Скважинный амортизатор со сминаемой передней частью

(51) 21 17/07 (2012.01) 16 7/12 (2012.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Скважинный амортизатор, заполненный,предпочтительно, скважинным флюидом в камере,которая уменьшается в объме вследствие удара. Разрывной диск может удерживать первоначальную нагрузку несжимаемой жидкости до удара. После удара разрывной диск разрушается, что позволяет флюиду быть вытесненным через отверстие для амортизации части удара, который возникает, когда колонна ударяет неподвижный объект после падения в стволе скважины. Передняя часть амортизатора представляет собой мягкий материал,который имеет полости, так что сочетание мягкости материала и полостей позволяет передней части изменять форму до тех пор, пока она не сталкивается с окружающей трубчатой стенкой, а затем сминается внутрь полостей, делая е извлечение простым. Передняя часть установлена на амортизаторе с возможностью разъма так, что эти две части могут быть разделены, если передняя часть застревает после удара.(74) Тагбергенова Модангуль Маруповна Тагбергенова Алма Таишевна Касабекова Найля Ертисовна(54) СКВАЖИННЫЙ АМОРТИЗАТОР СО СМИНАЕМОЙ ПЕРЕДНЕЙ ЧАСТЬЮ Область техники, к которой относится изобретение Областью техники, к которой относится изобретение, является амортизатор, который может уменьшить повреждение скважинных компонентов,если инструментальная колонна случайно расцепляется (высвобождается), и, прежде всего,сминаемая передняя часть на амортизаторе для улучшения его функционирования. Область применения изобретения Амортизаторы используются в скважинных установках для защиты оборудования в скважине,если инструментальная колонна случайно расцепляется. Кинетическая энергия падающей колонны или другого объекта рассеивается амортизатором для того, чтобы уменьшить или исключить повреждение от удара. В некоторых конструкциях для скважины относительное перемещение сминает материал в амортизаторе или радиально деформирует один элемент, в то время как другой с посадкой с натягом вдавлен в него, или просто использует заострнный элемент из карбида вольфрама для врезания в телескопическую трубу. Эти конструкции и их варианты представлены в патентах США 6,454,012,6,109,355, 6,708,761, 3,653,468, 3,949,150, 4,679,669,4,693,317, 4,817,710 и 4,932,471. Патент США 5,875,875 относится в целом к амортизаторам в не связанных друг с другом промышленных применениях, таких как транспортные средства,механическое оборудование и здания и сооружения. В нем отказываются от использования жидкостей и газов, считая, что стоимость прецизионной обработки и уплотнений, которая обусловлена пневматическими или гидравлическими конструкциями,увеличивает стоимость их изготовления и обслуживания. Вместо этого, он фокусируется на пене и других материалах, которые могут оставаться в каналах без уплотнений до тех пор, пока амортизатор не приведн в действие. Еще одна конструкция для использования скважины толкает поршень в корпус и создат выходную траекторию перемещения к каналу для грязи в корпусе, в то время как головка поршня также уходит из каналов. Таким образом, чем больше относительное перемещение между поршнем и окружающим корпусом, тем постепенно увеличивается сопротивление перемещению поршня. Эта конструкция описана в патенте США 5,183,113. Также стоит отметить, что описанная в патенте США 6,109,355 конструкция имеет изготовленный из латуни передний конец 18, так что он может воспринимать первоначальный удар и рассеивать его. Передняя часть 18 имеет линию тока пластового флюида в колонну инструментов. Рассматриваемое изобретение предлагает амортизатор, который использует скважинные флюиды. Он удерживается в рабочем режиме в положении до тех пор, пока он не примет удар,который создат относительное перемещение. В результате уменьшается объм флюидной камеры,заполненной,предпочтительно,несжимаемым 2 флюидом, и временно удерживаемым сминаемым элементом, в то время как флюид выдавливается через отверстие и в окружающий ствол скважины. Первоначальный удар поглощается передней частью, предназначенной для сминания при помощи полостей, выполненных для того, чтобы позволить ей смяться самой по себе при ударе. Эти и другие признаки данного изобретения будут более очевидны специалистам из анализа описания предпочтительного варианта осуществления изобретения и связанных с ним чертежей, которые приведены ниже, признавая при этом, что пункты формулы изобретения определяют полный объм изобретения. Сущность изобретения Скважинный амортизатор,заполненный,предпочтительно, скважинным флюидом в камере,которая уменьшается в объме вследствие удара. Разрывной диск может удерживать первоначальную нагрузку несжимаемой жидкости до удара. После удара разрывной диск разрушается, что позволяет флюиду быть вытесненным через отверстие для амортизации части удара, который возникает, когда колонна ударяет неподвижный объект после падения в стволе скважины. Передняя часть амортизатора представляет собой мягкий материал,который имеет полости, так что сочетание мягкости материала и полостей позволяет передней части изменять форму до тех пор, пока она не сталкивается с окружающей трубчатой стенкой, а затем сминается внутрь полостей, делая е извлечение простым. Передняя часть установлена на амортизаторе с возможностью разъма так, что эти две части могут быть разделены, если передняя часть застревает после удара. