Устройство для подвески и герметизации потайной обсадной колонны

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено при креплении скважин. Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение надежности работы за счет предотвращения преждевременного срабатывания Устройство состоит из корпуса с уплотнительными элементами и узла подвески Последний выполнен в виде кожуха с конической расточкой в верхней части, образующего с корпусом кольцевую полость, в которой установлен приводящий в движение клиновидные плашки кольц евой поршень Клиновидные плашки имеют на наружной и внутренней сторонах конические поверхности . Под определенным давлением поршень смещает вверх клиновидные плашки, они распираются между конической поверхностью опорной втулки и стенками предыдущей обсадной колонны. Одновременно с этим колонну труб подают вниз и обеспечивают подвеску потайной колонны. При этом срезается штифт и корпус перемещается с колонной вниз, благодаря чему уплотнительные элементы расширяются и осуществляется герметизация межколонного пространства 3 ил (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Е 21 В 33/14, 33/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4746040/03 (22) 03.10;89 (46) 15,06.92, Бюл. ¹ 22 (75) В.Л.Дмитриев (53) 622.243.13 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 694630, кл, Е 21 В 33/14, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 840301, кл, Е 21 В 33/14, 1981. (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВЕСКИ И ГЕРМЕТИЗАЦИИ ПОТАЙНОЙ ОБСАДНОЙ КО.. ЛОННЫ (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено при креплении скважин. Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение надежности работы эа счет предотвращения преждевременного срабатывания. Устройство состоит иэ корпуса с уплотнительными

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено при креплении нефтяных и газовых скважин потайными обсадными колоннами.

Известно устройство для подвески потайной обсадной колонны, включающее цилиндрический корпус с радиальными отверстиями, разъединитель с отверстиями, совмещенными с отверстиями корпуса, разделительную пробку, установленную на разъединителе с возможностью перекрытия отверстий на разъединителе, кольцевой поршень, кожух и зафиксированные на корпусе шлипсы.

Известно также устройство для подвески потайной обсадной колонны, включаю5U 174О63О А1 элементами и узла подвески. Последний выполнен в виде кожуха с конической расточкой в верхней части, образующего с корпусом кольцевую полость, в которой установлен приводящий в движение клинавидн ые плашки кол ьц евой порше н ь.

Клиновидные плашки имеют на наружной и внутренней сторонах конические поверхности. Под определенным давлением поршень смещает вверх клиновидные плашки, они распираются между конической поверхностью опорной втулки и стенками предыдущей обсадной колонны, Одновременно с этим колонну труб подают вниз и обеспечивают подвеску потайной колонны. При этом срезается штифт и корпус перемещается с колонной вниз, благодаря чему уплотнительные элементы расширяются и осуществляется герметизация межколоннаго пространства. 3 ил. щее цилиндрический корпус с радиальными отверстиями. закрепленную на корпусе конусообразную муфту, кожух и поршень, соединенный планками с клиновидными плашками.

Недостатки известных устройств закл ючается в отсутствии узла герметизации межколонного пространства и невозможности применения устройств при малых межкалонных зазорах (менее 30 мм). В известных устройствам плашки (шлипсы) расположены или на конической проточке корпуса устройства, или на конической поверхности жестко закрепленной конусообразной муфты. что при малых межколонных зазорах при спуске потайной колонны приводит к нарушению фиксации плашек (шлипсов) и маркет приве1740б30 сти к аварии. В наибольшей степени нарушение фиксации плашек (шлипсов) может возникнуть при применении в предыдущей обсадной колонне обсадных труб разного диаметра или со стенками разной толщины.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для подвески и герметизации потайной обсадной колонны. включающее посадочный ниппель, устанавливаемый в башмаке предыдущей колонны, подвесную муфту, направляющий патрубок, плашку, пластинчатую пружину, уплотнение, две соединенные срезным элементом втулки, концентрично размещенные между уплотнителем и плашкой, причем одна из них (распорная) жестко связана с направляющим патрубком, а вторая (опорная) установлена с возможностью взаимодействия с уплотнителем.

