Подвеска нецементируемого хвостовика
Заявляемая полезная модель относится к оборудованию для нефтедобывающей промышленности и используется, например, для спуска, подвески и герметизации хвостовика. Техническая задача - обеспечение возможности предотвращения срабатывания гидравлических механизмов от несанкционированного давления внутри колонны. Новое в заявленном решение то, что подвеска нецементируемого хвостовика, выполненная в виде единой конструкции и содержащая узел 1 якоря, узел 2 пакера, узел 3 разъединения с элементом разъединения, снабжена узлом 4 предохранения узла якоря от несанкционированного срабатывания, в корпусе которого установлены седло 12 шара, наконечник 15 для удержания седла с шаром от отрыва от узла предохранения, при этом, элемент разъединения выполнен в виде муфты стыковочной 36, снабженной упорным подшипником 42 и установленной с возможностью осевого перемещения относительно ствола узла разъединения. Узел 4 предохранения предназначен для защиты узла якоря от несанкционированного срабатывания. Для удержания седла с шаром от отрыва от узла предохранения после их среза используется наконечник 15. Наконечник крепится к корпусу резьбовым соединением (на чертеже не показано). Для установки узла предохранения в зоне входных отверстий гидравлического якоря используются два штока 16, 17 и муфта 18. Герметичность узла предохранения обеспечивается лабиринтными уплотнениями и резиновыми кольцами 19, 20, 21, 22. Для приведения узла в действие используется стальной шарик 23 диаметром 44, 45 мм. Узел 3 разъединения предназначен для соединения подвески с транспортировочной колонной, проведения технологических операций и связанных с промывкой и отсоединением транспортировочной колонны от подвески и состоит из муфты стыковочной 36, ствола 37, переходника 38, корзины 39, муфты 40, и трех сухарей 41. Муфта стыковочная 36 обеспечивает соединение узла 4 разъединения с узлом 3 пакера по левой специальной резьбе (на чертеже не показано). Область рабочего хода муфты стыковочной защищена корзиной 39, которая кроме функции защиты стыковочной муфты и обеспечения ее свободного хода при разъединении обеспечивает передачу усилий сжатия транспортировочной колонны на хвостовик. 1 с. п. ф-ы., 1 илл.
Заявляемая полезная модель относится к оборудованию для нефтедобывающей промышленности и используется для обустройства нефтяных и газовых скважин, например, для спуска, подвески и герметизации хвостовика.
Известны устройства для спуска, подвески и герметизации хвостовика, которые выполнены каждый как самостоятельное устройство, например:
Известен якорь гидравлический /Патент РФ на изобретение 
2346138 МПК Е21В 23/06, опубл. 10.02.2009/, содержащий корпус с продольным сквозным каналом и сообщающимися с ним поперечными окнами, в которых установлены выполненные в виде полых поршней плашки с возвратными пружинами. Торцевые поверхности плашек выполнены гладкими цилиндрическими и снабжены диаметральными выступами.
Известен пакер-якорь / Патент РФ на изобретение 2088743, МПК Е21В 23/06, опубл. 27.08.97/, содержащий верхний и нижний обратные клапаны для перепуска бурового раствора. Кроме того, имеется шпилька. Она удерживает верхний обратный клапан постоянно открытым. Нижний обратный клапан шпилька удерживает в рабочем положении. Она допускает переток бурового раствора только снизу вверх. Шпилька выполнена срезаемой при подъеме устройства свыше двух метров.
Известно разъединяющее устройство /Патент РФ 2203386 на изобретение, МПК Е21В 23/06, Е21В 33/12, опубл. 27.04.2003/, содержащее корпус с внутренними канавками, гильзу, цангодержатель, наконечник, ствол. Корпус жестко соединен сверху с переходником, а снизу - с упором. В корпусе установлена с возможностью осевого перемещения гильза с внутренней расточкой и наружным фиксатором. Упор имеет внутреннюю поверхность под уплотнительные манжеты и радиальные каналы для кулачков. Цангодержатель выполнен с окнами под лепестки цанги. Ствол размещен в корпусе снизу с внутренними посадочными поверхностями и наружной расточкой под кулачки упора и пазами под лепестки цанги. Корпус выполнен с двумя внутренними верхней и нижней канавками под наружный фиксатор гильзы, которая выполнена с внутренней посадочной поверхностью, радиальными отверстиями и наружными канавками. Уплотнительные кольца установлены в канавках под внутреннюю поверхность корпуса. Внутри гильзы над стволом размещена с возможностью осевого перемещения втулка, зафиксированная в гильзе срезными винтами и/или фиксатором. Расстояние от верхнего торца втулки до упора его в гильзу равно или больше, чем расстояние между внутренними верхней и нижней канавками корпуса. При верхнем фиксированном положении гильзы внутренняя ее расточка расположена выше кулачков упора. При нижнем - наоборот, внутренняя расточка гильзы находится сверху для радиального их перемещения. Наконечник выполнен в виде башмака повторного ввода.
