Оборудование устья скважины
Применение: в области добычи нефти и газа для обвязки верхних концов трех смежных обсадных колонн, выступающих над устьем скважины, с целью подвески, герметизации межтрубного пространства между ними и контроля давления в межтрубном пространстве. Сущность: в корпусе на внутреннем посадочном конусе размещена наружным посадочным конусом муфта, выполненная с внутренним посадочным конусом в сборе с манжетой и подвижной втулкой. На внутреннем посадочном конусе муфты размещен наружным посадочным конусом центратор, выполненный с осевым каналом для эксплуатационной колонны и расположенными по окружности сквозными отверстиями. В полость между корпусом и муфтой уложена нижняя манжета. На корпусе установлена крышка, закрепленная шпильками с гайками, вставленными в отверстия, равномерно расположенные по окружности фланца корпуса и крышки. Кольцевой выступ крышки упирается в нижнюю манжету. В полость между осевым конусным пазом крышки и муфтой эксплуатационной колонны уложена верхняя манжета. На крышке установлена прижимная крышка, закрепленная болтами. Кольцевой выступ прижимной крышки упирается в верхнюю манжету. В боковые отводы корпуса и крышки установлены патрубки. На верхних поверхностях корпуса и крышки выполнены кольцевые канавки под установку уплотнительного металлического кольца. Достигается повышение герметизации межколонных пространств, улучшение ремонтопригодности оборудования, повышение надежности и безопасности эксплуатации при действии различных нагрузок, упрощение конструкции, возможность применения для конструкции скважины с хвостовиком без замены противовыбросового оборудования.
Полезная модель относится к области добычи нефти и газа и может быть применена для обвязки верхних концов трех смежных обсадных колонн, выступающих над устьем скважины, с целью подвески, герметизации межтрубного пространства между ними и контроля давления в межтрубном пространстве.
Известна колонная головка (см. Абдулаев Ю.Г. и др. Монтаж, эксплуатация и ремонт оборудования фонтанных и нагнетательных скважин. Справочник рабочего. - М.: Недра, 1989). Колонная головка содержит цилиндрический корпус с внутренней конусной поверхностью, крышку, патрубки, установленные в сквозных отверстиях в стенках корпуса, клиновую подвеску, выполненную в виде разрезанной на три сектора втулки с осевым каналом с частью выполненной конусной наружной поверхностью и с зубьями на внутренней поверхности, эластичные нижнюю и верхнюю манжеты, кольцевое металлическое уплотнение между поверхностями корпуса и крышки и шпильки с гайками, вставленные в отверстия, равномерно расположенные по окружности фланца корпуса и крышки.
Недостатком этой колонной головки является недостаточно надежная герметизация устья скважины и низкая ремонтопригодность.
Известна выбранная в качестве ближайшего аналога колонная головка (см. патент RU 2146000, МПК Е21В 33/03, опубл. 27.02.2000), которая содержит цилиндрический фланцевый корпус с внутренним посадочным конусом, крышку с осевым конусным пазом, патрубки, установленные в боковые отводы корпуса и крышки, муфту внутри корпуса в сборе с манжетой и подвижной втулкой, установленной на внутреннем посадочном конусе корпуса, клиновую подвеску с осевым каналом, с зубьями и продольными отверстиями, установленную наружным посадочным конусом на внутреннем посадочном конусе муфты, противовыбросовое кольцо, нижнюю и верхнюю манжеты, грундбуксу, установленную наружным кольцевым выступом на верхней манжете и закрепленную болтами на крышке, кольцевое металлическое уплотнение, уложенное в канавки, выполненные в сопрягаемых поверхностях корпуса и крышки, и шпильки с гайками, вставленные в отверстия, равномерно расположенные по окружности фланца корпуса и крышки. В осевом канале клиновой подвески с зубьями располагается муфта эксплуатационной колонны, при этом стандартная соединительная муфта заменена на муфту специальную.
Недостатком ближайшего аналога является применение клиновой подвески, которая является трудоемкой в изготовлении и которая предназначена для удерживания с помощью зубьев эксплуатационной колонны, что существенно снижает износостойкость клиновой подвески и надежность работы всей сборки оборудования в процессе проведения скважинных работ.
Техническим результатом предложенной полезной модели является повышение герметизации межколонных пространств, улучшение ремонтопригодности оборудования, повышение надежности и безопасности эксплуатации при действии различных нагрузок, упрощение конструкции, возможность применения для конструкции скважины с хвостовиком без замены противовыбросового оборудования.
