Устройство для подвески потайной обсадной колонны

 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей пром-ти и позволяет повысить эффективность и надежность работы устройства. Оно включает посадочный ниппель (ПН) 4 предыдущей обсадной колонны 5, подвесную муфту 1, упор 7, направляющий патрубок (НП) 2, подпружиненные плашки 3 с внутренней цилиндрической поверхностью (ЦП) и внешней ЦП с радиусом, равным радиусу внутренней ЦП указанного ПН 4 в-месте установки плашек 3. Муфта 1 и упор 7 снабжена направ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„13S8547 А 1 (51)4 Е 21 В 33 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 :..

БКГ.ЯЫ(! : ЕМ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4059878/22-03 (22) 22.04.86 (46) 15.04.88. Бюл. 9 14 (71) Грузинское комплексное научноисследовательское и проектное отделение "СевКавнипинефть" (72) Б.Б.Меладзе, Г.О.Берая, В.Б.Курбанов, Г.Б.Чанкотадзе и М.Х.Ьбакелия .(53) 622.245. 12(088.8) (56) Левин Е.М., Ваулин В.П. Спуск и подвеска хвостовиков при креплении скважин. Грозньй, 1970, с. 108.

Авторское свидетельство СССР

Н 840301, кл. Е 21 В 33/14, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВЕСКИ ПОТАЙной ОБсАднОЙ колонны (57) Изобретение относится к области нефтегазодобывающей пром-ти и позволяет повысить эффективность и надежность работы устройства. Оно включает посадочный ниппель (ПН) 4 предыдущей обсадной колонны 5, подвесную муфту 1, упор 7, направляющий патру- бок (НП) 2, подпружиненные плашки 3 с внутренней цилиндрической поверх" ностью (ЦП) и внешней ЦП с радиусом, равным радиусу внутренней ЦП укаэанного ПН 4 в месте установки плашек

3 ° Муфта 1 и упор 7 снабжена направ1388547 ляющими 9, имеющими ограничители перемещения плашек,О. На их верхнем и нижнем торцах выполнены канавки

11, оси которых перпендикулярны оси устройства и пересекаются с ней,причем внутренняя ЦП плашек 3 имеет образующую радиусом, равным наружному радиусу НП 2, а ось ее смещена относительно оси внешней ЦП плашки 3 на величину, определяемую иэ специального выражения,. При спуске колонны

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено при подвеске потайных обсадных колонн на упоре.

Цель изобретения — повышение эф- 5 фективности и надежности работы устройства.

На фиг. 1 представлено устройство в рабочем положении, общий вид," на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вертикальная проекция плашки; на фиг. 4 — горизонтальная проекция плашки, вид Б на фиг. 3, где

R — - радиус внешней поверхности плаш- ки, равный радиусу внутренней поверх-,15 ности посадочного ниппеля в месте установки плашки, r — радиус внутренней поверхности плашки, равный наружному радиусу направляющего пат рубка, с — смещение осей внешней и внутренней поверхйостей плашки; на фиг. 5 — подвесная муфта, направляющий патрубок и упор с направляющими, разрез; на фиг. 6 — разрез Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 — схема расположения контуров деталей устройства при транспортировке (выше линии ВВ „). и в рабочем положении (ниже линии

BB,); на фиг. 8 — схема, поясняющая расчет образования дополнительной площади контакта между плашкой и подвесной муфтой, где S — площадь кон.тактирующей поверхности плашки в существующем положении, S > — площадь контактирующей поверхности плашки 35 в соответствии с формулой изобретения, r -, радиус, равный наружному радиусу подвесной муфты; на фиг. 9, плашка 3 прижимается к стенке предыдущей колонны 5 и скользит по ней.

Подвеска осуществляется тремя плашками 3, расширяющимися при помощи пружин 6, упирающихся в НП 2. Плашки

1 при спуске удерживаются в сомкнутом состоянии до попадания до ПН 4 Затем они расширяются и заходят во внутреннюю проточку ПН 4. Это обеспечивает зависание колонны под муфтой 1.

1 з.п, ф-лы, 11 ил.

10, 11 — схема образования дополнительной контактирующей площади.

Устройство для подвески потайных обсадных колонн состоит из подвесной муфты 1, направляющего патрубка 2, плашек 3, посадочного нилпеля 4, ко-, торый включен в компоновку предыдущей обсадной колонны 5, пружины 6, например, пластинчатой, упора 7 и продольного промывочного канала 8.

