RU2030548C1

RU2030548C1 - Hydromechanical device for releasing of stuck pipes

Info

Publication number: RU2030548C1
Authority: RU
Inventors: Р.А. Гасанов; Р.И. Джамалов; Р.Г. Амиров; М.М. Джафаров; М.Н. Багирова
Original assignee: Азербайджанский индустриальный университет им.М.Азизбекова
Priority date: 1991-06-26
Filing date: 1991-06-26
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: well drilling. SUBSTANCE: hydromechanical device for releasing of stuck pipes has body 1, separating tube, 2, rod 3 on which sub is screwed and connected with cylinder 5. Body has safety valve including locknut 7, spring 8 and ball 9. Extending support of device includes control fork 10 rigidly connected with thrust bearing 11 installed in slots of segment holder 12 interacting with segments 13 and 14. In lower part, separating tube 2 interacts with movable sub 15 moving in cylinder 16 and is rigidly connected with piston 17. Piston has thread on its end to connect fishing tool 18. Axial displacements of fork 10 and segments 13 and 14 are limited by shoulder 19 on separating tube and by pin 20 locking the position of segment holder 12. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к ударным механизмам, применяемым для ликвидации прихватов насосно-компрессорных труб в скважине. The invention relates to percussion mechanisms used to eliminate sticking tubing in a well.

Известен гидравлический ударник, у которого часть цилиндра большого диаметра установлена относительно поршня с кольцевым зазором, сообщающим дифференциальную часть с затрубным пространством скважины, а часть меньшего диаметра выполнена с каналом, сообщающим затрубное пространство скважины с подпоршневой полостью [1]. Недостаток этой конструкции состоит в том, что ее работа зависит от гидравлического давления промывочной жидкости, и детали ясса работают в абразивной среде, что способствует их быстрому изнашиванию. A hydraulic hammer is known in which a part of a large-diameter cylinder is mounted relative to a piston with an annular gap communicating the differential part with the annulus of the well, and a part of a smaller diameter is made with a channel communicating the annulus of the well with a piston cavity [1]. The disadvantage of this design is that its operation depends on the hydraulic pressure of the flushing fluid, and the details of the jar work in an abrasive medium, which contributes to their rapid wear.

Известен гидравлический ударник, включающий верхний переводник, разделительную трубку, корпус и установленный в нем с возможностью ограниченного осевого перемещения шток с поршнем. Цилиндр охвачен корпусом, поршень жестко установлен на штоке и в нем выполнены продольные каналы для дросселирования рабочего агента. На внутренней поверхности корпуса выполнена расточка. В поршне установлен шариковый обратный клапан для регулирования максимального усилия расцепления ясса [2]. Недостаток этой конструкции заключается в том, что устройство позволяет возбуждать исключительно динамические нагрузки, воспринимаемые также колонной бурильных труб. В неблагоприятных условиях это восприятие может способствовать повреждению канала связи (колонны бурильных труб) и вызвать тем самым дополнительные осложнения. Known hydraulic hammer, including the upper sub, the separation tube, the housing and installed in it with the possibility of limited axial movement of the rod with the piston. The cylinder is enclosed by the housing, the piston is rigidly mounted on the rod and longitudinal channels are made in it for throttling the working agent. A boring is made on the inner surface of the housing. A ball check valve is installed in the piston to regulate the maximum decoupling force of the jar [2]. The disadvantage of this design is that the device allows you to excite exclusively dynamic loads, also perceived by the drill pipe string. In adverse conditions, this perception can contribute to damage to the communication channel (drill pipe string) and thereby cause additional complications.

Целью изобретения является повышение эффективности освобождения прихваченных насосно-компрессорных труб путем воздействия непосредственно в зону прихвата последовательно статической в пределах грузоподъемности ловильного инструмента и динамической в виде повторяющихся ударов нагрузками. The aim of the invention is to increase the efficiency of the release of stuck tubing by directly impacting the sticking zone sequentially static within the lifting capacity of the fishing tool and dynamic in the form of repeated shock loads.

