Устройство для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине
Устройство для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Включает переводник, связанную с ним транспортировочную колонну, пакер и якорь, помещенные в верхней части хвостовика, разъединитель, имеющий поршневой узел с кольцевой полостью. В корпусе поршневого узла выполнено соединяющееся с кольцевой полостью радиальное отверстие, закрытое седлом подвесной пробки, прилегающим своей наружной поверхностью к внутренней поверхности корпуса поршневого узла. Седло зафиксировано на корпусе поршневого узла срезным элементом. Достигается упрощение устройства и повышение надежности его работы. 6 ил.
Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам, предназначенным для крепления скважин хвостовиками обсадных колонн и герметизации заколонного пространства хвостовиков.
Известно устройство для установки и герметизации заколонного пространства хвостовика обсадной колонны в скважине, включающее транспортировочную колонну, разъединитель, пакер и якорь, помещенные в верхней части хвостовика под разъединителем (RU 2171366 С1 МПК7 Е21В 43/10, 33/14, оп. 27.07.2001).
Недостатком этого устройства является высокая вероятность преждевременного срабатывания узла пакера, обусловленная непредвиденным повышением давления в процессе технологических операций в скважине. Кроме того, возможна разгерметизация хвостовика по его заколонному пространству, причиной которой может быть недостаточно прочная фиксация пакера с помощью якоря данного устройства.
Известно также устройство для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине, включающее переводник, связанную с ним транспортировочную колонну, пакер и якорь, помещенные в верхней части хвостовика, разъединитель, имеющий поршневой узел с кольцевой полостью, по меньшей мере, с одним радиальным отверстием в корпусе поршневого узла, соединяющееся с кольцевой полостью, а также подвесную пробку, включающую седло, зафиксированное на втулке с помощью срезного элемента и жестко соединенной с трубой, которая, в свою очередь, соединена со ступенчатой втулкой, закрывающей радиальные отверстия в корпусе поршневого узла и зафиксированное на нем с помощью срезного элемента («Каталог комплексов технических средств для крепления скв «ин хвостовиками 89, 102, 114 м 127 мм.», Рязань, ОАО «Тяжпрессмаш», ООО НТЦ «ЗЭРС», 2009 г., стр.38-40).
Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является сложность конструкции, а также не достаточно надежная конструкция подвесной пробки и ее крепление на корпусе поршневого узла разъединителя. В процессе эксплуатации устройства возможно возникновение аварийной ситуации, связанной с преждевременным разрушением срезного элемента, соединяющего седло со втулкой в нижней части подвесной пробки и, следовательно, к несрабатыванию всего устройства.
Техническим результатом полезной модели является упрощение устройства и повышение надежности его работы в целом.
Необходимый технический результат достигается тем, что в устройстве для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине, включающем переводник, связанную с ним транспортировочную колонну, пакер и якорь, помещенные в верхней части хвостовика, разъединитель, имеющий поршневой узел с кольцевой полостью, по меньшей мере, с одним радиальным отверстием в корпусе поршневого узла, соединяющимся с кольцевой полостью, а также подвесную пробку, включающую седло, закрывающую, по меньшей мере, одно радиальное отверстие в корпусе поршневого узла, новым является то, что, радиальные отверстия в корпусе поршневого узла закрыты седлом подвесной пробки, прилегающим своей наружной поверхностью к внутренней поверхности корпуса поршневого узла, при этом седло подвесной пробки зафиксировано на корпусе поршневого узла, по меньшей мере, одним срезным элементом.
Полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1-3 изображено устройство в транспортном положении. На фиг.4-6 - устройство в его рабочем положении, перед удалением разъединителя.
Устройство состоит из транспортировочной колонны 1, переводника 3, соединенного с транспортировочной колонной муфтой 2 с замковой резьбой (фиг.1-3). В нижней части переводник 3 соединен с разъединителем 4, в специальных пазах которого размещены подпружиненные кулачки 5. Разъединитель 4 имеет поршневой узел 6, включающий корпус 7 поршневого узла и поршень 8, зафиксированный срезными элементами 9. В корпусе поршневого узла имеется канал 10 для подачи жидкости, соединяющийся с кольцевой полостью в поршневом узле. Утолщенная часть поршня 8 поджимает пружинную цангу 11. Коническая наружная поверхность цанги 11 размещена в стыке между воронкой 12 и пакером 13. Воронка 12 соединена с пакером 13 посредством левой резьбы и зафиксирована срезными элементами 14. В случае, если по какой-либо причине не удается создать давление и привести в действие разъединитель 4, то вращением транспортировочной колонны 1 вправо разрушают срезные элементы 14 и воронка 12 разъединяется от пакера 13.
Канал 10 для подачи жидкости в корпусе поршневого узла 7 перекрыт седлом 15 полой подвесной пробки 16, закрепленным на корпусе 7 поршневого узла, по меньшей мере, одним срезным элементом 17. Пакер 13 имеет нажимную втулку 18, соединенную с толкателем 19 и зафиксированную срезными элементами 20.