С целью исключения кругового перемещения плашек подвесная муфта и упор снабжены направляющими 9, выполненными, например, в виде шпонок, а для удержания плашек от выпадения в радиальном направлении направляющие снабжены ограничителями 10. Для размещения .направляющих на верхнем и нижнем торцах плашек выполнены ка-. навки 11 (фиг. 3), При этом оси канавок перпендикулярны оси устройства и пересекаются с ней, что исключает эаклиннвание плашек при их радиальном перемещении. На плашке, для установки пружины выполнено углубление

12, внешняя цилиндрическая поверхность плашек выполнена радиусом, равным радиусу внутренней цилиндрической поверхности 13 посадочного ниппеля в месте установки плашек, а внутренняя цилиндрическая поверхность имеет образующую радиусом, равным наружному радиусу внешней цилиндрической поверхности 14 направляющего патрубка, причем оси внешней и внут ренней поверхностей плашки смещены одна по отношению к другой на величину, определяемую иэ выражения

1388547 с = -(R ГЗ вЂ” 4r — R 2.)

I

Э где с

R смещение осеи, — радиус внешней поверхности плашки, равный радиусу внутренней поверхности посадочного ниппеля в месте установки плашек;

r — минимальный внутренний ра- 10

1 диус предыдущей обсадной колонны выше места установки плашек, Устройство навинчивается на последнюю трубу потайной колонны с по- 15 мощью упора 7, далее через направляющий патрубок 2 и подвесную муфту 1 соединяется с резьбовым разъединителем и бурильными трубами (не показаны), на которых спускается в сква- 20 жину.

Устройство работает следующим образом.

При спуске потайной колонны плашка 3 пластинчатой пружиной 6 прижима- 25 ется к внутренней стенке предыдущей колонны 5 и скользит по ней. При этом взаимодействие направляющей 9, выполненной на подвесной муфте 1 и упоре 7 в виде шпонки с канавками 11 на 30 плашке, позволяет исключить воэможность кругового перемещения плашки 3 и тем самым обеспечивает равномерную подвеску потайной колонны. Подвеска осуществляется с помощью трех плашек.

3, внешняя поверхность которых точно соответствует внутренней поверхности посадочного ниппеля, т,е. внешняя поверхность плашки образована цилиндром радиусом R (фиг. 7), равным ра- 40 диусу 13 внутренней цилиндрической поверхности посадочного ниппеля 4 в месте установки плашек. Скошенные заплечики в нижней и верхней части плашек позволяют им свободно проходить при спуске и подъеме по обсадным трубам без осложнений. Плашки 3 расширяются в стороны при помощи трех пластинчатых пружин 6, упирающихся тыльной частью в направляющий патру- 50 бок 2. Во время спуска потайной колонны плашки 3 удерживаются на направляющем патрубке 2 в сомкнутом состоянии до тех пор, пока не попадают до посадочного ниппеля 4, эа счет пружины плашки 3 расширяются в стороны, заходят во внутреннюю проточку посадочного ниппеля 4, что обеспечивает зависание спускаемой потайной колонны под подвесной муфтой 1. Потайная колонна остается подвешенной и цементируется в растянутом состоя.нии.

Для увеличения площади зацепления плашки 3 с подвесной муфтой 1, что имеет важное значение особенно при малых межколонных кольцевых зазорах и при тяжелых потайных колоннах, внутренняя и внешняя поверхность плашек 3 имеют разные центры кривизны, где радиус кривизны внутренней поверхности плашки 3 равен радиусу кривйэны внешней поверхности направляющего патрубка 2, а радиус кривизны внешней поверхности плашки 3 равен радиусу кривизны внутренней поверхности посадочного ниппеля 4.

Такое исполнение плашки обусловлено двумя обстоятельствами: достигается максимальная площадь зацепления, она позволяет оптимально использовать ограниченную габаритную размерность подвесного устройства как в транспортном, так и в рабочем положении, плашка дает возможность увеличить площадь контактирующей поверхности плашки 3 и тем самым позволяет увеличить площадь зацепления с подвесной муфтой 1.

На фиг. 7 и 8 и обозначена окружность 13 внутренней поверхности посадочного ниппеля, проведенная радиусом R, равным радиусу внешней поверхности плашки в месте ее установки, окружность 14 внешней поверхности направляющего патрубка, проведенная радиусом rr> равным радиусу внутренней цилиндрической поверхности плашки, окружность 15 радиусом r равным минимаЛьному радиусу внутренней поверхности предыдущей обсадной колонны вьше места установки плашек; окружность 16 радиусом r» равным наружному радиусу подвесной муфты;

S „ — площадь контактирующей поверхности плашки в существующем исполнении; S - площадь контактирующей поверхности плашки в соответствии с формулой изобретения; с — смещение осей внешней и внутренней поверхностей плашки.