Достигается это тем, что устройство снабжено вилкой управления подпятником, опорным узлом, включающим сегменты и их держатели, фиксируемые штифтом, подвижным переводником, нижним цилиндром с крышкой, причем разделительная трубка имеет центральный канал и снабжена в нижней части буртиком, между верхней частью разделительной трубки и поршнем, а также нижней ее частью, нижним корпусом и подвижным поршнем переводником образованы замкнутые соответственно верхняя и нижняя камеры, сообщаемые по центральному каналу разделительной трубки, причем сечение верхней камеры меньше сечения нижней. This is achieved by the fact that the device is equipped with a thrust control plug, a support assembly including segments and their holders, fixed by a pin, a movable sub, a lower cylinder with a cover, and the separation tube has a central channel and is provided in the lower part with a shoulder, between the upper part of the separation tube and closed by the upper and lower chambers, which are communicated through the central channel of the separation tube, are formed by the piston, as well as its lower part, the lower case and the movable piston by the sub, cm section of the upper chamber is less than the lower section.

На фиг.1 представлено гидромеханическое устройство для ликвидации прихватов в скважине; на фиг.2 - разрез по В-В на фиг.1; на фиг.3 - разрез по Ж-Ж на фиг.1. Figure 1 presents the hydromechanical device for the elimination of sticking in the well; figure 2 is a section along bb in figure 1; figure 3 is a section along FJ in figure 1.

Устройство состоит из корпуса 1, внутри которого имеется разделительная трубка 2, входящая внутрь штока 3. На шток 3 с помощью замковой резьбы навинчен переводник 4, на которой в свою очередь навинчен цилиндр 5, телескопически связанный с корпусом 1. Корпус в верхней части снабжен предохранительным клапаном для регулирования величиной возбуждаемых ударов и дозировки камеры рабочим агентом, состоящим из зажимной гайки 7, пружины 8 и шарика 9. Корпус и цилиндр имеют шестигранное сечение, благодаря чему в любой момент времени можно через переводник 4 и цилиндр 5 передавать крутящий момент корпусу ударника. Устройство снабжено раздвижной опорой, включающей вилку 10, сообщаемой с нижним ярусом (А) рабочей камеры и упираемой о подпятник 11. Подпятник 11 установлен в прорезях сегментодержателя 12, взаимодействующего с сегментами опоры 13 и 14. В нижней части разделительная трубка 2 взаимодействует подвижным переводником 15, перемещающимся в цилиндре 16 и жестко связанным с поршнем 17. Поршень на торце имеет резьбу для соединения с ловильным инструментом 18. Возможные осевые перемещения вилки управления 10 и сегментов 13 и 14 ограничиваются соответственно буртиком 19 на разделительной трубке и штифтом 20, фиксирующим положение сегментодержателя. Штифт 20 рассчитан на возможность среза при переходе от режима возбуждения статических нагрузок к режиму возбуждения динамических нагрузок. Этот переходной режим соответствует переходу штока 3 из нижнего яруса (А) замкнутой камеры в верхний (Д). Нижний корпус имеет отверстие для сообщения внутритрубного пространства с надпоршневым пространством подвижного переводника, а для заполнения нижней камеры рабочим агентом подвижный переводник снабжен поперечным отверстием. The device consists of a housing 1, inside of which there is a separating tube 2, which enters the stem 3. On the stem 3, an adapter 4 is screwed on with a locking thread, on which, in turn, a cylinder 5 is screwed telescopically connected to the housing 1. The housing in the upper part is equipped with a safety a valve for regulating the magnitude of the shock and the dosage of the chamber with a working agent, consisting of a clamping nut 7, a spring 8 and a ball 9. The body and cylinder have a hexagonal section, so that at any time it is possible to transfer to 4 and cylinder 5 to transmit torque of the striker housing. The device is equipped with a sliding support, including a fork 10, connected with the lower tier (A) of the working chamber and abutted against the thrust bearing 11. The thrust bearing 11 is installed in the slots of the segment holder 12, interacting with the segments of the support 13 and 14. In the lower part, the separation tube 2 interacts with a movable sub 15 moving in the cylinder 16 and rigidly connected with the piston 17. The piston at the end has a thread for connection with the fishing tool 18. Possible axial movements of the control fork 10 and segments 13 and 14 are limited respectively rtikom 19 on the separation tube and a pin 20, fixing the position of the segment holder. Pin 20 is designed to cut when moving from the mode of excitation of static loads to the mode of excitation of dynamic loads. This transitional mode corresponds to the transition of the rod 3 from the lower tier (A) of the closed chamber to the upper (D). The lower housing has an opening for communicating the in-pipe space with the piston space of the movable sub, and to fill the lower chamber with a working agent, the movable sub is equipped with a transverse hole.