При спуске потайной колонны с известным устройством плашка пластинчатой пружиной прижимается к внутренней стенке предыдущей колонны и, когда плашка устанавливается против посадочного ниппеля, расположенного в башмаке предыдущей колонны, она своими выступами входит в пазы ниппеля и поджимается пластинчатой пружиной, После производства цементировочных работ при последующем движении потайной колонны вниз опорная втулка опирается на плашку, шпилька срезается и распорная втулка, жестко скрепленная с направляющим патрубком, движется вместе с ним вниз до тех пор, пока упорный цилиндрический выступ распорной втулки не сядет в выступ опорной втулки. при этом подвесная муфта, перемещаясь вниз, сжимает уплотнение и герметизирует межтрубное пространство.

Однако для применения этого устройства требуется установка на вполне определенной глубине посадочного ниппеля в предыдущей обсадной колонне.

При незначительном недопуске потайной колонны до проектной глубины осуществить подвеску невозможно, невозможно при этом обеспечить и герметизацию межколонного кольцевого пространства.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение надежности работы устройства за счет предотвращения преждевременного срабатывания узла подвески при минимальных межколонных зазорах.

Указанная цель достигается тем. что в устройстве для подвески и герметизации потайной обсадной колонны, включающем корпус с.уплотнительным элементом на наружной поверхности, расположенную под уплотнительным элементом опорную втул10 ют наружные конические поверхности для взаимодействия с конической поверхностью кожуха в исходном положении устройства и внутреннюю коническую поверхность для взаимодействия с конической поверхностью конусообразной опорной втулки в рабочем положении устройства, Такое выполнение устройства позволяет уменьшить габариты узла подвески. исключить контакт клиновидных плашек при спуске потайной колонны со стенками предыдущей, а следовательно, исключить при этом преждевременное. расклинивание ими конусообразной опорной втулки при уменьшенных межколонных зазорах.

Герметизация кольцевого межколонного пространства обеспечивается при движении колонны труб с корпусом вниз сжатием уплотнительного элемента нормированной нагрузкой, меньшей веса потайной колонны, что исключает выдавливание уплотнительных элементов из герметизированного межколонного пространства.

Нормируемая нагрузка; зависящая от размеров межколонного пространства, регулируется ограничением длины хода при посадке друг на друга выступов конусообразной опорной втулки и корпуса.

Подвеска осуществляется в любом месте предыдущей колонны.

В исходном положении в момент спуска устройства в скважину клиновидные плашки находятся вне контакта с конусообразной опорной втулкой. охватывают корпус по всему его периметру, что увеличивает общую полезную площадь плашек, а следовательно, при полной разгрузке потайной колонны на клиновидные плашки снижается удельная контактная нагрузка на стенки предыдущей колонны.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в момент спуска обсадной колонны в скважину; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 — устройство после подвески потайной колонны на клиновидных плашках в предыдущей обсадной колонне.

Устройство для подвески и герметизации потайной обсадной колонны имеет корпус 1. на концах которого выполнены резьбы для присоединения разьедииитель15

55 ку, связанную срезным элементом с корпусом, и установленный под опорной втулкой . узел подвески, опорная втулка выполнена конусообразной. а узел подвески — в виде кожуха с конической расточкой в верхней части, образующего с корпусом кольцевую полость, и установленного в последней кольцевого поршня и клиновидных плашек, связанных с ним упругими цанговыми консолями, причем клиновидные плашки име1740630

10

20

50

55 жении устройства. ного переводника 2 и кожуха 3, с выступом

4 и радиальным отверстием 5.