Недостатком данных устройств является сложность их изготовления необходимость их сборки непосредственно на скважине или специальных производственных базах.
Наиболее близким техническим решением - прототипом заявляемого решения является устройство для герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине / Патент РФ 2171366 на изобретение, МПК Е21В 43/10, Е21В 33/14, опубликовано 27.07. 2001/, включающее корпус, связанную с ней транспортировочную колонну, разъединитель, пакер и якорь, помещенные в верхней части хвостовика, патрубок с радиальными отверстиями и под этими отверстиями дроссельно-запорным клапаном для перекрытия этим клапаном внутреннего сечения патрубка при заданном расходе с заданными реологическими свойствами, при этом патрубок связан с корпусом и образует с хвостовиком в верхней его части кольцевую полость, гидравлически связанную с полостью патрубка через его радиальные отверстия и с узлами привода якоря, пакера и разъединителя.
Недостатком прототипа является отсутствие элементов, предотвращающих срабатывание гидравлических механизмов от несанкционированного давления внутри колонны.
Технической задачей, стоящей перед авторами является обеспечение возможности предотвращения срабатывания гидравлических механизмов от несанкционированного давления внутри колонны.
Технический результат достигается тем, что подвеска нецементируемого хвостовика, выполненная в виде единой конструкции и содержащая узел якоря, узел пакера, узел разъединения с элементом разъединения, снабжена узлом предохранения узла якоря от несанкционированного срабатывания, в корпусе которого установлены седло шара, наконечник для удержания седла с шаром от отрыва от узла предохранения, при этом, элемент разъединения узла механического разъединения выполнен в виде муфты, снабженной упорным подшипником и установленной с возможностью осевого перемещения относительно ствола узла разъединителя.
На чертеже представлено заявляемое устройство (фиг.1-3)
Подвеска нецементируемого хвостовика выполнена в виде единой конструкции с возможностью ее транспортировки в собранном виде и состоит из узла 1 якоря, узла 2 пакера, узла 3 разъединения, узла 4 предохранения якоря от несанкционированного срабатывания.
Узел 1 якоря предназначен для подвески хвостовика в предварительно обсаженной промежуточной технической колонне. Узел якоря состоит из: корпуса 5, гидроцилиндра 6, закрепленного срезными винтами 7, и девяти плашек 8, скрепленных с гидроцилиндром 6. Герметичность гидроцилиндра 6 относительно корпуса 5 и внешней среды обеспечивается лабиринтными уплотнениями 9 и резиновыми кольцами 10. При перемещении вдоль корпуса гидроцилиндр удерживается от вращения сухарями 11, установленными в продольных пазах корпуса 5.
Узел 4 предохранения предназначен для защиты узла якоря от несанкционированного срабатывания. Узел предохранения состоит из седла 12 шара, закрепленного в корпусе 13 срезными винтами 14. Для удержания седла с шаром от отрыва от узла предохранения после их среза используется наконечник 15. Наконечник крепится к корпусу резьбовым соединением (на чертеже не показано). Для установки узла предохранения в зоне входных отверстий гидравлического якоря используются два штока 16, 17 и муфта 18. Герметичность узла предохранения обеспечивается лабиринтными уплотнениями и резиновыми кольцами 19, 20, 21, 22. Для приведения узла в действие используется стальной шарик 23 диаметром 44,45 мм. Шарик поставляется вместе с подвеской в отдельном полиэтиленовом пакете.
Узел 2 пакера предназначен для герметизации межтрубного пространства хвостовика. Узел 2 пакера состоит из корпуса 24, трех секций резиновых уплотнительных манжет 25, цанги 26 с конусом 27 и воронки 28. Между цангой и секцией уплотнительных манжет установлен гладкий стакан 29. Для предотвращения возвратного движения цанги и конуса от возвратного движения установлены разрезные стопорные кольца 30, 31. Цанга скреплена с корпусом и конусом срезными винтами 32, 33. Для исключения вращения разрезных стопорных колец при транспортировке установлены винты 34, 35.
