RU2306415C1

RU2306415C1 - Downhole antiflipping device

Info

Publication number: RU2306415C1
Application number: RU2006127571/03A
Authority: RU
Inventors: Станислав Мартынович Козловский (RU); Станислав Мартынович Козловский; ков Александр Николаевич Вишн (RU); Александр Николаевич Вишняков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "КАСКАД"
Priority date: 2006-08-01
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2007-09-20

Abstract

FIELD: mining, particularly to lower downhole tool or instrument connected to haulage rope in well, for instance to lower descaling means in productive gas or oil well.

SUBSTANCE: device comprises lower member to be connected to tool, upper member to be fastened to haulage means and central member pivotally connected to lower member. Upper part of central member is provided with projection, which cooperates with inner wall of pipe string inside well and elongated orifice inclined with respect to longitudinal device axis. Hinge axis, which connects upper and central members, passes through elongated orifice to form hinged connection performing limited sliding to provide projection interaction with inner wall of pipe string in upper part of central member inside well during mutual upper and lower members repositioning. Central member has support arranged in lower part thereof and cooperating with inner wall of pipe string as projection interacts with inner wall of pipe string in upper part of central member inside well. Projection cooperates with support by lower member sliding towards upper member and by mutual longitudinal axes thereof displacement.

EFFECT: simplified structure along with increased reliability.

5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области горной промышленности и предназначено для использования в скважинах, в частности эксплуатационных, когда имеет место необходимость спуска на тяговом органе скважинного инструмента или прибора, например требуется спуск в эксплуатационные нефтяные и газовые скважины очистного устройства, которое применяется для удаления отложений.The invention relates to the field of mining and is intended for use in wells, in particular production wells, when there is a need to launch a downhole tool or device on a traction body, for example, a treatment device that is used to remove deposits is required to be launched into production oil and gas wells.

Во время производства работ, например, по очистке нефтегазодобывающих скважин от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) очистным устройством (в качестве которого может быть использовано устройство очистки внутренней поверхности колонны труб в скважине от отложений, имеющее, по крайней мере, одну вращающуюся очистную головку с рабочими элементами) возникает вероятность подброса инструмента вверх из-за образования так называемого «поршня». Срезанные отложения забивают зазоры в очистной головке, и возникает поршневой эффект. Как следствие, создается аварийная обстановка, приводящая обычно к спутыванию и обрыву тягового органа (проволоки).During work, for example, cleaning oil and gas production wells from asphalt-resin-paraffin deposits (ASPO) with a cleaning device (which can be used as a device for cleaning the inner surface of a pipe string in a well from deposits, which has at least one rotating cleaning head with working elements ) there is a likelihood of a tool being thrown up due to the formation of a so-called “piston”. The cut off deposits clog the gaps in the treatment head and a piston effect occurs. As a result, an emergency situation is created, usually leading to tangling and breaking of the traction body (wire).

Известно противовыбросовое устройство для нефтяных и газовых скважин, содержащее прибор, кабель, кабельную головку и элемент тормозящего взаимодействия с колонной или насосно-компрессорной трубой, выполненный в виде стержня, имеющего срез в нижней части для вхождения в зазор между кабельной головкой и внутренней поверхностью колонны или насосно-компрессорной трубы и заклинивания устройства и закрепленного верхней частью на кабеле выше прибора, длина стержня выбрана из условия прогиба кабеля на участке стержня в период выброса прибора, а в центральной части стержня выполнен выступ, контактирующий с кабелем для создания начального прогиба кабеля, при этом на кабельной головке выполнена оппозитная стержню фаска с обеспечивающим поверхностный контакт углом, большим угла трения (RU 2188318, 2002).Known blowout preventer for oil and gas wells containing a device, cable, cable head and an element of inhibitory interaction with the column or tubing, made in the form of a rod having a slice in the lower part to enter the gap between the cable head and the inner surface of the column or the tubing and jamming of the device and fixed with the upper part on the cable above the device, the length of the rod is selected from the condition of deflection of the cable on the section of the rod during the period of the device ejection And in the central part of the rod is formed a protrusion in contact with the cable to make the initial deflection of the cable, wherein the cable head is formed on the shaft Opposite the chamfer providing a surface contact angle greater than the angle of friction (RU 2188318, 2002).