Указанный технический результат достигается тем, что оборудование устья скважины содержит корпус с кольцевой канавкой на верхней поверхности и внутренним посадочным конусом, крышку с осевым конусным пазом, патрубки, установленные в боковые отводы корпуса и крышки, прижимную крышку, размещенную на внутреннем посадочном конусе корпуса муфту с внутренним посадочным конусом в сборе с манжетой и подвижной втулкой и с резьбой для соединения с технической колонной, вложенную в полость между муфтой и корпусом нижнюю манжету, на которую установлен кольцевой выступ крышки, вложенную в полость между муфтой эксплуатационной колонны и осевым конусным пазом крышки верхнюю манжету, на которую установлен кольцевой выступ прижимной крышки, уплотнительное металлическое кольцо, шпильки с гайками, вставленные в отверстия, равномерно расположенные по окружности фланца корпуса и крышки, кроме того, согласно предложенному, на верхней поверхности крышки выполнена кольцевая канавка, а на внутренний посадочный конус муфты вместо клиновой подвески с зубьями установлен центратор, также выполненный с наружным посадочным конусом, осевым каналом и расположенными по окружности сквозными отверстиями.
Повышение герметизации межколонных пространств обеспечивается размещением уплотнительного кольца в кольцевых канавках, выполненных на верхних поверхностях корпуса и крышки. Достигается герметизация тем, что при последовательности выполнения скважинных работ поверх корпуса или поверх крышки устанавливается соответствующее оборудование (подпревенторная катушка), на нижних поверхностях которого выполнены ответные кольцевые канавки.
Повышение надежности и эксплуатационной безопасности обеспечивается установкой центратора. В предлагаемой конструкции удерживание эксплуатационной колонны происходит посредством упора нижнего торца муфты эксплуатационной колонны в верхний торец центратора. Такое решение упрощает конструкцию и сокращает число составных частей оборудования, когда вместо технологически сложной клиновой подвески и противовыбросового кольца применяется один элемент - центратор - с сохранением выполняемых функций. Кроме того, обеспечивается возможность применения данного оборудования устья скважины для конструкции скважины с хвостовиком без замены противовыбросового оборудования.
На чертеже показан продольный разрез предлагаемой полезной модели. При этом на чертеже отражено то, что при выполнении разных этапов скважинных работ на оборудование устья скважины устанавливается соответствующее оборудование: в процессе бурения - превенторный блок, а в процессе освоения и эксплуатации - фонтанная или нагнетательная арматура через колонный фланец.
Оборудование устья скважины содержит цилиндрический фланцевый корпус 1 и крышку 2. В сквозных боковых отводах, выполненных в корпусе 1 и крышке 2, установлены, например, на резьбе патрубки 3 и 4. Внутри корпуса 1 установлена муфта 5 в сборе с манжетой 6 и подвижной втулкой 7. Муфта 5 сопряжена наружным посадочным конусом с внутренним посадочным конусом корпуса 1. В полость между муфтой 5 и корпусом 1 уложена нижняя эластичная манжета 8, контактирующая с наружным кольцевым выступом крышки 2.
В полость между муфтой 9 эксплуатационной колонны 10 и конусной поверхностью осевого кольцевого паза крышки 2 вложена верхняя манжета 12. Сверху установлена прижимная крышка 13, закрепленная болтами, ввернутыми в равномерно расположенные по окружности резьбовые отверстия.
Между сопрягаемыми поверхностями фланца корпуса 1 или крышки 2 и устанавливаемого сверху оборудования в кольцевые канавки уложено уплотнительное металлическое кольцо 14.
Во фланце корпуса 1 и в крышке 2 равномерно по окружности выполнены сквозные отверстия, в которые вставлены шпильки 15 с гайками 16.
В муфте 5 на ее внутренний посадочный конус установлен наружным посадочным конусом центратор 17, в котором по окружности равномерно расположены сквозные отверстия 18 для гидравлической связи патрубков 3 с пространством между технической 20 и эксплуатационной 10 колоннами.
В осевом канале центратора 17 размещается последняя труба эксплуатационной колонны 10, муфта 9 которой упирается нижним торцом в верхний торец центратора 17.
Сборку и монтаж предложенного оборудования производят отдельными частями по мере углубления скважины.