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - вид в разрезе амортизатора в рабочем положении,Фиг. 2 - подробный вид в разрезе передней части показанного на фиг. 1 амортизатора,Фиг. 3 - вид вдоль линии 3-3 на фиг. 2, и Фиг. 4 - вид вдоль линии 4-4 на фиг. 2. Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения. Как показано на фиг. 1, насосно-компрессорная труба (не показана) соединена с верхней частью верхнего переводника 3. Амортизационный узел 1 содержит также прикреплнный к верхнему переводнику 3 корпус 7 с обоймой 8, используемой для вставления разрывного диска 12 и стопорного кольца 11 напротив верхнего переводника 3. Уплотнения 13 и 14 предотвращают перепуск флюида вокруг разрывного диска 12. Нижний переводник 2 соединн с корпусом 7 и соединение герметизировано на уплотнении 14. Обойма 8 имеет отверстие 20, которое ведт в камеру 22, где установлен разрывной диск 12. Группа отверстий 24 сообщается с окружающим стволом скважины. Поршневой узел 26 имеет верхнюю деталь 15,прикреплнную к нижней детали 4 с помощью комплекта винтов 16 и используя герметизирующее соединение уплотнение 17. Передний фиксатор 6 прикреплн к нижней детали 4 с помощью другого герметизирующего соединение уплотнения 16. Срезной штифт 28 удерживает переднюю часть 30 на фиксаторе 6. Верхняя деталь 15 имеет продольное отверстие 32, которое от верхней полости 52 ведт к нижней камере 34. Нижняя камера 34 может быть использована для дренажа верхней полости 52 путем вывинчивания нижней детали 4 после того, как инструмент извлечн из скважины. Срезной штифт 10 удерживает верхнюю деталь 15 на нижнем переводнике 2 для спуска. Уплотнение 9 на верхней детали 15 первоначально опирается на внутреннее отверстие 38 нижнего переводника 2. Втулка 5 на верхней детали 15 опирается на внутренний диаметр 40 корпуса 7. Как показано на фиг. 2-4, передняя часть 30 имеет продольное отверстие 42, которое пересекает поперечные отверстия 44 и 46. Назначением отверстий является перемещение материала так, что когда передняя часть 30 получает первоначальный удар, она приобретает тенденцию увеличения в радиальном направлении для того, чтобы упереться в окружающую трубчатую стенку и после этого она может продавливаться в саму себя, сминаясь при этом в проходы 42, 44 и 46. Эта способность сминаться вовнутрь улучшает надежду на то, что когда колонну (не показана) вытягивают, передняя часть 30 не застрянет в окружающей трубе. Если даже передняя часть 30 после того, как была разрушена, застряла, срезной штифт 28 в отверстии 48 может быть разрушен и узел 1, включая передний фиксатор 6, может быть вытащен. Следует отметить, что внутренний диаметр 38 меньше, чем внутренний диаметр 40 и, что на нижнем переводнике 2 образован буртик 50 для удержания верхней детали 15 при извлечении после падения соединнной с переводником 3 колонны (не показана). За счет разницы в размере между диаметрами 38 и 40 при наличии относительного перемещения между верхней деталью 15 и окружающим корпусом 7 между ними открывается камера увеличивающегося объма. Для предотвращения создания вакуума в этой камере,которая должна увеличиваться в размерах для того,чтобы позволить поршневому узлу 26 перемещаться по направлению к отверстию 20, отверстие 32 и проход 36 позволяют флюиду устремляться в этот увеличивающийся канал для предотвращения создания в нем вакуума, так что перемещение поршневого узла 26 может продолжаться без силы сопротивления от увеличивающейся камеры. В операции, когда колонна (не показана) опускается, передняя часть 30, которая изготовлена,предпочтительно, из мягкого металла, эластомера,пластика, геля в оболочке или комбинаций вышеперечисленного, поглощает первоначальный удар и сминается в продольном направлении до тех пор, пока она не ударит по окружающей трубчатой стенке, в точке которой она сминается обратно вовнутрь в е различные отверстия. Специалистам понятно,что передней части необходимо достаточная структурная прочность для того, чтобы при ударе поглощать динамическое воздействие столкновения с