УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ НИЗА ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ Российский патент 1994 года по МПК E21B17/14 

Изобретение относится к бурению глубоких скважин, точнее к элементам низа обсадной колонны.

Известно устройство для оборудования низа бурильной колонны, включающее направляющую пробку и башмак [1].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для оборудования низа обсадной колонны, включающее направляющую пробку, башмачную трубу и телескопически установленную в ее полости на срезных элементах дополнительную трубу с ограничительным опорным кольцом на верхнем торце [2].

Это устройство имеет следующие недостатки.

Сложность конструкции и связанная с этим трудность его изготовления и сборки.

Сложность процесса подборки и расчета верхних каналов "А" и усилий прижима пружинных планок, чтобы получить нужное значение всех гидравлических сигналов. А так как в условиях скважины параметры среды могут быть другие, чем принятые при расчете, то нужные величины давлений могут быть не получены. В этом случае будет невозможно сделать расчет глубины скважины.

При негерметичной посадке шара 19, несрезе штифтов 9 и 11, удерживающих седло-ловушку 7, или несрезе винтов 2, - во всех этих случаях устройство окажется неработоспособным и глубина скважины не будет своевременно определена. А если при этом допущена ошибка в мере и обсадная колонна по этой причине не допущена до забоя, то ошибка не будет установлена со всеми вытекающими отсюда тяжелыми последствиями
При неожиданной встрече забоя и прихвата колонны в этот момент скважина попадает в аварийную ситуацию
В случае установления факта недопуска обсадной колонны из-за ошибки в мере даже при идеальной работе устройства исправить положение не удастся, так как колонна будет прихвачена из-за длительности подготовки к работе и больших затрат времени на улавливание гидравлических сигналов при работе названным устройством.

При тяжелых и вязких буровых растворах срезные элементы могут быть срезаны одновременно, что делает ненадежной работу устройства.

Маловероятно уловить сигналы с больших глубин /свыше 2000 м/ импульсы давления в 1,5-2 МПа, тем более что их несколько и следуют они друг за другом через короткое время.

Так как обсадная колонна должна спускаться без обратного клапана, то внутрь устройства наберется шлам и горная порода, которые при вызове циркуляции спрессуются и перекроют полость устройства. В результате скважина попадет в аварийную ситуацию. Если по счастливой случайности это не произойдет, то зашедший шлам может быть причиной негерметичной посадки шара 19 или недохода сигнального патрубка.

Таким образом недостатками известного устройства являются низкие эксплуатационные качества и малые технологические возможности исполнителей по предупреждению аварийных ситуаций.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных качеств и технологических возможностей.

Достигается это тем, что в известном устройстве для оборудования низа обсадной колонны, включающем направляющую пробку, башмачную трубу и телескопически установленную в ее полости на срезных элементах дополнительную трубу с ограничительным опорным кольцом на верхнем торце, дополнительная труба расположена в полости башмачной трубы с возможностью взаимодействия опорного кольца с нижним торцом башмачной трубы, а срезные элементы установлены на последних, причем длина башмачной трубы выбирается из соотношения:
≥ 0,002, где l - длина дополнительной трубы;
Н - длина обсадной колонны.

На фиг. 1 изображено устройство для оборудования низа обсадной колонны, транспортное положение; на фиг. 2 - то же, рабочее положение.

Устройство состоит из навинченной на нижний конец обсадной колонны 1 башмачной трубы 2, телескопически установленной в ее полости дополнительной трубы 3 с направляющей пробкой 4. На верхний конец дополнительной трубы 3 навинчено опорной кольцо 5, взаимодействующее с нижним торцом башмачной трубы 2, выполненным в виде кольца 6, навинченным на ее нижний конец. Дополнительная труба 3 в транспортном положении /фиг. 1/ полностью выдвинута и в этом состоянии произведена ее фиксация с помощью срезных элементов 7, установленных в опорном кольце 5 и нижнем торце башмачной трубы 2. В стенке дополнительной трубы 3 выполнены промывочные окна 8. В направляющей пробке 4 имеются промывочные окна 9.

Длина башмачной трубы 2 выбирается из соотношения:
≥ 0,002 где l - длина дополнительной трубы,
Н - длина обсадной колонны.