Недостатком известного устройства является низкая надежность его срабатывания, обусловленная тем, что кабель имеет определенную жесткость и в условиях ограниченного пространства на участке между закреплением элемента тормозящего взаимодействия с колонной или насосно-компрессорной трубой, выполненного в виде стержня, имеющего срез в нижней части, и кабельной головкой ведет себя как стержень. Кроме того, возможно его ложное срабатывание, например, в случае смещения точки закрепления элемента тормозящего взаимодействия на кабеле вниз в результате встречающихся сопротивлений при линейном перемещении прибора.A disadvantage of the known device is the low reliability of its operation, due to the fact that the cable has a certain stiffness and in conditions of limited space in the area between the fixing element of the braking interaction with the column or tubing, made in the form of a rod having a slice in the lower part, and cable the head behaves like a rod. In addition, it may be false triggered, for example, in the case of a displacement of the fastening point of the inhibitory element on the cable down as a result of the encountered resistances during linear movement of the device.

Известно, по существу, противоподбросное устройство для использования в скважине, включающее нижний элемент, выполненный с возможностью присоединения к инструменту, верхний элемент, выполненный с возможностью присоединения к тяговому органу, и средний элемент, шарнирно связанный с нижним элементом и имеющий в верхней части выступ для взаимодействия с внутренней стенкой колонны труб в скважине и удлиненное наклонно расположенное по отношению к продольной оси устройства отверстие, через которое пропущена ось шарнира, связывающего верхний и средний элементы для образования ограниченно подвижного шарнирного соединения, обеспечивающего взаимодействие выступа в верхней части среднего элемента с внутренней стенкой колонны труб в скважине при изменении положения нижнего и верхнего элементов относительно друг друга (SU 1104251, 1984). Это известное устройство содержит наибольшее количество общих с предложенным существенных признаков и принимается в качестве ближайшего аналога.A substantially anti-tamper device for use in a well is known, comprising a lower element configured to attach to a tool, an upper element configured to attach to a traction member, and a middle element articulated to the lower element and having a protrusion in the upper part for interaction with the inner wall of the pipe string in the borehole and an elongated hole inclined with respect to the longitudinal axis of the device through which the axis of the hinge connecting the top is passed s and the average formation elements to swivel restrictedly movable ensuring interaction of the protrusion in the upper part of the middle member and the inner wall of the pipe string in the well when the position of the lower and upper elements with respect to each other (SU 1104251, 1984). This known device contains the greatest number of common features with the proposed essential features and is taken as the closest analogue.

Недостатком известного устройства является его сложность конструкции и низкая надежность работы.A disadvantage of the known device is its design complexity and low reliability.

Задачей изобретения является создание противоподбросного устройства, способного быть использованным в скважине, в частности в колонне насосно-компрессорных труб при работе с применением инструментов, например очистного устройства.The objective of the invention is to provide a anti-tamper device that can be used in a well, in particular in a tubing string when working with tools, for example, a treatment device.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы.The technical result of the invention is to simplify the design and increase the reliability.