На этапе бурения под техническую колонну корпус 1 вворачивают в муфту 19 последней трубы кондуктора (не показан) после спуска кондуктора в скважину и его цементажа. На корпус 3 через уплотнительное кольцо 14 устанавливается подпревенторная катушка 22 с противовыбросовым оборудованием, крепится шпильками 15 с гайками 16 и производится бурение. После этого на последнюю трубу технической колонны 20 наворачивают муфту 5 в сборе и опускают техническую колонну 20 до полной посадки муфтой 5 на внутренний посадочный конус корпуса 1. Под действием давления, передаваемого через боковой кольцевой выступ муфты 5, эластичная манжета 6 подвергается упругой деформации, осуществляя герметизацию межтрубного пространства между кондуктором и технической колонной 20. Затем производят цементаж технической колонны 20 и опрессовку межколонного пространства давлением через патрубки 4.
На этапе бурения под эксплуатационную колонну после окончания бурения на последнюю трубу эксплуатационной колонны 10 надевают центратор 17 и производят спуск эксплуатационной колонны 10 в муфту 5 до полной посадки наружного посадочного конуса центратора 17 на посадочный конус муфты 5. Производят цементаж эксплуатационной колонны 10, демонтируют подпревенторную катушку 22.
Окончательная сборка оборудования производится в следующей последовательности. Над боковым кольцевым выступом муфты 5 в полость, образованную корпусом 1 и муфтой 5, укладывают нижнюю эластичную манжету 8. Устанавливают на корпус 1 крышку 2, совмещая отверстия крышки 2 с отверстиями во фланце корпуса 1. В отверстия вставляют шпильки 15 и затягивают гайки 16. Упор кольцевого выступа крышки 2 в нижнюю манжету 8 обеспечивает герметизацию фланцевого соединения корпуса 1 и крышки 2. В кольцевую канавку, имеющуюся на поверхности крышки 2, укладывают уплотнительное металлическое кольцо 14. В осевой паз крышки 2, между его конической поверхностью и муфтой 9 эксплуатационной колонны 10, укладывают верхнюю манжету 12. На манжету 12 устанавливают кольцевым выступом прижимную крышку 13, наживляют болты и равномерно затягивают их, тем самым обеспечивая герметизацию пространства между технической 20 и эксплуатационной 10 колоннами. В муфту 9 эксплуатационной колонны 10 вворачивают колонный фланец 11. В крышку 2 вворачивают патрубок 3, устанавливают кран высокого давления и манометр. Производят опрессовку давлением пространства между технической 10 и эксплуатационной 20 колоннами.
На этапе бурения под хвостовик вместо колонного фланца 11 в муфту 9 эксплуатационной колонны 10 вворачивают предохранитель 21, в канавку корпуса 1 укладывают уплотнительное кольцо 14 и устанавливают подпревенторную катушку 22. Стягивают фланцы корпуса 1 и катушки 22 шпильками 15 с гайками 16. Производят бурение под хвостовик и спускают его в скважину. Затем демонтируют катушку 22, отворачивают предохранитель 21 с муфты 9 и стягивают корпус 1 и крышку 2 шпильками 15 и гайками 16. В муфту 9 вворачивают колонный фланец 11 и производят опрессовку межколонного пространства.
Оборудование устья скважины, содержащее корпус с внутренним посадочным конусом и кольцевой канавкой на поверхности фланца, крышку с осевым конусным пазом, патрубки, установленные в боковые отводы корпуса и крышки, прижимную крышку, муфту, выполненную с внутренним посадочным конусом в сборе с манжетой и подвижной втулкой и размещенную наружным посадочным конусом на внутреннем посадочном конусе корпуса, вложенную в полость между корпусом и муфтой нижнюю манжету, на которую установлен кольцевой выступ крышки, вложенную в полость между осевым конусным пазом крышки и муфтой эксплуатационной колонны верхнюю манжету, на которую установлен кольцевой выступ прижимной крышки, уплотнительное металлическое кольцо, шпильки с гайками, вставленные в отверстия, равномерно расположенные по окружности фланца корпуса и крышки, отличающееся тем, что на верхней поверхности крышки выполнена кольцевая канавка, а на внутреннем посадочном конусе муфты размещен центратор, выполненный с наружным посадочным конусом, осевым каналом для установки эксплуатационной колонны и сквозными продольными отверстиями, расположенными по окружности.
