SU1294978A1 - Устройство дл ликвидации аварий с колонной труб - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено дл  ликвидации аварий, вызванных обрывом труб в скважине, и дл  освобождени  колонны труб от прихвата одновременно. Цель - повышение эффективности ликвидации аварий за счет расширени  технологических возможностей устройства. Дл  этого оно состоит из корпуса 1 с цилиндрической наружной поверхностью и фрикционным ловителем (ФЛ) 2. Он имеет наружную коническую поверхность и внутреннюю коническую полость 3 с углом Y 0°15 -0°30 , переход щую в сквозную цилиндрическую полость. В месте перехода конической полости на цилиндрическую выполнена кольцева  торовидна  канавка 4. Нижний торец ФЛ 2 заканчиваетс  зубчатой кромкой с резцами 5. В полости корпуса 1 установлена ограниченно подвижна  в осевом направлении направл юща  6. В ее нижней части установлены сопло 7 и диафрагма 8, а в верхней части - щлицы 9. Цри работе устройства направл юща  6 погружаетс  в обломанную трубу и в ней повышаетс  давление. Колонну труб осаживают, ее нижний конец сжимаетс , давление резко возрастает, это приводит к разрыву диафрагмы 8. При этом ФЛ 2 подаетс  вниз, обеспечива  фрикционное сцепление с трубой. 2 з. п. ф-лы, 2 ил. СП 5 - 3 4 1чЭ СО 4 СО ас I фиг. 2

Description

Изобретение относитс  к бурению глубоких скважин различного назначени  (в том числе нефтегазовых) и может быть использовано дл  ликвидации аварий, вызванных обрывом (поломкой) труб в скважине, и дл  освобождени  колонны труб от прихвата одновременно.

Целью его  вл етс  повышение эффективности ликвидации аварий за счет расширени  технологических возможностей устройства .

Суш.ность изобретени  заключаетс  в преобразовании поперечной энергии деформации колонны труб в фрикционные усили  сцеплени  ловител  с аварийной трубой, а продольной энергии деформации - в ударно-волновые воздействи  на прихват при нарушении этой св зи.

На фиг. 1 показано соотношение усили  посадки устройства и расцеплени  при угле конусности 1°18 (крива  12), а при угле конусности 0°17 (крива  1); на фиг. 2 - конструкци  предложенного устройства.

При малых углах конусности (0°15 - 0°30 ) в процессе взаимодействи  конического ловител  с цилиндрической трубой при их осевом контакте, бокова  сила распора обеспечивает радиальную деформацию цилиндрического участка и контакт происходит уже по поверхности, а не по линии. В результате этого повышаетс  эффективность процесса, так как сила расцеплени  кратно превышает фрикционную силу сцеплени  ловител  с трубой. Четко прослеживаетс  тенденци  увеличени  силы расцеплени  обратно пропорционально конусности.

Устройство состоит из металлического корпуса 1 с цилиндрической наружной поверхностью и фрикционным ловителем 2 с наружной конической поверхностью и внутренней конической полостью 3 с углом 0°15 -0°30 , переход щую в сквозную цилиндрическую полость. В месте перехода с конической полости на цилиндрическую выполнена кольцева  торовидна  канавка 4. Нижний торец фрикционного ловител  (г.тадкого колокола) 2 заканчиваетс  зубчатой кромкой с резцами 5. В полости корпуса установлена с возможностью ограниченного осевого перемещени  коническа  направл юща  6. В нижней части направл ю- щей б установлено гидравлическое сопло- смгклонитель 7 и разрывна  сигнальна  диафрагма 8. В верхней части направл юща  6 имеет щлицы 9. Корпус 1 соедин етс  с верхним переводником 10 при помощи резьбы 11.

Возможна компоновка без направл ющей 6. Выполнение рабочей фрикционной части ловител  с углом конусности 0°15 - 0°30 из в зкого материала об зательно, так как при этом создаютс  наилучщие фрикционные возможности соединени  цилиндр- конус (осуществл етс  напр женный фрикционный контакт не по линии, а по поверхности ).

0

5

о 5

0

5

0

Ликвидаци  аварии с трубой и прихвата одновременно за один рейс инструмента с использованием одного устройства за счет обеспечени  фрикционного контакта с аварийной трубой и возможностью ударно- волнового воздействи  на место прихвата и колонну труб заключаетс  в следующем.

Оставша с  в скважине аварийна  часть колонны труб и сама оборванна  труба из-за неустойчивости всей колонны прислонены одной стороной к стенке скважины. Поэтому, дл  осуществлени  контакта с аварийной трубой устройство должно иметь некоторую свободу радиального перемещени  в скважине . С этой целью устройство должно спускатьс  в скважину с устройством типа шарнирного отклонител  (ОТС). Соединение устройства с аварийной колонной может производитьс  как с телом аварийной трубы, так и с ее замком.

Разберем наиболее т желый случай улавливани  аварийной трубы, когда труба сломана по середине тела и форма обрыва клиновидна  или спиральна , а сама колонна прижата к стенке скважины и прихвачена. В этом случае пропускают обломанный участок трубы внутрь устройства и трубу захватывают на замковую часть.