На пакере 13, в нижней части толкателя 19, размещена верхняя манжета 21, удерживаемая торцевой защитой 22. В нижней части пакера неподвижно установлена нижняя манжета 23 торцевой защитой 24. Между манжетами 21 и 23 размещена втулка 25 с двумя коническими заходными поверхностями. Пакер 13 соединен с якорем 26, имеющем участок с конической поверхностью (фиг.2). На корпусе якоря 26 размещены поршень 27 и толкатель 28, закрепленный срезными элементами 29 (фиг.2,3). На период транспортировки толкатель 28 закреплен еще и транспортировочными болтами (на фиг. не показаны). К толкателю присоединены планки 30 с плашками 31. В якоре 26 имеется отверстие 32 для подачи жидкости в кольцевую полость между толкателем 28 и корпусом якоря 26. Якорь 26 в своей нижней части соединен с переходной втулкой 33, на которой закреплен жесткий центратор 34. Втулка 33 соединена с нижним переводником 35, который, в свою очередь, соединен с обсадной трубой (на фиг.не показана).
Устройство работает следующим образом. После спуска хвостовика на заданную глубину производят цикл технологических промывок, подготавливая скважину к цементированию. Затем, после закачивания расчетного объема тампонажного раствора в транспортировочную колонну 1 пускают верхнюю цементировочную пробку (не показана), которая в процессе цементирования скважины садится в седло 15 подвесной пробки 16 (фиг.1-3). После ее посадки в седло 15, перекрывают проходной канал в подвесной пробке 16 и продолжают закачивать буровой раствор. При достижении необходимого давления, например 4-6 МПа, происходит срез срезных элементов 17 и совмещенные продавочные пробки (верхняя цементировочная+подвесная) перемещаются вниз к забою скважины, вытесняя тампонажный раствор в заколонное пространство хвостовика. При окончании процесса цементирования в хвостовике обсадной колонны создают расчетное избыточное д явление. При достижении давления, например 16 МПа, рабочая жидкость, поступая через отверстие 32, воздействует на поршень 27 и толкатель 28 якоря 26, в. результате чего происходит разрушение срезных элементов 29. При этом поршень 27 перемещает планки 30 вместе с плашками 31, которые наезжают на конусную часть корпуса якоря 26, заклинивая таким образом всю подвеску внутри обсадной колонны (происходит якорение). Затем продолжают наращивать давление бурового раствора, например до 20 МПа. В результате этого происходит разрушение срезных элементов 9, поршень 8 перемещается влево до упора в специальный выступ на корпусе разъединителя 4 (фиг.1). При этом зубцы пружинной цанги 11 оказываются над специальным карманом поршня 8 и цанга получает возможность сжаться до диаметра меньше, чем внутренний диаметр воронки 12. После этого приподнимают бурильную колонну вверх на 1,5-2 метра, разрушая при этом срезные элементы 14. При этом кулачки 5 под действием пружин раскрываются по наружному диаметру. После раскрытия кулачков 5 производят разгрузку бурильной колонны на 10-15 тонн путем ее опускания. При этой разгрузке кулачки 5 воздействуют на нажимную втулку 18, которая по резьбе соединена с толкателем 19 пакера 13 (фиг.4-6). Толкатель 19, перемещаясь вниз, разрушает срезные элементы 20 и сжимает манжеты 21, 23. Происходит пакеровка, при которой торцевая защита 22, 24 обеспечивает равномерное и надежное срабатывание манжет 21, 23. Устройство сработало, манжеты герметично прижимаются к внутренней поверхности промежуточной колонны и узел разъединителя можно извлекать на поверхность (фиг.4-6).
В случае, если по каким то причинам, избыточного давления будет недостаточно для приведения в действие гидравлического узла разъединения (среза элементов 9), выполняют вращение бурильной колонны вправо на 20-25 оборотов. В этом случае при вращении происходит разъединение транспортной колонны с хвостовиком по левой резьбе воронки 12 с пакером 13.
Таким образом, за счет крепления седла подвесной пробки непосредственно к внутренней поверхности корпуса поршневого узла достигается упрощение устройства и повышается надежность его работы в целом.
Устройство для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине, включающее переводник, связанную с ним транспортировочную колонну, пакер и якорь, помещенные в верхней части хвостовика, разъединитель, имеющий поршневой узел с кольцевой полостью, по меньшей мере, с одним радиальным отверстием в корпусе поршневого узла, соединяющимся с кольцевой полостью, а также подвесную пробку, включающую седло, закрывающую, по меньшей мере, одно радиальное отверстие в корпусе поршневого узла, отличающееся тем, что радиальные отверстия в корпусе поршневого узла закрыты седлом подвесной пробки, прилегающим своей наружной поверхностью к внутренней поверхности корпуса поршневого узла, при этом седло подвесной пробки зафиксировано на корпусе поршневого узла, по меньшей мере, одним срезным элементом.