Технический результат достигается тем, что в противоподбросном устройстве для использования в скважине, включающем нижний элемент, выполненный с возможностью присоединения к скважинному инструменту, верхний элемент, выполненный с возможностью присоединения к тяговому органу, и средний элемент, шарнирно связанный с нижним элементом и имеющий в верхней части выступ для взаимодействия с внутренней стенкой колонны труб в скважине и удлиненное наклонно расположенное по отношению к продольной оси устройства отверстие, через которое пропущена ось шарнира, связывающего верхний и средний элементы для образования ограниченно подвижного шарнирного соединения, обеспечивающего взаимодействие выступа в верхней части среднего элемента с внутренней стенкой колонны труб в скважине при изменении положения нижнего и верхнего элементов относительно друг друга, согласно изобретению средний элемент в нижней части имеет опору, выполненную с возможностью взаимодействия с внутренней стенкой колонны труб в скважине при взаимодействии выступа в верхней части среднего элемента с внутренней стенкой колонны труб в скважине за счет перемещения нижнего элемента навстречу верхнему элементу и смещения их продольных осей друг относительно друга.The technical result is achieved by the fact that in the anti-tamper device for use in a well, including a lower element configured to attach to a downhole tool, an upper element configured to attach to a traction body, and a middle element articulated to the lower element and having in the upper the protrusion for interacting with the inner wall of the pipe string in the well and an elongated hole, inclined relative to the longitudinal axis of the device, through which the axis of the hinge connecting the upper and middle elements for the formation of a limited movable hinge connection, ensuring the interaction of the protrusion in the upper part of the middle element with the inner wall of the pipe string in the well when the position of the lower and upper elements relative to each other, according to the invention, the middle element in the lower part has a support made with the possibility of interaction with the inner wall of the pipe string in the well when the protrusion in the upper part of the middle element interacts with the inner nney wall of the pipe string in the borehole by the movement of the lower member towards the top member and the displacement of their longitudinal axes relative to each other.

Желательно, чтобы опора в нижней части среднего элемента имела рабочую поверхность, способствующую лучшему сцеплению с внутренней поверхностью колонны труб в скважине, например рифление.It is desirable that the support in the lower part of the middle element has a working surface that contributes to better adhesion to the inner surface of the pipe string in the well, for example corrugation.

Целесообразно, чтобы выступ в верхней части среднего элемента имел форму, способствующую его попаданию в резьбовое соединение труб при взаимодействии с внутренней стенкой колонны труб в скважине и смещении продольных осей верхнего и нижнего элементов друг относительно друга в процессе линейного перемещения устройства вверх. Это обеспечит ограничение высоты подброса инструмента расстоянием от места его возникновения до ближайшего резьбового соединения труб.It is advisable that the protrusion in the upper part of the middle element has a shape that facilitates its penetration into the threaded pipe connection when interacting with the inner wall of the pipe string in the well and the longitudinal axes of the upper and lower elements are displaced relative to each other during linear upward movement of the device. This will provide a limitation of the height of the tool topping distance from the place of its occurrence to the nearest threaded pipe joints.

В качестве скважинного инструмента может быть использовано очистное устройство, например устройство очистки внутренней поверхности колонны труб в скважине от отложений, имеющее, по крайней мере, одну вращающуюся очистную головку с рабочими элементами.As a downhole tool, a cleaning device can be used, for example, a device for cleaning the inner surface of a pipe string in a well from deposits, having at least one rotating cleaning head with working elements.

Изобретение поясняется графическими изображениями, на которых на фиг.1 показан общий вид устройства, расположенного в колонне труб в скважине в составе очистного устройства; на фиг.2 показано укрупненно противоподбросное устройство в нормальном положении; на фиг.3 - в положении подброса; на фиг.4 показан средний элемент, вид спереди; на фиг.5 - деталь верхнего элемента, вид сбоку.The invention is illustrated by graphic images, in which figure 1 shows a General view of the device located in the pipe string in the well as part of the treatment device; figure 2 shows an enlarged antidrop device in a normal position; figure 3 - in the position of the toss; figure 4 shows the middle element, front view; figure 5 is a detail of the upper element, side view.