препятствием в скважине. Однако отверстия позволяют осуществить дальнейшее поглощение энергии удара за счет обеспечения внутренней полости, в которую может сминаться структура передней части 30 для оказания дополнительного содействия в уменьшении жсткости удара по объекту в скважине, который разрушило падение колонны (не показана). Опционально, заданные этими проходами полости могут быть заполнены гелем или вязкой смазкой для большего поглощения энергии удара, за которым следует вытеснение материала и внутреннее сминание передней части в е полости. В результате преобладающим режимом разрушения является продольное сминание и риск застревания передней части 30 во внутренней стенки окружающей трубы,что делает извлечение более сложным,уменьшается. В любом случае амортизатор 1 может быть вытянут наверх, а срезной штифт 28 может быть срезан, оставляя переднюю часть на месте для последующего фрезерования. Вытягивание корпуса 7 вверх захватит с собой поршневой узел 15 благодаря удерживающему поршневой узел 15 буртику 50. Сила удара приземления передней части 30 также остановит дальнейшее перемещение поршневого узла 15, в то время как корпус 7 продолжает двигаться вниз. Это поднимает давление в камере 52, вызывая повышение давления, которое разрушит разрывной диск 12. Скважинный флюид, который первоначально заполнил камеру 52 до разрывного диска 12, теперь будет перемещаться через отверстие 20 и в ствол скважины через проход 24. Следует отметить, что является предпочтительным предварительное заполнение камеры 52 флюидом и монтаж разрывного диска 12 для первоначального удержания такого флюида. Причина заключается в том, что некоторые скважины могут иметь наполненный газом верхний слой, и если бы там не было разрывного диска, то камера 52 могла бы первоначально быть заполнена газом. Если колонна была опушена с камерой 52, вс ещ заполненной газом, достаточное время для камеры 52 для заполнения жидкостью может отсутствовать для того,чтобы обеспечить правильное функционирование и предотвращение повреждения при ударе. В предпочтительном варианте осуществления заполняющий камеру 52 несжимаемый флюид удерживается закрывающим элементом, который является съмным, таким как разрывной диск 12. При уменьшении объма камеры 52, отверстие 20 обеспечивает постоянное сопротивление перемещению корпуса 7 для дальнейшего рассеивания энергии удара до того, как нижний переводник 2 достигнет ограничения перемещения. Для специалистов понятно, что описанное является амортизатором со сминаемой передней частью. Передняя часть выполнена из мягкого материала и включает в себя полости для увеличения шанса продольного сминания при ударе и для облегчения извлечения передней части после удара. Предусмотрено экстренное освобождение от 3 передней части 30. Количество, размер и ориентация полостей, так же как и выбор материла,для достижения желаемой интенсивности поглощения энергии удара может изменяться. Амортизатор обеспечивает постоянное сопротивление разрушению при ударе, а съмное препятствие обеспечивает то, что, предпочтительно,несжимаемый флюид полностью заполняет канал 52 таким образом, что он находится там, когда это необходимо, если даже узел 1 падает, когда он вс ещ находится в газовом кармане в скважине. Следует отметить, что отсутствует необходимость конструкции разрывного диска 12 для сопротивления гидростатическому давлению на заключительной глубине для расположения амортизатора 1. Наоборот, предназначением разрывного диска является простое удержание флюида в камере 52 достаточно долго для того,чтобы амортизатор попал в участок скважины,заполненный жидкостью. По этой же причине отсутствует необходимость в изготовлении компонентов амортизатора 1 большой толщины с тем, чтобы противостоять большим перепадам давления, потому что простой спуск в амортизаторе 1 может разрушить диск 12 на небольших глубинах,что приводит к тому, что узел будет находиться в равенстве давлений со скважинными флюидами. Наряду с тем, что предпочтительным является разрывной диск, предполагаются другие съмные препятствия, которые могут быть устранены посредством множества технологий, таких как растворение, плавление или химическая реакция. Корпус 7 с нижним переводником 2 может быть буквально оторван от застрявшего поршневого узла 26 после падения. В случае если узел 1 отделяется от колонны инструментов, может быть задействован ловильный инструмент (ловильный снаряд) для захвата ловильной шейки чуть выше втулки 5 для того, чтобы переместить равновесие инструмента. Кроме того, если поршневой узел 26 отделн от нижнего переводника 2, то может быть использован ловильный инструмент для захвата ловильной шейки чуть выше верхнего переводника 15. Корпус 7 не нуждается