Устройство работает следующим образом. После заправки камер (А,Д) и (Г, В) устройство рабочим агентом на колонне бурильных труб совместно с ловильным инструментом спускают его в скважину и соединяют с прихваченным объектом. После соединения с объектом перемещают колонну бурильных труб вниз. В результате шток 3 вместе с переводником 4 и цилиндром 5 перемещается в крайнее нижнее положение. Рабочие агенты, которыми заполнены нижний ярус (камера А) и камера (В), перетекают соответственно через каналы в штоке и центральный канал в пространстве над штоком (камера Д) и в камеры Г (камера Г образована между разделительной трубкой 2 и штоком 3). В этом перемещении вилкой 10 выводятся в рабочее положение сегменты 13 и 14 опоры и упираются о внутреннюю стенку обсадной колонны. В этом положении сегментов подпятника 11 упирается о буртик 19 разделительной трубки. Следовательно, осуществляется в этом движении штока 3 зарядка устройства. The device operates as follows. After refueling chambers (A, D) and (G, B), the device with a working agent on the drill pipe string, together with the fishing tool, is lowered into the well and connected to the stuck object. After connecting to the object, the drill pipe string is moved down. As a result, the rod 3 together with the sub 4 and the cylinder 5 moves to its lowest position. The working agents that fill the lower tier (chamber A) and chamber (B) flow respectively through the channels in the rod and the central channel in the space above the rod (chamber D) and into chamber G (chamber G is formed between the separation tube 2 and rod 3) . In this movement, the support segments 13 and 14 of the support are brought to the working position by the fork 10 and abut against the inner wall of the casing. In this position, the segments of the thrust bearing 11 abuts against the shoulder 19 of the separation tube. Therefore, in this movement of the rod 3, the device is charged.

При создании растягивающих усилий шток 3 начинает перемещаться вверх. По мере перемещения штока 3 в нижнем ярусе (камера А) происходит накопление потенциальной энергии для нанесения ударных воздействий за счет медленного перетока рабочего агента через капиллярные каналы из камеры Д в камеру А. When creating tensile forces, the stem 3 begins to move up. As the rod 3 moves in the lower tier (chamber A), potential energy is accumulated for impacting due to the slow flow of the working agent through the capillary channels from chamber D to chamber A.

Одновременно начинается переток жидкости из камеры Г в камеру В. За счет этого перетока и разных поперечных сечений камер Г и В от начала движения штока до момента выхода его в камеру Д увеличивается статическая растягивающая нагрузка непосредственно на прихваченный объект. Это означает, что за этот промежуток времени устройство работает как скважинный гидродомкрат. Причем разность площадей поперечных сечений камер Г и В позволяет F_B/F_Г= К - K≫1 е (К >> 1) число раз увеличить нагрузку, действующую непосредственно на прихваченный объект. Тем самым появляется возможность реализации предельно возможного несущего потенциала ловильного инструмента, применяемого обычно в связке с ударным устройством. Так например, если F_B=5F_Г и колонна бурильных труб растягивается нагрузкой, равной Р от 30 до 100 кН, то непосредственно на прихваченный объект будет действовать нагрузка, равная от 150 до 500 кН. При входе штока в верхний ярус камеры срезается штифт 20, свертываются сегменты 13 и 14, сопротивление мгновенно исчезает и шток 3 под действием упругого сжатия колонны резко перемещается вверх, нанося удар по внутреннему торцу корпуса 1. Для создания повторного удара колонну снова опускают на несколько метров и подвижные детали устройства при этом перемещаются в крайнее нижнее положение. После этого производят натяжение колонны и повторяют процесс. При резком перемещении подвижных частей ударника возможного возбуждения ударных нагрузок, превышающих предел прочности тела разделителя, заполняемой рабочим агентом. В результате возможны случаи их повреждения, что приведет устройство в непригодное для повторного применения состояние.At the same time, the flow of fluid from chamber G to chamber B begins. Due to this overflow and different cross sections of chambers G and B, from the beginning of the movement of the rod to the moment it exits into chamber D, a static tensile load increases directly on the trapped object. This means that during this period of time the device operates as a downhole hydraulic jack. Moreover, the difference in the cross-sectional areas of the chambers Г and В allows F _B / F _Г = К - K≫1 е (К >> 1) to increase the load acting directly on the trapped object a number of times. Thus, it becomes possible to realize the maximum possible bearing potential of a fishing tool, usually used in conjunction with a percussion device. For example, if F _B = 5F _G and the drill pipe string is stretched by a load equal to P from 30 to 100 kN, then a load equal to from 150 to 500 kN will act directly on the stuck object. When the rod enters the upper tier of the chamber, the pin 20 is cut off, segments 13 and 14 are rolled up, the resistance instantly disappears and the rod 3 moves sharply upward by elastic compression of the column, striking the inner end of the housing 1. To create a second strike, the column is lowered again by several meters and the movable parts of the device while moving to its lowest position. After this, tension the columns and repeat the process. With a sharp movement of the moving parts of the drummer of possible excitation of shock loads exceeding the tensile strength of the separator body filled with the working agent. As a result, cases of their damage are possible, which will lead the device to a condition unsuitable for reuse.