Противоподбросное устройство 1 включает нижний элемент 2, верхний элемент 3 и средний элемент 4, шарнирно связанный с нижним элементом 2. Средний элемент 4 имеет в верхней части выступ 5 для взаимодействия с внутренней стенкой колонны труб 6 в скважине и удлиненное наклонно расположенное по отношению к продольной оси устройства отверстие 7, через которое пропущена ось 8 шарнира, связывающего верхний и средний элементы 3, 4 для образования ограниченно подвижного шарнирного соединения. Такое соединение обеспечивает взаимодействие выступа 5 в верхней части среднего элемента 4 с внутренней стенкой колонны труб 6 в скважине при изменении положения нижнего и верхнего элементов 2, 3 относительно друг друга. Средний элемент 4 в нижней части имеет опору 9, выполненную с возможностью взаимодействия с внутренней стенкой колонны труб 6 в скважине при взаимодействии выступа 5 в верхней части среднего элемента 4 с внутренней стенкой колонны труб 6 в скважине за счет перемещения нижнего элемента 2 навстречу верхнему элементу 3 и смещения их продольных осей друг относительно друга. Выступ 5 в верхней части среднего элемента 4 имеет форму, способствующую его попаданию в резьбовое соединение 10 труб 6 при взаимодействии с внутренней стенкой колонны труб 6 в скважине и смещении их продольных осей друг относительно друга в процессе линейного перемещения устройства 1, например, в составе инструмента (очистного устройства) 11, в скважине вверх (явление подброса). Средний элемент 4 изготавливается из соответствующего материала и подвергается соответствующей термообработке для обеспечения выступу 5 и опоре 9 необходимых качеств. Угол наклона оси удлиненного отверстия 7 по отношению к продольной оси устройства больше 45°. Присоединение верхнего элемента 3 к тяговому элементу 12 может быть осуществлено через прицепное устройство 13, в состав которого может быть включен ясс (не показан). Верхний и нижний элементы 3, 2 противоподбросного устройства 1 обычно оснащаются в конкретном воплощении грузами 14, 15.The anti-tamper device 1 includes a lower element 2, an upper element 3 and a middle element 4, pivotally connected to the lower element 2. The middle element 4 has a protrusion 5 in the upper part for interaction with the inner wall of the pipe string 6 in the well and elongated obliquely with respect to the longitudinal the axis of the device, an opening 7 through which an axis 8 of the hinge connecting the upper and middle elements 3, 4 is passed to form a limitedly movable hinge joint. This connection provides the interaction of the protrusion 5 in the upper part of the middle element 4 with the inner wall of the pipe string 6 in the well when the position of the lower and upper elements 2, 3 relative to each other. The middle element 4 in the lower part has a support 9 configured to interact with the inner wall of the pipe string 6 in the well when the protrusion 5 in the upper part of the middle element 4 interacts with the internal wall of the pipe string 6 in the well by moving the lower element 2 towards the upper element 3 and displacements of their longitudinal axes relative to each other. The protrusion 5 in the upper part of the middle element 4 has a shape that facilitates its penetration into the threaded connection 10 of the pipes 6 when interacting with the inner wall of the pipe string 6 in the well and displacement of their longitudinal axes relative to each other during the linear movement of the device 1, for example, as part of a tool (cleaning device) 11, in the well up (the phenomenon of flipping). The middle element 4 is made of appropriate material and subjected to appropriate heat treatment to provide the protrusion 5 and the support 9 of the necessary qualities. The angle of inclination of the axis of the elongated hole 7 with respect to the longitudinal axis of the device is greater than 45 °. The attachment of the upper element 3 to the traction element 12 can be carried out through a towing device 13, which can include a jar (not shown). The upper and lower elements 3, 2 of the anti-tamper device 1 are usually equipped in a particular embodiment with weights 14, 15.

