Устройство для цементирования хвостовика в скважине

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, конкретно к строительству и ремонту скважин. Устройство для цементирования хвостовика в скважине включает телескопически установленные внутренний и наружный корпуса, седло с клапаном. В нижней части наружного корпуса выполнены окна. Внутренний корпус выполнен полым, оснащен шлицами, и установленным на наружной поверхности клапаном в виде заглушки выше седла, которое зафиксировано на внутренней поверхности наружного корпуса разрушаемым элементом и оснащено пальцами. Клапан и седло в рабочем положении выполнены с возможностью крепления друг с другом посредством фиксации разрезного стопорного кольца, установленного в наружной кольцевой проточке клапана с внутренней выборкой седла, и последующим извлечением седла, наружный диметр которого выполнен под внутренний диаметра D₁ наружного корпуса, который меньше внутреннего диаметр D ₂ хвостовика. Наружный корпус на наружной поверхности, которого выполнены осевые пазы под пальцы седла, оснащен дополнительно снизу вверх выше окон пакером в виде эластичного рукава, имеющего кольцевые проточки Эластичный рукав зафиксирован снизу относительно наружного корпуса, а сверху - с подвижной втулкой, соединенной с пальцами седла и выполненной с возможностью фиксации относительно наружного корпуса. Эластичный рукав имеет возможность складываться вместе кольцевых проточек в рабочем положении. Наружный корпус сверху соединен левой резьбой с переводником, на внутренней поверхности которого выполнены снизу пазы. В исходном положении внутренний корпус соединен с переводником замковым механизмом, а шлицы внутреннего корпуса состыкованы с пазами переводника. Замковый механизм выполнен в виде втулки, в исходном положении зафиксированной относительно внутреннего корпуса срезным винтом и взаимодействующей сверху с переводником. Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, позволяющую снизить материальные затраты на изготовление, а повышение надежности его работы связано с исключением шариковых фиксаторов из конструкции устройства и продавочной пробки из технологического процесса, что позволяет произвести цементировании хвостовика независимо от его длины и веса в любом интервале скважины, кроме того, устройство позволяет исключить работы по разбуриванию его деталей после цементирования и тем самым сократить общее время продолжительности работ.

1 илл. на 1 л.

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, конкретно к строительству и ремонту скважин.

Известно разъединительное устройство (патент RU №2136840 МПК 7 Е 21 В 17/06, 43/10, опубл. бюл. №25 от 10.09.1999 г.), включающее выполненные с возможностью телескопического взаимодействия между собой внутренний и наружный корпуса с шариковым фиксатором между ними, седло, выполненное с возможностью телескопического взаимодействия с внутренним корпусом и шариковым фиксатором, при этом устройство снабжено установочным патрубком, а седло снабжено кольцевым стопорным кольцом и выполнено с возможностью дополнительного телескопического взаимодействия с наружным корпусом.

Недостатком данного устройства является низкая надежность его в работе, связанная:

во-первых, со слабым зацепом шариковых фиксаторов при цементировании достаточно длинных хвостовиков имеющих большой вес, поскольку преждевременное срабатывание шариковых фиксаторов может привести к возникновению аварийной ситуации на скважине;

во-вторых, с тем, что при продавливании цементировочной пробки возможно проскальзование ее через стоп кольцо и как следствии нарушении технологии цементирования хвостовика;

в-третьих, использование цементировочной пробки осложняет конструкцию устьевой арматуры.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является разъединительное устройство для цементирования хвостовиков с опорой на забой (патент RU №2149252 МПК 7 Е 21 В 17/06, 43/10, опубл. бюл. №14 от 20.05.2000 г.), включающее выполненные с возможностью телескопического взаимодействия между собой внутренний и наружный корпуса с шариковым фиксатором между ними, седло, выполненное с возможностью телескопического взаимодействия с внутренним корпусом и шариковым фиксатором, при этом в нижней части наружного корпуса выполнены окна, над которыми в проходном канале упомянутого корпуса выполнено седло под обратный клапан, взаимодействующий с внутренним корпусом, при этом в стенках внутреннего корпуса выполнены обводные каналы, сообщающиеся с наружным пространством через проходной канал седла и окна наружного корпуса.

Указанному устройству в той или другой степени присущи все недостатки, отмеченные выше. Кроме того, оно сложное по конструкции, что обусловлено большим количеством деталей, а невыполнение жестких требований при изготовлении и сборке снижает надежность работы устройства.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства и повышение надежности его работы независимо от длины и веса хвостовика, а также исключение продавочной пробки из технологического процесса цементирования и последующее разбуривание деталей устройства в скважине.