Дл  осуществлени  этой операции в скважину спускают полную компоновку устройства , т. е. с направл ющей 6. Длина корпуса 1 на 1 м больше обломка трубы, оставшегос  в скважине.

При достижении предполагаемого места нахождени  «головы обрыва в скважине восстанавливают циркул цию и, после необходимой промывки скважины, устройство с промывкой и малым вращением допускаетс  вниз. Благодар  реактивному моменту от боковой гидромониторной струи, истекающей из сопла-отклонител  7, и наличию гибкой св зи с основной колонной труб, устройство односторонне прижато к стенке скважины . Наружна  коническа  поверхность фрикционного ловител  (гладкого колокола) обеспечивает минимальный контакт его со стенкой скважины, исключает всевозможные осложнени  дл  его вращательного и осевого движений. Направл юща  6 под действием гидравлической нагрузки находитс  в крайнем нижнем положении и выступает за срез рабочей части гладкого колокола, а колонна труб раст нута.

При улавливании направл юща  6 погружаетс  в полость обломанной трубы и в полости колонны труб повышаетс  давление на 0,5-1,0 МПа. Затем в контакт входит внутренн   коническа  полость гладкого колокола. В спускаемой колонне происходит рост давлени , что сигнализирует о полном захвате аварийной трубы. Оператор, получив гидравлический сигнал, резко осаживает колонну труб с усилием посадки 50-100 кН и тем самым вводит гладкий колокол в фрикционный контакт с телом улавливаемой тру

бы (или замком). При этом нижний конец колонны труб сжимаетс , а давление в колонне труб резко повышаетс  до порыва сигнальной диафрагмы. Возникший импульс передаетс  гладкому колоколу и он, пружин  как тонкостенна  оболочка за счет кольце- вой торовидной канавки 4, дополнительно подаетс  вниз, увеличива  фрикционное сцепление с трубой. Вслед за этим, после паузы, производ т нат жение всей колонны труб талевой системой буровой установки, Если окажетс , что инструмент в скважине удерживаетс  однокомпонентным прихватом - только заклинкой или только прилипанием , то производитс  ударно-волновое воздействие на место прихвата. Дл  этого всю колонну труб нат гивают осевой нагрузкой при помош,и талевой системы. Колонна труб, в том числе и участок между верхней границей прихвата и устройством, раст гиваетс  и генерирует энергию деформации. Нат жение колонны производитс  до нару- шени  фрикционной св зи устройства с аварийной трубой. Освобожденный от св зи с устройством нижний участок колонны труб импульсно сокраш,аетс  и воздействует на место прихвата ударно-волновой нагрузкой, а затем и статически весом свободного участка колонны труб.

Затем тут же производитс  повторное соединение фрикционного ловител  (гладкого колокола) с трубой, нат жение колонны труб талевой системы и поворот всей колонны труб влево. Об освобождении инструмента от прихвата и ликвидации аварии суд т по движению инструмента вверх без дополнительной нагрузки полным весом. Если прихват не ликвидируетс  с первого импульса, то операции повтор ютс . Усили  сцеплени  и расцеплени , а также энерги  воздействи  на прихват могут измен тьс  в широких пределах.

В случае, если прихвата, оставшегос  в скважине участка колонны труб, не было, а вес оставшейс  в скважине колонны труб не превышает 300 кН, то подъем ее начинают сразу после первого соединени , провед  только необходимую промывку всего ствола скважины.

Если колонна прихвачена многокомпонентным прихватом или вес инструмента в скважине больше 300 кН и нет уверенности в прочности устройства, то отсоедин ют

(отворачивают) только аварийную трубу поворотом влево, провед  полный цикл нагрузок обычным инструментом с правой резьбой, и поднимают ее на поверхность. Затем вновь спускают колонну труб без устройства , и соедин ют колонну труб воедино и производ т либо подъем всей колонны труб, либо меропри ти  по ликвидации многокомпонентного сложного прихвата.

Операци  по отвороту влево аварийной трубы «правым инструментом проводитс  следующим образом. При спуске колонны труб с устройством производитс  крепление резьбовых замковых соединений повышенным моментом. Соединение с оборванной трубой проводитс  только осевой нагрузкой. Поэтому докреплени  нижележащих резьб в аварийной части колонны не происходит. Дл  ослаблени  и сн ти  нат га резьбового соединени  у аварийной трубы производ т ударно-волновое воздействие предлагаемым способом и затем отворот аварийной трубы влево под нат жением.

Claims (3)

1.Устройство дл  ликвидации аварий с колонной труб, включающее цилиндрический корпус с фрикционным ловителем в нижней части, установленную в его полости коническую направл ющую, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  эффективности ликвидации аварий за счет расщирени  технологических возможностей устройства, фрикционный ловитель выполнен в виде гладкого колокола с углом конусности у 0° 5 -0°30 , а в месте сопр жени  его конической поверхности с цилиндрической корпуса выполнена кольцева  канавка, причем наружна  поверхность в нижней части выполнена конусной, расшир ющейс  вниз.

2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что кольцева  канавка выполнена торовидной формы.

3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающеес  тем, что направл юща  установлена в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещени  и выполнена с осевым каналом, перекрытым в нижней части диафрагмой, причем над последней в стенке направл ющей расположено сопло.

ОW 20 30 Н,кг

Фиг.1