[1]Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для фиксирования колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) в обсадной колонне и устранения волнообразного изгиба колонны НКТ при добыче пластового флюида скважинными штанговыми насосными установками.
[2]В процессе работы штанговой насосной установки циклический характер прикладываемых к глубинно-насосному оборудованию нагрузок приводит к потере устойчивости низа колонны НКТ и их скручиванию по спирали. Это явление кроме интенсивного износа труб и штанг приводит к усилению износа плунжерной пары насоса из-за несоосного нагружения плунжера вследствие изгиба труб над плунжером. Изгиб труб в виде спирали, намотанной на растянутую колонну штанг, вызывает дополнительное трение, приводит к преждевременному износу труб и штанг, а также увеличивает максимальную нагрузку в точке подвеса штанг и требует дополнительных затрат энергии на привод.
[3]Явления продольного изгиба колонн оказывают существенное отрицательное влияние на технико-экономические показатели насосной эксплуатации скважин. Наиболее часто в промысловой практике распространены следующие негативные последствия продольного изгиба: увеличение сил трения между колонной штанг и труб НКТ на участке спирального изгиба над насосом и вызванный этим дополнительный износ, потери хода, потери мощности - снижение механического коэффициента полезного действия в насосной установке, а также увеличение обрывов штанговой колонны в ее нижней части; несоосное приложение нагрузки от колонны штанг к клетке плунжера в насосах, не имеющих центрирующего элемента в верхней части цилиндра, в результате чего происходят сложные отказы насоса с разрушением клетки плунжера; увеличение сил трения в паре плунжер-цилиндр, а следовательно, неравномерный ускоренный износ плунжеров; увеличение утечек через резьбовые соединения НКТ.
[4]Известен механический якорь типа «ВА» для крепления низа НКТ компании «Weatherford» (каталог Weatherford, 2005 год, стр. 72).
[5]Известен скважинный трубодержатель для насосно-компрессорных труб, выбранный в качестве аналога, содержащий связанное с НКТ посредством муфты основание, с наружной стороны которого размещены с возможностью осевого перемещения верхняя и нижняя головки с коническими рабочими поверхностями, между которыми размещены с возможностью радиального перемещения плашки с нарезной поверхностью. Трубодержатель снабжен корпусом с установленными на нем пластинчатыми пружинами, основание и верхняя головка связаны посредством трапецеидальной резьбы, плашки выполнены в форме пластин с конусными поверхностями, ответными головками, размещены в пазах, выполненных в корпусе, и опираются на конические поверхности верхней и нижней головок. Снизу на основание навернут патрубок с пазом и выступом, на который упираются срезные штифты, размещенные на фиксирующем кольце (патент РФ №2239045, МПК Е21В 23/00, опубл. 27.10.2004 г.).
[6]Недостатком известных устройств является то, что их установка в рабочее положение и приведение в транспортное положение осуществляется вращением НКТ. Данный принцип установки и снятия затруднен, а иногда и неосуществим в горизонтальных и глубоких скважинах.
[7]Наиболее близким к заявляемому изобретению является гидравлический якорь типа «МН» компании «Weatherford» (каталог Weatherford, 2005 год, стр. 74), предназначенный для удержания НКТ в разгруженном или нагруженном состоянии.
[8]Недостатком известного якоря является то, что при его посадке подачей давлением в НКТ требуется установка дополнительного вспомогательного оборудования в виде временно устанавливаемой ниже якоря пробки.
[9]Техническим результатом заявляемого изобретения является существенное упрощение конструкции и повышение надежности работы якоря для НКТ при добыче пластового флюида скважинными штанговыми насосными установками.
[10]Указанный технический результат достигается тем, что:
[11]- на конусе имеется паз в виде ласточкина хвоста, вдоль которого выполнены канавки, в канавках размещены подвижно ролики, установленные в обойму, причем плашки своим основанием опираются на ролики;
[12]- конус зафиксирован от перемещения относительно корпуса с помощью цанги, имеющей на внешней поверхности конический выступ, причем цанга своим нижним торцом упирается в кольцо, установленное на буртике нижнего корпуса, а своим коническим выступом - в упорное кольцо, установленное на внутреннем буртике конуса;
[13]- конус зафиксирован от перемещения относительно корпуса с помощью пружинного разрезного кольца, имеющего на внешней поверхности конический выступ, причем пружинное разрезное кольцо своим нижним торцом упирается в кольцо, установленное на буртике нижнего корпуса, а своим коническим выступом - в упорное кольцо, установленное на внутреннем буртике конуса.