Указанная задача решается устройством для цементирования хвостовика в скважине, включающим телескопически установленные внутренний и наружный корпуса, седло с клапаном, при этом в нижней части наружного корпуса выполнены окна.

Новым является то, что внутренний корпус выполнен полым, оснащен шлицами, и установленным на наружной поверхности клапаном в виде заглушки выше седла, которое зафиксировано на внутренней поверхности наружного корпуса разрушаемым элементом и оснащено пальцами, причем клапан и седло в рабочем положении выполнены с возможностью крепления друг с другом посредством фиксации разрезного стопорного кольца, установленного в наружной кольцевой проточке клапана с внутренней выборкой седла и последующим извлечением седла, наружный диметр которого выполнен под внутренний диаметра D₁ наружного корпуса, который меньше внутреннего диаметр D ₂ хвостовика, при этом наружный корпус на наружной поверхности, которого выполнены осевые пазы под пальцы седла, оснащен дополнительно снизу вверх выше окон пакером в виде эластичного рукава, имеющего кольцевые проточки и снизу зафиксированного относительно наружного корпуса, а сверху - с подвижной втулкой, соединенной с пальцами седла и выполненной с возможностью фиксации относительно наружного корпуса, причем эластичный рукав имеет возможность складываться вместе кольцевых проточек в рабочем положении, при этом наружный корпус сверху соединен левой резьбой с переводником, на внутренней поверхности которого выполнены снизу пазы, причем в исходном положении внутренний корпус соединен с переводником замковым механизмом, а шлицы внутреннего корпуса состыкованы с пазами переводника.

Новым также является то, что замковый механизм выполнен в виде втулки, в исходном положении зафиксированной относительно внутреннего корпуса срезным винтом и взаимодействующей сверху с переводником.

На фигуре изображено предлагаемое устройство для цементирования хвостовика в скважине в продольном разрезе.

Устройство для цементирования хвостовика 1 (см. фигуру) в скважине включает телескопически, установленные внутренний 2 и наружный 3 корпуса. В нижней части наружного корпуса 3 выполнены окна 4, ниже которых наружный корпус 3 оснащен коронкой. Внутренний корпус 2 выполнен полым и оснащен шлицами 5. На наружной поверхности внутреннего корпуса 2, установлен клапан 6, выполненный в виде заглушки выше седла 7 и зафиксированнный на внутренней поверхности наружного корпуса 3 разрушаемым элементом 8.

Клапан 6 и седло 7 в рабочем положении выполнены с возможностью крепления друг с другом посредством фиксации разрезного стопорного кольца 9, установленного в наружной кольцевой проточке 10 клапана 6 с внутренней выборкой 11 седла 7 и последующим извлечением седла 7, наружный диметр которого выполнен под внутренний диаметра D₁ наружного корпуса 3, который меньше внутреннего диаметр D₂ хвостовика 1 на 3-5 мм.

Седло 7 оснащено пальцами 12. Наружный корпус 3 на наружной поверхности, которого выполнены осевые пазы 13 под пальцы 9 седла 7, оснащен дополнительно снизу вверх выше окон 4 пакером 14 в виде эластичного рукава 15, имеющего кольцевые проточки 16. Эластичный рукав 15 зафиксирован снизу жестко относительно наружного корпуса 3.

Верхний конец эластичного рукава 15 соединен с подвижной втулкой 17. Подвижная втулка 17 соединена с пальцами 9 седла 7, вставленными с возможностью ограниченного осевого перемещения в осевые пазы 13 наружного корпуса 3. Подвижная втулка 17 имеет возможность фиксации относительно наружного корпуса 3 посредством разрезного пружинного кольца 18, установленного во внутренней проточке 19 подвижной втулки 17 с кольцевыми зубчатыми насечками 20, выполненными на наружной поверхности наружного корпуса 3. Подвижная втулка 14 при перемещении вниз герметизирует пакер 14, то есть складывает эластичный рукав 15, сгибающийся в месте кольцевых проточек 16.

Наружный корпус 3 сверху снабжен промежуточной муфтой 21, посредством которой он соединен с хвостовиком 1, который в свою очередь, сверху снабжен муфтой 22, которая с помощью левой резьбы 23 соединена с переводником 24. На внутренней поверхности переводника 24 снизу выполнены пазы 25.