Узел 3 разъединения предназначен для соединения подвески с транспортировочной колонной, спуска хвостовика вместе с подвеской в скважину, проведения технологических операций, связанных с промывкой, и отсоединения транспортировочной колонны от подвески. Узел 3 разъединения состоит из элемента разъединения узла разъединения выполненного в виде муфты стыковочной 36, ствола 37, переходника 38, корзины 39, муфты 40, и трех сухарей 41. Муфта стыковочная 36 установлена с возможностью осевого перемещения относительно ствола 37 узла разъединения и обеспечивает соединение узла 4 разъединения с узлом 3 пакера по левой специальной резьбе (на чертеже не показано). Область рабочего хода муфты стыковочной защищена корзиной 39, которая кроме функции защиты стыковочной муфты и обеспечения ее свободного хода при разъединении обеспечивает передачу усилий сжатия транспортировочной колонны на хвостовик. Для обеспечения свободного вращения транспортировочной колонны при отвороте от хвостовика устанавливается упорный подшипник 42. Пружины 43, установленные в резьбовые втулки 44, обеспечивают раскрытие сухарей для передачи усилий транспортировочной колонны на пакер при его срабатывании. Корзина 39 крепится на стволе 37 и переходнике 38 посредством резьбового соединения (на чертеже не показано). Зона расположения узла разъединения разобщена с внешней средой лабиринтными уплотнениями 45 и резиновыми кольцами 46.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Ниппельным резьбовым концом корпуса 5 со стороны забоя подвеска крепится к последней обсадной трубе хвостовика. К верхнему муфтовому концу подвески со стороны устья крепится первая труба транспортировочной бурильной колонны, используемой для спуска хвостовика. Свинчивание производится машинным ключом с применением уплотнительной смазки. Фиксируется вес хвостовика.
Хвостовик, укомплектованный подвеской, спускается на транспортировочной колонне из бурильных труб до глубины, заданной планом работ на скважине. При нахождении транспортировочной колонны на глубине установки «головы» хвостовика фиксируется два показания индикатора веса с записью в вахтовом журнале. Показания фиксируются при движении транспортировочной колонны вверх и вниз.
Проводятся технологические промывки.
С устья скважины производится сброс стального шара 23 диаметром 45 мм и его продавливание по транспортировочной колонне до посадки в седло 12 предохранительного узла и получения сигнала «стоп» давлением Р=4,0-5,0 МПа. Повышением избыточного внутреннего давления до значения P1 производится срез винтов 14. Седло с шаром перемещаются и заклиниваются в наконечнике 15 открывая при этом отверстия А в корпусе 13 предохранительного узла. Буровой рабочий раствор через отверстия А, Б попадает в полость гидроцилиндра 6. Повышением избыточного внутреннего давления до значения P2 производится срез винтов 7. При поддерживании избыточного внутреннего давления на заданной величине гидроцилиндр 6 с закрепленными плашками 8 перемещается относительно корпуса 5. При перемещении плашки раздвигаются по конусу и заклиниваются в промежуточной колонне. Для фиксации заклинивания избыточное внутреннее давление поднимается до значения P3. Надежность посадки проверяется разгрузкой транспортировочной колонны на 22 те. Давление бурового раствора сбрасывается до нуля.
Производится подготовка к разъединению транспортировочной колонны с хвостовиком. Подготовка заключается в создании условий, исключающих наличие усилий растяжения на левой специальной резьбе. Рекомендуется нагрузить голову хвостовика усилием сжатия 2-3 те.
Вращением транспортировочной колонны вправо производится отворот узла разъединения по левой специальной резьбе.
Производится подъем транспортировочной колонны на 500-600 мм для раскрытия сухарей 41.
Производится опускание транспортировочной колонны до упора сухарей в торец Т воронки 28.
Разгрузкой транспортировочной колонны на 16 те производится срез винтов 33. При опускании транспортировочной колонны воронка 28, цанга 26 с конусом 27 и стакан 29 перемещаются относительно корпуса 24, деформируя при этом уплотнительные манжеты 25.
Разгрузкой транспортировочной колонны на 18 те производится срез винтов 32. При дальнейшем опускании транспортировочной колонны воронка 28 и цанга 26 с конусом 27 перемещаются относительно корпуса 24. Плашки разрезной цанги, раздвигаясь по конусу, заклиниваются в промежуточной колонне, фиксируя при этом уплотнительные манжеты 25 в деформированном состоянии.
После завершения работ по спуску и обустройству хвостовика в скважине узел предохранения и узел разъединения извлекают из скважины вместе с транспортировочной колонной.
Таким образом, новая совокупность существенных признаков заявляемого технического решения позволила обеспечить возможность предотвращения срабатывания гидравлических механизмов от несанкционированного давления внутри колонны.
Подвеска нецементируемого хвостовика, содержащая узел якоря, узел пакера, узел разъединения с элементом разъединения и выполненная в виде единой конструкции, отличающаяся тем, что подвеска снабжена узлом предохранения узла якоря от несанкционированного срабатывания, в корпусе которого установлены седло шара, наконечник для удержания седла с шаром от отрыва от узла предохранения, при этом элемент разъединения выполнен в виде муфты, установленной с возможностью осевого перемещения относительно ствола узла разъединения.