К разъединительному переводнику присоединяется разъединитель (резьбовой или безрезьбовой) с нижней продавочной пробкой (не показаны), служащий для спуска потайной обсадной колонны. Кожух заканчивается резьбой для привинчивания устройства к верхней трубе потайной обсадной колонны. Относительно корпуса концентрично установлены уплотнительные элементы 6, разделенные фигурным металлическим кольцом 7 и опирающиеся через опорное кольцо 8 на выступ корпуса и конусообразную опорную втулку 9, служащие для герметизации заколонного пространства после цементирования потайной колонны, Конусообразная опорная втулка находится в зацеплении с корпусом по направляющей призматической шпонке 10 и зафиксирована срезными штифтами 11.

Шпоночное соединение предназначено для стопорения корпуса относительно конусообразной опорной втулки после подвески потайной колонны в предыдущей для облегчения освобождения разъединителя от потайной колонны при ее относительно малом весе (предупреждение проворачивания потайной колонны при применении резьбового разъединителя). .В конусообразной опорной втулке имеется разгрузочное отверстие 12. В кожухе установлен кольцевой поршень 13, переходящий через упругие цанговые консоли 14 к клиновидным плашкам 15, Поршень фиксируется срезным штифтом 16 и герметизируется упругими кольцевыми уплотнениями

17, Устройство работает следующим образом.

На верхнюю трубу потайной обсадной колонны навинчивают предлагаемое устройство, соединяют через разъединитель с прикрепленной к нему нижней секцией составной разделительной пробки (не показана) с бурильными трубами, спускают потайную колонну до проектной глубины.

В бурильные трубы закачивают расчетный объем тампонажного раствора. за ним пускают верхнюю разделительную пробку, После продавливания тампонажного раствора, посадки разделительной пробки на упорное кольцо (не показано) и получения сигнала "Стоп" в обсадной колонне повышают давление. Внутриколонное давление жидкости через отверстие 5 передается на кольцевой поршень 13. При достижении расчетной величины избыточного давления срезается штифт 16 (фиг. 2), кольцевой поршень 13 вместе с упругими цанговыми консолями 14 и клиновидными плашками 15 смещается вверх. Упругие консоли выводят плашки к стенке предыдущей колонны, и при продолжающемся движении поршня вверх клинпвидные плашки распираются между конусообразной опорной втулкой 9 и стенками предыдущей обсадной колонны.

Одновременно с этим колонну труб подают вниз и обеспечивают подвеску потайной колонны на клиновидных плашках. При этом под весом потайной обсадной колонны срезаются штифты 11, корпус вместе с колонной перемещается вниз, потайную колонну разгружают на ее полный вес и нагрузка от части веса колонны передается на уплотнительный элемент 6.

Межколонное пространство герметизируется, Сбрасывают давление и освобождают разъединитель от потайной колонны, осуществляют промывку и поднимают бурил ьные .трубы.

Технико-экономическая эффективность заключается в снижении материальных затрат, связанных с борьбой с заколонными проявлениями или поглощениями после цементирования потайных обсадных колонн, за счет надежной подвески колонны и герметизации межколонного пространства, исключении дополнительных затрат времени на работу буровой установки. прокат оборудования, на ожидание затвердевания цемента.

Формула изобретения

Устройство для подвески и герметизации потайной обсадной колонны, включающее корпус с уплотнительным элементом на наружной поверхности, расположенную под уплотнительнь,м элементом опорную втулку, связанную срезным элементом с корпусом, и установленный под опорной втулкой узел подвески, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения надежности работы за счет предотвращения преждевременного срабатывания, опорная втулка со стороны нижнего торца выполнена конусообразной, а узел подвески — в виде кожуха с конической расточкой в верхней части, образующего с корпусом кольцевую полость, и установленного в последней кольцевого поршня и клиновидных плашек, связанных с ним упругими.цанговыми консолями, причем клиновидные плашки имеют наружные конические поверхности для взаимодействия с конической поверхностью кожуха в исходном положении устройства и внутреннюю коническую поверхность для взаимодействия с конической поверхностью опорной втулки в рабочем поло1740630

1740630

Ф

Составитель В,Дмитриев

Техред M.Moðãåíòàë . Корректор А.Ворович

Редактор M.Öèòêèíà е

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2061 Тираж Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушскэя наб.. 4/5