[14]Выполнение на конусе вдоль ласточкина хвоста канавок и размещение в них подвижно роликов, установленных в обойму, позволяет конусу свободно перемещаться вниз при разъякоривании за счет снижения сил трения между конусом и плашками, что обеспечивает надежное освобождение плашек и перевод якоря в транспортное положение.
[15]Использование в конструкции якоря упорного кольца и цанги или пружинного разрезного кольца обеспечивает возврат плашек в транспортное положение как в вертикальных, так и в горизонтальных и глубоких скважинах, так как разъякоривание осуществляется только за счет натяжения колонны НКТ с заданным усилием.
[16]Эти решения существенно упрощают конструкцию якоря для НКТ, позволяют осуществить надежное освобождение плашек и перевод якоря в транспортное положение как в вертикальных, так и в горизонтальных и глубоких скважинах.
[17]Схема якоря приведена на фигуре.
[18]Якорь (фиг.) состоит из соединенных между собой верхнего 1 и нижнего 2 корпусов. В верхнем корпусе 1 выполнены отверстия под срезные штифты 3. Ниже срезных штифтов 3 на верхнем корпусе 1 имеется ступенчатый выступ 4, снабженный уплотнительным кольцом 5. Ниже выступа 4 в корпусе 1 выполнены сквозные отверстия 6. К верхнему корпусу 1 при помощи гайки 7 прикреплен кожух 8. Гайка 7 и кожух 8 образуют одно целое, что препятствует снятию деталей 7 и 8 с корпуса 1 при растягивании устройства. Нижняя часть гайки 7 упирается в стопорное кольцо 9, установленное на срезные штифты 3. Во внутренней части кожуха 8 имеется ступенчатый выступ 10, снабженный уплотнительным кольцом 11. В нижней части кожуха 8 выполнены Т-образные пазы под плашки 12. На нижний корпус 2 надет конус 13. На конусе 13 имеется паз в виде ласточкина хвоста 14, вдоль которого выполнены канавки 15, в канавках 15 размещены подвижно ролики 16, установленные в обойму 17, причем плашки 12 своим основанием опираются на ролики 16. Конус 13 зафиксирован от перемещения относительно корпуса 2 с помощью цанги или пружинного разрезного кольца 18. На внешней поверхности цанги или пружинного разрезного кольца 18 выполнен конический выступ 19. На буртике 20 нижнего корпуса 2 для предотвращения возникновения на поверхности буртика 20 задиров установлено кольцо 21. Цанга или пружинное разрезное кольцо 18 упирается своим нижним торцом в кольцо 21, а своим коническим выступом 19 - в упорное кольцо 22, установленное на внутреннем буртике 23 конуса 13. На конус 13 снизу навернута накидная гайка 24.
[19]Предлагаемый якорь (фиг.) работает следующим образом.
[20]Якорь монтируют на колонне НКТ выше или ниже штангового глубинного насоса (ШГН) в зависимости от выбранного насоса. Спускают якорь в составе компоновки на проектную глубину. Создают избыточное давление за счет закачки жидкости в колонну НКТ с устья скважины. Жидкость, попадая в отверстия 6, перемещает гайку 7, кожух 8 и плашки 12 вниз, в сторону конуса 13. При этом штифты 3 срезаются, плашки 12 раздвигаются до стенок эксплуатационной колонны. Происходит заякоривание путем заклинивания плашек 12 между конусом 13 и эксплуатационной колонной (на фиг. не показана). После чего прекращают подачу жидкости в колонну НКТ.
[21]Перевод якоря в транспортное положение производят натяжением колонны НКТ с заданным усилием, при котором буртик 20 нижнего корпуса 2 через кольцо 21 давит на торец цанги или пружинного разрезного кольца 18. Цанга или пружинное разрезное кольцо 18 упирается коническим выступом 19 в упорное кольцо 22 и начинает сжиматься до диаметра, позволяющего пройти дальше упорного кольца 22. При этом конус 13, упорное кольцо 22 и накидная гайка 24 свободно перемещаются в сторону нижней части корпуса 2, освобождая плашки 12 из зацепления с колонной. Якорь переводится в транспортное положение. Осуществляют подъем устройства в составе компоновки на поверхность.
[22]Применение заявляемого изобретения обеспечивает надежную установку и гарантированный перевод якоря в транспортное положение как в вертикальных, так и в горизонтальных и глубоких скважинах, существенно упрощает конструкцию и наладку, предотвращает потерю устойчивости низа колонны НКТ, скручивание колонны НКТ по спирали, исключает преждевременный износ труб и штанг на участке спирального изгиба, а также износ насосного оборудования.
