longitudinal or inclined sections that are evenly distributed around the perimeter, with an annular groove made of a stress concentrator between the sleeve and the cone, and the internal selection of the sleeve is made in the form conical surface under the cone of the locking element and is configured to compress the cone upon entering it inward until it is fixed relative to the pipe string, moreover, on the end surface of the coupling facing the stop threaded holes are made uniformly around the circumference, and holes or selections for bolts tightening the coupling and the locking element are made on the sleeve.

На фиг. 1 изображено стопорное устройство в транспортном положении в процессе монтажа на трубу с частичным осевым разрезом.In FIG. 1 shows a locking device in a transport position during installation on a pipe with a partial axial section.

На фиг. 2 изображено стопорное устройство уже зафиксированное на трубе.In FIG. 2 depicts a locking device already fixed to the pipe.

На фиг. 3 изображен выносной элемент, увеличенный в два раза.In FIG. 3 shows a remote element doubled in size.

На фиг. 4 изображен стопорный элемент.In FIG. 4 depicts a locking element.

Стопорное устройство для скважинного оборудования, спускаемого на колонне труб 1 (фиг. 1 и 2), содержит муфту 2 (фиг. 3) в виде кольца с внутренней выборкой 3 под стопорный элемент 4, оснащенный фиксирующими выступами 5, обращенными к трубе 1. Стопорный элемент 4 выполнен в виде полой втулки 6 с конусом 7, сужающимся к муфте 2, рассеченной продольными 8 (фиг. 4) или наклонными (на фиг. 4 не показаны) разрезами 8, которые равномерно распределены по периметру, причем между втулкой 6 (фиг. 3) и конусом 7 выполнена кольцевая проточка 9 - концентратор напряжения, а внутренняя выборка муфты 2 изготовлена в виде конусной поверхности 3 под конус 7 стопорного элемента 4 и выполнена с возможностью сжатия конуса 7 при входе его внутрь до фиксации его относительно трубы 1, причем на торцевой поверхности муфты 2, обращенной к стопорному элементу 4, равномерно по окружности выполнены резьбовые отверстия 10, а на втулке 6 - отверстия 11 или выборки под болты 12, стягивающие муфту и стопорный элемент.The locking device for downhole equipment, lowered on the pipe string 1 (Fig. 1 and 2), contains a sleeve 2 (Fig. 3) in the form of a ring with an internal selection 3 for the locking element 4, equipped with locking protrusions 5 facing the pipe 1. Locking element 4 is made in the form of a hollow sleeve 6 with a cone 7, tapering to the sleeve 2, dissected by longitudinal 8 (Fig. 4) or inclined (not shown in Fig. 4) sections 8 that are evenly distributed around the perimeter, and between the sleeve 6 (Fig. . 3) and a cone 7 made an annular groove 9 is a voltage concentrator, and in morning selection of the coupling 2 is made in the form of a conical surface 3 under the cone 7 of the locking element 4 and is configured to compress the cone 7 when entering it inward until it is fixed relative to the pipe 1, moreover, on the end surface of the coupling 2 facing the locking element 4, uniformly around the circumference threaded holes 10 are made, and on the sleeve 6 - holes 11 or samples for bolts 12, tightening the coupling and the locking element.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Стопорное устройство в сборе устанавливают на трубу 1 в определенное место, а ниже него устанавливают скважинное оборудование (например, центратор, не показан).The retainer assembly is mounted on the pipe 1 at a specific location, and downhole equipment is installed below it (for example, a centralizer, not shown).

Затем болты 12 (фиг. 3), вставленные в отверстия 11 втулки 6 стопорного элемента 4, завинчивают в резьбовые отверстия 10 муфты 1. При этом конусная поверхность 3 муфты 2 скользит по конусу 7 стопорного элемента 4, сдвигая при этом фиксирующие выступы 5 в сторону трубы 1. Конус 7 при затяжке болтов 12 может либо согнуться и прижаться к трубе 1, либо сломаться (фиг. 2) по кольцевой проточке 9 (фиг. 3), которая является концентратором напряжения и сместиться относительно втулки 6, что позволит более равномерно зафиксировать стопорный элемент на поверхности трубы 1. Продольные разрезы 8 (фиг. 4), равномерно расположенные по периметру стопорного элемента 4 (фиг. 3), позволяют равномерно и надежно зафиксировать его на поверхности трубы 1, не деформируя при этом ее поверхность.Then the bolts 12 (Fig. 3), inserted into the holes 11 of the sleeve 6 of the locking element 4, are screwed into the threaded holes 10 of the coupling 1. In this case, the conical surface 3 of the coupling 2 slides along the cone 7 of the locking element 4, while shifting the locking tabs 5 to the side pipe 1. The cone 7 when tightening the bolts 12 can either bend and press against the pipe 1, or break (Fig. 2) along the annular groove 9 (Fig. 3), which is a stress concentrator and shift relative to the sleeve 6, which will allow more uniform fixation locking element on the pipe surface s 1. Longitudinal sections 8 (Fig. 4), evenly spaced around the perimeter of the locking element 4 (Fig. 3), allow you to evenly and securely fix it on the surface of the pipe 1, without deforming its surface.

Затем производят спуск в скважину этой трубы с установленным на ней скважинным оборудованием, а монтаж оборудования на следующей трубе производится в той же последовательности.Then, this pipe is lowered into the well with downhole equipment installed on it, and the equipment is installed on the next pipe in the same sequence.

Предлагаемая конструкция стопорного устройства позволяет повысить надежность фиксации стопорного устройства путем увеличения площади фиксаторов и их равномерного распределения по периметру трубы без ее деформации, в результате чего исключаются аварийные ситуации.The proposed design of the locking device can improve the reliability of fixing the locking device by increasing the area of the clamps and their uniform distribution around the perimeter of the pipe without deformation, resulting in the elimination of emergency situations.

Claims

The locking device for downhole equipment, lowered on a pipe string, containing a sleeve in the form of a ring with an internal selection under the locking element, equipped with locking protrusions facing the pipe, characterized in that the locking element is made in the form of a hollow sleeve with a cone, tapering to the coupling, dissected longitudinal or inclined cuts that are evenly distributed around the perimeter, and between the sleeve and the cone an annular groove is made - a stress concentrator, and the internal selection of the coupling is made in the form a conical surface under the cone of the stopper element and is configured to compress the cone when it enters inward until it is fixed relative to the pipe, and on the end surface of the coupling facing the stopper, threaded holes are made uniformly around the circumference, and holes or bolt holes are made on the sleeve, tightening sleeve and locking element.