В исходном положении внутренний корпус 2 соединен с переводником 24 замкового механизма 26, а шлицы 5 внутреннего корпуса 2 состыкованы с пазами 25 переводника 24.

Замковый механизм 26 выполнен в виде втулки 27. В исходном положении втулка 27 зафиксирована относительно внутреннего корпуса 2 срезным винтом 28 и взаимодействует сверху с переводником 24. Несанкционированные перетоки жидкости на сопрягаемых поверхностях исключаются уплотнительными кольцами 29, 30.

Устройство работает следующим образом.

На наружный корпусу 3 сверху наворачивают промежуточную муфту 21, затем сверху в нее вворачивают нижнюю трубу хвостовика 1. После этого с замером длины спускаемых в скважину труб наращивают хвостовик 1 до необходимой длины.

Затем на устье скважины (на фигуре не показано) на верхнюю обсадную трубу хвостовика 1 наворачивают муфту 22 с левой резьбой 23 и устанавливают собранную конструкцию на элеватор.

Далее в собранную конструкцию спускают с замером длины внутренний корпус 2, состоящий из колонны труб, при этом клапан 6 устанавливают в составе внутреннего корпуса 2 на 4-5 метров выше седла 7, установленного на внутренней поверхности наружного корпуса 3, при этом нижняя кромка внутреннего корпуса 2 должна находится не менее 6 метров выше нижней кромки наружного корпуса 3.

После наращивания внутреннего корпуса 2 сверху в него устанавливают шлицы 5, которые затем состыковывают с пазами 25 переводника 24 замкового механизма 26, выполненного в виде втулки 27, которая исходном положении зафиксирована относительно внутреннего корпуса 2 срезным винтом 28 и взаимодействует сверху с переводником 24. Далее вворачиваю переводник 24 в левую резьбу 23 муфты 22.

Снимают с устья скважины элеватор и с помощью колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) спускают устройство до упора на забой скважины или предварительно установленный цементный мост, выполняющий роль опоры (на фигуре не показано).

Затем отворачивают переводник 24 замкового механизма 26, а следовательно, и соединенный с ним внутренний корпус 2 с левой резьбы 23 муфты 22 наружного корпуса 3, путем вращением колонны НКТ по часовой стрелке с устья скважины. Вращение на переводник 24 передается посредством шлицов 5, установленных во внутреннем корпусе 2 и пазах 25 переводника 24, при этом нижняя часть наружного корпуса 3, благодаря разгрузке устройства на забой скважины или цементный мост фиксирует наружный корпус 3 и хвостовик 1 от проворота.

Для того чтобы убедиться в том, что переводник 24 отсоединился от муфты 23, приподнимают внутренний корпус 2, соединенный посредством замкового механизма 26 с колонной НКТ вверх на 1-3 метра, об этом свидетельствует падение нагрузки на

индикаторе веса (потеря веса хвостовика 1 и наружного корпуса 3), установленного на устье скважины (на фиг. не показано).

Затем начинают опускать колонну НКТ, соединенную посредством замкового механизма 26 с внутренним корпусом 2 вниз. В определенный момент, замковый механизм 26 своим переводником 24 вступит во взаимодействие с левой резьбой 23 муфты 22. После чего разгружают колонну НКТ на переводник 24 замкового механизма 26, достигнув расчетной нагрузки, разрушается срезной винт 28 втулки 27. В результате этого, внутренний корпус 2, соединенный с колонной НКТ опускается вниз, а замковый механизм 26 остается на месте, при этом втулка 27 остается во взаимодействии с переводником 24. Спуск внутреннего корпуса 2, соединенного с колонной НКТ продолжают до тех пор, пока клапан 6, установленный в составе внутреннего корпуса 2, герметично не сядет на седло 7 наружного корпуса 3 (разгружают колонну НКТ с внутренним корпусом 2 и клапаном 6 на седло 7 наружного корпуса 3 примерно на 10-20 кН), при этом произойдет крепление клапана 6 с седлом 7 за счет фиксации разрезного стопорного кольца 9, установленного в наружной кольцевой проточке 10 клапана 6 с внутренней выборкой 11 седла 7.

Далее закачивают в колонну НКТ расчетный объем цементного раствора и продавливают его с помощью жидкости продавки через окна 4 наружного корпуса 3 в наружное пространство (на фиг. не показано). При этом расчетный объем цементного раствора, продавленный в наружное пространство поднимается вверх между хвостовиком 1 и внутренней стенкой скважины (на фиг не показано) до тех пор, пока не достигнет муфты 22.