На фиг. 7 вьппе оси ВВ „ представлена схема расположения деталей устройства в транспортном положении, когда плашка прижата к внешней поверхности направляющего ниппеля, а ее углы а и Ь скользят по внутренней

1388547 с = — (R Г3 — 4г

2

25 поверхности предыдущей обсадной колонны. Ниже оси ВВ1 дана схема деталей, когда плашка находится в рабочем положении. Из фиг. 7 видно, что смещение осей с для получения макгимальной контактной площади и обеспечения прохождения плашек в межколонном зазоре должно определяться иэ выражения фиг. 8 иллюстрирует определение контактирующих площадей, где контактирующая поверхность плашки в существующем исполнении ограничена дугами окружностей х2 + у = r2 с центз ром в начале координат и радиусом

r и х + у = (г + с)2 с центром в начале координат и радиусом (r 2 +

+ с), а также отрезками Х

R R и Х = — . Поэтому площадь

2 2 этой поверхности равна ап (Д: з

-ац — (Г(+ с) — х ) dx, а контактирующая поверхность плашки в соответствии с формулой изобретения ограничена дугами окружностей х2 + у = г с центром в начале координат-и, радиусом r и х2 +

+ (у — с)2 = г2 с центром в О,, имеющей ординату С и радиусом г, а

R также отрезками прямых- Х =-- и

2

Х = †. Поэтому площадь этой поверх2 ности равна:

Я/2 (г - х — (Ч»: х( з 2

- R I2 — с) dx.

На фиг. 8 площадь АББ,А, = S „, а площадь АЕЕ„Л, = S 2.

Плашки расположены на направляюо щем патрубке и размещены на 120 друг от друга, т.е. три плашки в одном устройстве, Полученный эффект определяется разностью площадей S„ и

82 для каждой плашки, которой на на фиг. 8 соответствует площадь

БЕЕ,Б

На фиг. 9 показано образование площади S,„ когда внешняя и внутренняя поверхности плашек выполнены с одним, общим центром кривизны, а радиус внутренней поверхности не со5

55 ответствует наружному радиусу направляющего патрубка 2. На фиг. 1О представлена площадь S 2, когда внешняя и внутренняя поверхности плашки выполнены из разных центров со смещением с, где внутренняя и наружная поверхности плашек соответствуют наружному радиусу направляющего патрубка 2 и внутреннего радиусу посадочного ниппеля 4. Образование дополнительной контактирующей площади, определяемой разностью S — S иллюстрируется фиг. 11.

В результате изготовления плашек с разными центрами кривизны их поверхностей обеспечивается максимальная посадочная площадь плашек как на посадочный ниппель, так и на подвесную муфту и тем самым повышается грузоподъемность устройства и обеспечивается нормальная проходимость его внутри предыдущей обсадной колонны. формула изобретения

1. Устройство для подвески потайной обсадной колонны, включающее посадочный ниппель предыдущей обсадной колонны, подвесную муфту, направляющий патрубок, подпружиненные плашки с внутренней цилиндрической поверхностью и внешней цилиндрической поверхностью с радиусом, равным радиусу внутренней цилиндрической поверхности посадочного ниппеля в месте установки плашек, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения эффективности и надежности работы, подвесная муфта и упор снабжены направляющими, на верхнем и нижнем торце плашек для размещения последних выполнены канавки, оси которых перпендикулярны оси устройства и пересекаются с ней, причем внутренняя. цилиндрическая поверхность плашек имеет образующую радиусом, равным наружному радиусу направляющего патрубка, а ось ее смещена относительно оси внешней поверхности плашки на величину, определяемую из выражения с =- (В. ГЗ вЂ” 4г -R)

2

Ф где с — смещение осей;

R " радиус внешней поверхности плашки, равный радиусу внут-. ренней поверхности посадочного ниппеля в месте установки плашек; ки плашек

А-А

r — мпннмал1 ныл внутренний ра1 дпус Г1р .д! I,(÷ùeи ОГ) садной колонны вылив места установ2 Устройство по п 1 о т л ич а ю щ е е с я тем, что направляющие подвесной муфты и упора снабжены ограничителями перемещения плащек.

1388547

1388547

9uz 11

Составитель В.Родина

Техред А,Кравчук Корректор В,Гнрняк

Редактор М.Товтин

Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1558/34

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4