РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1999 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к технике и предназначено для спуска и цементирования обсадных колонн.

Известно устройство для спуска потайных обсадных колонн, содержащее корпус и замковый узел с цанговым зацепом и передвижной втулкой для фиксации цанг (а.с. СССР E 21 B 33/14 N 1028836 1980 г, публ. 15.07.83 г).

Однако известное устройство не обеспечивает достаточной степени надежности в работе.

Наиболее близким аналогом по назначению и совокупности существенных признаков является разъединитель, принятый в качестве прототипа (а.с. СССР E 21 B 33/14 1601346, 23.10.90).

Известный разъединитель содержит корпус с радиальными промывочными отверстиями, муфту-воронку и замковый узел с запорными элементами в виде упругих цанг с зацепами, зафиксированными передвижной втулкой. Однако известный разъединитель имеет сложную конструкцию: имеет четыре соосных втулки, требует для полного срабатывание сброса двух шаров и среза трех комплектов срезных устройств. После срабатывания разъединителя и извлечения его на поверхность требуется разбуривание втулки. Все это усложняет обслуживание и снижает надежность работы устройства, а его габариты не позволяют осуществить операцию в стволах скважины малых диаметров.

Таким образом, задачу, которую должно решить предлагаемое изобретение, можно сформулировать следующим образом: создание устройства, надежно осуществляющего все операции, связанные со спуском потайной обсадной колонны, в том числе в стволах малого диаметра. Указанная задача решается тем, что разъединитель, содержащий корпус с промывочными отверстиями, муфту-воронку, замковый узел с запорными элементами в виде упругих цанг с зацепами, передвижную втулку для фиксации цанг, снабжен соединенными с муфтой-воронкой переводником с промывочными отверстиями, в которых размещены втулки с заглушками, закрепленными срезными элементами, коаксиально цангам между корпусом и муфтой-воронкой установлен силовой кожух с контровочным устройством, при этом цанги снабжены последовательно расположенными зацепами.

По другому варианту в разъединителе, содержащем корпус с промывочными отверстиями, муфту-воронку, замковый узел с запорными элементами в виде упругих цанг с зацепами, передвижную втулку для фиксации цанг, в выемке наружной поверхности корпуса выполнены промывочные отверстия, в которых размещены втулки с заглушками, закрепленными срезными элементами, коаксиально цангами между корпусом и муфтой-воронкой установлен силовой кожух с контровочным устройством, при этом цанги снабжены последовательно расположенными зацепами.

Также для обоих вариантов на наружной поверхности передвижной втулки для фиксации цанг могут быть выполнены пазы с размещенными в них телами качения.

Оснащение разъединителя переводником с промывочными отверстиями, снабженными втулками с заглушками и срезными элементами, повышает надежность открытия промывочных отверстий. Каждое отверстие с комплектом деталей представляет собой автономную систему. Поэтому вероятность отказа снижается пропорционально числу промывочных отверстий. Также снижается возможность заедания при открытии промывочных окон вследствие малого хода заглушек. Размещение отверстий на переходнике меньшего диаметра и в "тени" корпуса оставляет пространство для свободного выпадания заглушек.

Наличие двух и более зацепов, расположенных последовательно на каждой цанге, повышает грузоподъемность замкнутого узла, сохраняя минимальные габариты (поскольку допустимое напряжение смятия стали в несколько раз меньше допускаемого напряжения на растяжение).

Наличие силового кожуха между корпусом и муфтой-воронкой разгружает цанги от сжимающих нагрузок, возникающих при спуске. Усилие сжатия будет передаваться от муфты-воронки к корпусу по силовому кожуху, минуя цанги.

Выполнение промывочных отверстий в выемке наружной поверхности корпуса снижает эксплуатационные расходы, поскольку узел используется многократно в отличие от первого варианта. При спуске потайной колонны разъединитель нагружен растягивающим усилием. Через скосы на зацепах цанг нагрузка передается в радиальном направлении так, что цанги зажимают передвижную втулку. С целью повышения надежности срабатывания предлагается снизить силу трения введением тел качения.

На фиг. 1 изображен продольный разрез разъединителя, на фиг. 2 - продольный разрез промывочных отверстий, размещенных в выемке корпуса.