После этого вновь разгружают колонну НКТ с соединенным с ней внутренним корпусом 2 и клапаном 6 на седло 7 наружного корпуса 3. При расчетной нагрузке срезается разрушаемый элемент 8 и седло 7 под действием веса колонны НКТ и внутреннего корпуса 2, передающегося на него сверху посредством клапана 6 опускается вниз, так как седло 7 соединено посредством пальцев 12, вставленных с возможностью ограниченного осевого перемещения в осевые пазы 13 наружного корпуса 3 с подвижной втулкой 17, то последняя, также опускается вниз.

Подвижная втулка 17 при перемещении вниз начинает сжимать сверху эластичный рукав 15 пакера 14, который складывается, сгибаясь в месте кольцевых проточек 16 и начинает прижиматься к внутренней стенке скважины.

Процесс запакеровки эластичного рукава 15 пакера 14 продолжается до тех пор, пока о нижнюю кромку осевых пазов 13 наружного корпуса 3 не разрушатся пальцы 12, при этом разрезное пружинное кольцо 18, установленное во внутренней проточке 19

подвижной втулки 17 зафиксируется в зубчатых насечках 20 наружного корпуса 3, а пакер 14 герметично отсечет межколонное пространство скважины (на фиг. не показано).

Приподнимают внутренний корпус 2 посредством колонны НКТ вверх до тех пор, пока клапан 6 и закрепленное на нем седло 7 окажутся напротив хвостовика 1, после чего прямой или обратной промывкой вымывают излишки цементного раствора из внутреннего пространства хвостовика 1 и наружного корпуса 3.

Далее из скважины полностью извлекают колонну НКТ с внутренним корпусом 2 и клапаном 6, с закрепленным на нем седлом 7,

Седло 7 свободно извлекается из скважины, исключая дальнейшие работы по его разбуриванию за счет того, что его наружный диметр выполнен под внутренний диаметра D₁ наружного корпуса 3, который меньше внутреннего диаметр D₂ хвостовика 1 (D ₁<D₂).

Наличие пакера исключает обратное движение цементного раствора за счет веса столба цементного раствора.

Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, позволяющую снизить материальные затраты на изготовление, а повышение надежности его работы связано с исключением шариковых фиксаторов из конструкции устройства и продавочной пробки из технологического процесса, что позволяет произвести цементировании хвостовика независимо от его длины и веса в любом интервале скважины, кроме того, устройство позволяет исключить работы по разбуриванию его деталей после цементирования и тем самым сократить общее время продолжительности работ.

1. Устройство для цементирования хвостовика в скважине, включающее телескопически установленные внутренний и наружный корпуса, седло с клапаном, при этом в нижней части наружного корпуса выполнены окна, отличающееся тем, что внутренний корпус выполнен полым, оснащен шлицами и установленным на наружной поверхности клапаном в виде заглушки выше седла, которое зафиксировано на внутренней поверхности наружного корпуса разрушаемым элементом и оснащено пальцами, причем клапан и седло в рабочем положении выполнены с возможностью крепления друг с другом посредством фиксации разрезного стопорного кольца, установленного в наружной кольцевой проточке клапана с внутренней выборкой седла и последующим извлечением седла, наружный диаметр которого выполнен под внутренний диаметра D₁ наружного корпуса, который меньше внутреннего диаметра D₂ хвостовика, при этом наружный корпус, на наружной поверхности которого выполнены осевые пазы под пальцы седла, оснащен дополнительно снизу вверх выше окон пакером в виде эластичного рукава, имеющего кольцевые проточки и снизу зафиксированного относительно наружного корпуса, а сверху - с подвижной втулкой, соединенной с пальцами седла и выполненной с возможностью фиксации относительно наружного корпуса, причем эластичный рукав имеет возможность складываться вместе кольцевых проточек в рабочем положении, при этом наружный корпус сверху соединен левой резьбой с переводником, на внутренней поверхности которого выполнены снизу пазы, причем в исходном положении внутренний корпус соединен с переводником замковым механизмом, а шлицы внутреннего корпуса состыкованы с пазами переводника.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что замковый механизм выполнен в виде втулки, в исходном положении зафиксированной относительно внутреннего корпуса срезным винтом и взаимодействующей сверху с переводником.