Устройство работает следующим образом. При линейном перемещении инструмента 11 противоподбросное устройство 1 занимает положение, как показано на фиг.1, 2. При возникновении подброса нижний элемент 2 и инструмент, с ним связанный, получают ускорение, направленное вверх. Средний элемент 4 начинает перемещаться и менять свое положение вследствие наличия ограниченно подвижного шарнирного соединения. Смещаются продольные оси верхнего и нижнего элементов 2, 3 друг относительно друга. Средний элемент 4 меняет свое положение, как показано на фиг.3. Выступ 5 входит во взаимодействие с внутренней стенкой колонны труб 6, одновременно опора 9 входит в контакт с противоположной стороны также с внутренней стенкой колонны труб 6. Происходит торможение движения нижнего элемента 2, и процесс подброса ликвидируется. Если же ускорение, полученное нижним элементом 2, не будет погашено, то устройство 1 продолжит свое движение вверх до того момента, пока выступ 5 не попадет в ближайшее резьбовое соединение 10 труб 6 и тем самым надежно застопорится. После этого массы нижерасположенного по отношению к среднему элементу 4 инструмента 11 обычно достаточно для того, чтобы противоподбросное устройство 1 вернулось в прежнее состояние. Наличие ясса и включение его в работу способствует переводу устройства 1 в исходное состояние.The device operates as follows. When the tool 11 is linearly moved, the anti-tamper device 1 occupies a position as shown in FIGS. 1, 2. When a toss occurs, the lower element 2 and the tool associated with it receive acceleration directed upward. The middle element 4 begins to move and change its position due to the presence of a limited movable swivel. The longitudinal axes of the upper and lower elements 2, 3 are displaced relative to each other. The middle element 4 changes its position, as shown in Fig.3. The protrusion 5 is in interaction with the inner wall of the pipe string 6, at the same time, the support 9 comes into contact with the opposite side also with the inner wall of the pipe string 6. The movement of the lower element 2 is inhibited, and the tossing process is eliminated. If the acceleration obtained by the lower element 2 is not canceled, then the device 1 will continue its upward movement until the protrusion 5 gets into the nearest threaded connection 10 of the pipes 6 and thereby reliably locks. After that, the mass 11 of the tool 11, which is lower relative to the middle element 4, is usually sufficient for the anti-knock device 1 to return to its previous state. The presence of the jar and its inclusion in the work helps to transfer the device 1 to its original state.

Использование изобретения упрощает конструкцию противоподбросного устройства и повышает надежность его работы.The use of the invention simplifies the design of the anti-tamper device and increases the reliability of its operation.

Claims

1. An anti-knock device for use in a well, comprising a lower element configured to attach to a tool, an upper element configured to attach to a traction member, and a middle element articulated to a lower element and having a protrusion in the upper part for interacting with an internal the wall of the pipe string in the borehole, and an elongated hole, inclined relative to the longitudinal axis of the device, through which the axis of the hinge connecting the upper and middle elements is passed for the formation of a limited movable swivel, which ensures the interaction of the protrusion in the upper part of the middle element with the inner wall of the pipe string in the well when the position of the lower and upper elements relative to each other changes, characterized in that the middle element in the lower part has a support configured to interact with the inner wall of the pipe string in the well when the protrusion in the upper part of the middle element interacts with the inner wall of the pipe string in the well due to the displacement tions of the lower member towards the top member and the displacement of their longitudinal axes relative to each other.

2. The anti-tamper device according to claim 1, characterized in that the protrusion in the upper part of the middle element has a shape that facilitates its entry into the threaded pipe connection when interacting with the inner wall of the pipe string in the well and displacement of their longitudinal axes relative to each other during linear movement devices.

3. The anti-knock device according to claim 1, characterized in that a cleaning device is used as a tool.

4. The anti-tamper device according to claim 3, characterized in that the device used for cleaning the inner surface of the pipe string in the borehole from deposits, having at least one rotating cleaning head with working elements, is used as a cleaning device.

5. The anti-knock device according to claim 1, characterized in that the support in the lower part of the middle element has a working surface that contributes to better adhesion to the inner surface of the pipe string in the well.