Учитывая, что длина выпускаемых промышленностью обсадных труб не превышает 12 м, то с учетом высоты опорного кольца 5 и кольца 6 длина выдвижной части дополнительной трубы 3 не может превышать 11 м. Таким образом, при длине башмачной трубы 2 в 12 м и длине выдвижной части дополнительной трубы 11 м устройство может быть использовано для глубины скважин только до 5500 м. При большей глубине скважины дополнительная труба 3 должна быть телескопической. Выдвижная часть такой трубы должна также фиксироваться, но только относительно дополнительной трубы 3. При этом срезные элементы названной выдвижной части должны срезаться после полного захода дополнительной трубы 3 внутрь башмачной трубы 2. При срезе каждого срезного элемента наверху получают сигнал в виде изменения веса на индикаторе веса.

Срезные элементы 7 выбирают из условия, чтобы их разрушение происходило при посадке в 7-8 делений по индикатору веса.

При оборудовании низа промежуточных обсадных колонн детали устройства 3, 4, 5 и 6 делают из легкоразбуриваемых материалов /трубу 3 из сплава "Д 16 Т", детали 4, 5 и 6 из чугуна/, чтобы их можно было разрубить и продолжить углубление скважины.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Устройство в сборе навинчивают на нижнюю трубу обсадной колонны 1 /фиг. 1/ и спускают в скважину. В процессе спуска не допускают посадок больше допустимых, чтобы не разрушить срезные элементы 7. Длину спущенной колонны 1 контролируют по мере. Когда по мере устанавливают, что после навинчивания очередной трубы будет встречен забой скважины, спуск делают осторожно, чтобы своевременно заметить встречу забоя. После нащупывания забоя скважины производят разгрузку веса обсадной колонны 1 на 7-8 делений по индикатору веса и разрушают срезные элементы 7. В этот момент дополнительная труба 3, упертая в забой или забойный осадок, остается на месте, а обсадная колонна 1 вместе с башмачной трубой 2 продолжают опускаться вниз /фиг. 2/. Обсадную колонну 1 допускают так, чтобы элеватор, на котором она подвешена, опустился на стол ротора.

В муфту верхней обсадной трубы завинчивают цементировочную головку и вызывают циркуляцию. Так как в дополнительной трубе 3 имеются боковые окна 8, то циркуляция вызывается без особых затруднений /даже в том случае, если в направляющей пробке 4 промывочные окна 9 забились осадком/. После промывки скважины в обсадную колонну 1 закачивают цементный раствор, поверх которого пускают разделительную пробку и производят их совместную продавку до посадки пробки на упорное кольцо-стоп /на чертежах они не показаны/. При доходе цементного раствора до устройства происходит заполнение башмачной трубы 2, дополнительной трубы 3 и направляющей пробки 4 цементным раствором. После заполнения устройства цементный раствор начинает выходить в затрубное пространство через промывочные окна 8, заполняя его от забоя вверх. Таким образом, затрубное пространство заполняется по всей высоте, начиная от забоя, цементным раствором, а промывочная жидкость из призабойной зоны полностью вытесняется. Так как на забое нет "кармана", заполненного буровым раствором, то нет условий для замещения жидкости меньшего удельного веса /бурового раствора/ жидкостью большего удельного веса /цементным раствором/. Поэтому цементное кольцо в затрубном пространстве будет качественное по всей высоте: и в забойной части и выше.

Применение устройства позволяет снизить расходы на строительство и эксплуатацию скважин за счет предотвращения аварийных ситуаций в процессе спуска обсадных колонн и повышения качества их цементирования.

Использование: для оборудования низа обсадной колонны. Сущность изобретения: устройство включает башмачную трубу и телескопически установленную в ней дополнительную трубу с опорным фланцем на верхнем торце и направляющей пробкой на нижнем. Опорное кольцо дополнительной трубы связано срезными элементами с нижним торцом башмачной трубы. Длина дополнительной трубы выбирается из соотношения l/H≥ 0,002 , где l - длина дополнительной трубы; H - длина обсадной колонны. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ НИЗА ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ, включающее направляющую пробку, башмачную трубу и телескопически установленную в ее полости на срезных элементах дополнительную трубу с ограничительным опорным кольцом на верхнем торце, отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных качеств и технологических возможностей, дополнительная труба расположена в полости башмачной трубы с возможностью взаимодействия опорного кольца с нижним торцом башмачной трубы, а срезные элементы установлены на последних, причем длина l дополнительной трубы выбирается из соотношения l/H≥0,002, где H - длина обсадной колонны.