Разъединитель включает в себя корпус 1 с упругими цангами 2, на конце которых выполнены зацепы 3, входящие в ответные выемки в муфте-воронке 4, в которую ввернут переходник 5 с промывочными отверстиями 6. В отверстиях 6 размещены втулки 7, закрытые заглушками 8, закрепленными срезными элементами 9. Внутри корпуса 1 с промывочными отверстиями (не показаны) расположен поршень 10 передвижной втулки 11, установленной в муфте-воронке 4 на срезных штифтах 12. На наружной поверхности втулки 11 в районе размещения зацепов 3 выполнены пазы 13, в которых размещены тела качения 14 (шарики, ролики). Промывочные отверстия 6 могут располагаться в выемке 15 корпуса 1, а в передвижной втулке 11 выполнены дополнительные отверстия 16. Между корпусом 1 и муфтой-воронкой 4 установлен силовой кожух 17 с контровочным устройством 18.

Устройство работает следующим образом.

Потайную колонну спускают на колонне труб. Между колоннами устанавливают разъединитель. После спуска приступают к цементированию. После промывки закачивают цементный раствор и продавливают его проходной цементировочный пробкой, которая проходит через разъединитель вплоть до посадки на стоп-кольцо в нижней части потайной колонны. После посадки давление внутри колонны повышается. Заглушки 8 срезают элементы 9 и выпадают в межтрубное пространство. Промывочные отверстия 6 открыты, через них проходит циркуляция промывочной жидкости. При этом происходит удаление (срезка) излишка цементного раствора выше разъединителя, что предохраняет извлекаемую колонну от прихвата. После затвердевания цементного раствора производят операцию разъединения. Для этого восстанавливают циркуляцию промывочной жидкости и бросают в скважину шар (или пускают пробку), который садится на поршень 10 передвижной втулки 11 и перекрывает проход. Давление в колонне возрастает, под его действием срезаются штифты 12. Передвижная втулка 11 сдвигается вниз, освобождая зацепы 3 цанг 2. Поршень 10 проходит до упора в разгрузочной канавке. Жидкость, обтекая его, выходит в межтрубное пространство по каналам внутри разъединителя. По всплеску давления, а затем по его падению фиксируется момент срабатывания устройства. Колонну поднимают. Упругие цанги 2, скользя зацепами 3 по скосам в муфте-воронке 4, освобождаются. Муфта-воронка 4 и переходник 5 остаются в скважине. Все остальное, в том и числе шар (пробка), поднимаются на устье. При этом жидкость изливается из колонны через разъединитель.

Малые габариты устройства позволяют использовать его при проведении работ в скважинах малого диаметра, а также в боковых стволах. При этом сохраняется высокая надежность процессов спуска, цементирования, промывки и разъединения.

Устройство удобно в эксплуатации, что повышает производительность труда поскольку не требует последующего разбуривания, а подъем колонны происходит без т.н. "сифона".

Все эти положительные характеристики были подтверждены во время успешно завершенных испытаний разъединителя на скважине N 4101 Лиственского месторождения АО "Удмуртнефть".

Разъединитель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использован при спуске и цементировании обсадных колонн. Техническим результатом является повышение надежности устройства при осуществлении процессов спуска, цементирования и рассоединения. Разъединитель содержит корпус, муфту-воронку, замковый узел, переходник, промывочные отверстия, выполненные в виде отдельного узла. Между корпусом и муфтой-воронкой размещен силовой кожух, а замковый узел выполнен в виде упругих цанг, зафиксированных втулкой и снабженных последовательно расположенными зацепами. В первом варианте промывочные отверстия размещены в переходнике, во втором - в корпусе. Возможно размещение тел качения в пазах, выполненных на наружной поверхности передвижной втулки для фиксации цанг. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Разъединитель, содержащий корпус с промывочными отверстими, муфту-воронку, замковый узел с запорными элементами в виде упругих цанг с зацепами, передвижную втулку для фиксации цанг, отличающийся тем, что он снабжен соединенным с муфтой-воронкой переводником с промывочными отверстиями, в которых размещены втулки с заглушками, закрепленными срезными элементами, коаксиально цангам между корпусом и муфтой-воронкой установлен силовой кожух с контровочным устройством, при этом цанги снабжены последовательно расположенными зацепами. 2. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности передвижной втулки для фиксации цанг выполнены пазы с размещенными в них телами качения. 3. Разъединитель, содержащий корпус с промывочными отверстиями, муфту-воронку, замковый узел с запорными элементами в виде упругих цанг с зацепами, передвижную втулку для фиксации цанг, отличающийся тем, что в выемке наружной поверхности корпуса выполнены промывочные отверстия, в которых размещены втулки с заглушками, закрепленными срезными элементами, коаксиально цангам между корпусом и муфтой-воронкой установлен силовой кожух с контровочным устройством, при этом цанги снабжены последовательно расположенными зацепами. 4. Разъединитель по п.3, отличающийся тем, что на наружной поверхности передвижной втулки для фиксации цанг выполнены пазы с размещенными в них телами качения.