Для предупреждения этих явлений и обеспечения многоразовости применения в корпус ударника вмонтирован предохранительный клапан, рассчитываемый на давление, при котором возбуждаемые ударные нагрузки не нарушают целостность рабочей камеры. Необходимое давление в камере поддерживается сбрасыванием через клапан определенной части рабочего агента согласно избыточной порции возбуждаемых ударных нагрузок. Клапан служит также источником дозаправки камеры рабочим агентом для повторного использования устройства. Такое выполнение устройства позволяет повысить эффективность освобождения прихваченных насосно-компрессорных труб, сократить тем самым время восстановления при аварийной ситуации в скважине. To prevent these phenomena and to ensure reusability of application, a safety valve is mounted in the drummer’s body, which is designed for pressure at which the excited shock loads do not violate the integrity of the working chamber. The necessary pressure in the chamber is maintained by dropping through the valve a certain part of the working agent according to the excess portion of the excited shock loads. The valve also serves as a source of refueling the chamber with a working agent for reuse of the device. This embodiment of the device allows to increase the efficiency of the release of stuck tubing, thereby reducing the recovery time in case of an emergency in the well.

Claims

1. A HYDROMECHANICAL DEVICE FOR THE ELIMINATION OF TAKE-OFF HOOKS, containing an upper sub, a housing with a bore on the inner surface and a safety valve in its upper part, a hollow stem connected to the upper sub and installed in the housing with limited movement, a cylinder rigidly connected to the sub mounted telescopically relative to the housing, a separation tube placed in the housing with a gap relative to the last and hollow rod, and a piston with longitudinal channels, distinguishing In order to increase the efficiency of releasing objects captured in the well by acting directly static, within the load capacity of the fishing tool, and dynamic in the form of repeated shock loads, it is equipped with a movable sub, a lower cylinder with a cover and a sliding support made in the form of segments and their holders with slots on the inner surface, fixed by a pin, and control plugs with a thrust bearing placed in the slots of the holder and interacting with the segments, than the movable sub is rigidly connected with the separation tube and mounted for movement in the lower cylinder, the piston is placed between the inner surface of the lower cylinder and the lower end of the separation tube, the latter is made with a central channel and a side hole in the upper part, has a shoulder on the outer surface in the lower part and is installed against the bore in the housing with the possibility of forming a two-tier chamber, while the upper part of the separation tube and the lower part of the rod are installed with the possibility rofessional upper cavity communicated with the central channel of the sleeve and the piston and a lower cylinder are arranged to form the bottom of the cavity communicating with the central passage of the tube through the transverse bore of the piston and the upper section of the cavity is less than the lower cavity section.

2. The device according to claim 1, characterized in that the control plug is rigidly connected to the thrust bearing and mounted to move in the lower tier of the two-tier chamber, the diameter of the stem being equal to the diameter of the lower tier of the two-tier chamber.