в расчетном давлении колонны (не показана), которая расположена над ним. Разрывной диск 12 установлен достаточно низко так, что минимальное относительное перемещение разрушит его. Отверстие 20 имеет такой размер, чтобы предотвратить повышение давления в корпусе 7, которое может пластично деформировать его, и для всех функций и предназначений проходящий через отверстие 20 поток флюида является достаточно слабым, так что даже определяющая корпус 7 стенка не сгибается. Одна причина этого заключается в том, что основную часть кинетической энергии при ударе рассеивает сминаемая передняя часть 30. Вышеприведнное описание разъясняет предпочтительный вариант осуществления и специалистами без отхода от изобретения, объм которого должен определяться из буквального и эквивалентного объма нижеприводимых пунктов формулы изобретения, могут быть осуществлены модификации. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Амортизаторная система для применяемой в скважине трубчатой колонны, содержащая- амортизаторное устройство, содержащее корпус и поршень, определяющие изменяемый объмный канал при возникновении относительного перемещения между ними, при этом относительное перемещение вытесняет из канала флюид,- переднюю часть на нижнем конце амортизаторного устройства, при этом передняя часть содержит по меньшей мере одну полость для содействия сминанию передней части в продольном направлении при ударе о неподвижный объект скважины. 2. Система по п. 1, в которой относительное перемещение вытесняет флюид из канала через расположенное на расстоянии от поршня отверстие. 3. Система по п. 2, в которой канал содержит также разрушаемый элемент для удержания флюида в канале до тех пор, пока не возникнет относительное перемещение. 4. Система по п. 3, в которой корпус и поршень удерживаются вместе с возможностью разъма до тех пор, пока не произойдт удар по передней части. 5. Система по п. 3, в которой разрушаемый элемент разрушается от увеличения гидростатического давления во время его перемещения вниз в стволе скважины. 6. Система по п. 3, в которой разрушаемый элемент разрушается от относительного перемещения между поршнем и корпусом. 7. Система по п. 6, в которой относительное перемещение создат давление в канале для разрушения разрушаемого элемента. 8. Система по п. 7, в которой разрушаемый элемент содержит разрывной диск. 9. Система по п. 1, в которой расчетное давление для корпуса ниже, чем расчетное давление колонны,которая удерживает его в стволе скважины. 10. Система по п. 1, в которой поршень содержит верхний конец, размещнный по существу в корпусе, который больше, чем нижний конец поршня, который простирается за пределы корпуса. 11. Система по п. 10, в которой корпус содержит внутренний буртик, который захватывает верхний конец поршня, что позволяет осуществить извлечение корпуса для доставки с ним поршня. 12. Система по п. 11, в которой относительное перемещение создат между поршнем и корпусом изменяемое объемное пространство, и поршень содержит проход из полости, который ведт к пространству для того, чтобы предотвратить снижение давления в пространстве. 13. Система по п. 1, в которой передняя часть установлена на амортизаторном устройстве с возможностью разъма. 14. Система по п. 4, в которой корпус и поршень первоначально удерживаются вместе посредством по меньшей мере одного срезного штифта.- полость содержит проход, перпендикулярный продольной оси,- передняя часть содержит также продольно ориентированное глухое отверстие,которое пересекает по меньшей мере один поперечный проход,- при ударе в стволе скважины передняя часть сминается продольно и радиально в отверстие и проходы. 16. Амортизаторная система для применения в скважинах, содержащая- имеющее нижний конец амортизаторное устройство, и- установленную на нижнем конце переднюю часть, содержащую продольную ось и по меньшей мере одну полость для содействия сминанию передней части в продольном направлении при ударе о неподвижный объект скважины. 17. Система по п. 16, в которой- полость содержит проход, поперечный продольной оси,- передняя часть содержит также продольно ориентированное глухое отверстие,которое пересекает по меньшей мере один поперечный проход,- при ударе о ствол скважины передняя часть сминается продольно и радиально в отверстие и проходы. 18. Система по п. 17, в которой передняя часть установлена на амортизаторном устройстве с возможностью разъма. 19. Система по п. 18, в которой передняя часть изготовлена из мягкого металла, пластика,эластомеров или геля в оболочке. 20. Система по п.17, в которой проход содержит флюид, который при ударе выталкивается передней частью для дальнейшего рассеивания кинетической энергии удара по передней части.