РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2001 года по МПК E21B23/00 E21B33/14 

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

Известно устройство для спуска потайных обсадных колонн, содержащее корпус и замковый узел с цанговыми зацепами и передвижной втулкой для фиксации цанг (А.С.СССР N 1028836, E 21 В 33/14, 1980 г. публ. 15.07.83 г.).

Однако известное устройство не обеспечивает достаточной степени надежности в работе.

Наиболее близким по назначению и совокупности существенных признаков является разъединитель, принятый в качестве прототипа (А.С. СССР N 1601346, E 21 В 33/14, 1988 г. публ. 23.10.90).

Известный разъединитель содержит корпус, муфту-воронку и замковый узел с запорными элементами в виде цанги с зацепами зафиксированной передвижной втулкой. Однако известный разъединитель представляет собой сложную конструкцию: имеет четыре коаксиальные втулки, необходимо для проведения полного цикла работ сбросить последовательно два шара и срезать три комплекта срезных устройств. По окончании работ необходимо разбуривать втулку. Все это усложняет обслуживание устройства, снижает надежность его работы и увеличивает габариты. В итоге сужается область применения разъединителя, а его использование в стволах скважин малых диаметров становится проблематичным.

Таким образом, задачу, которую должно решить предлагаемое изобретение, можно сформулировать следующим образом: создание устройства, позволяющего надежно и удобно осуществлять все операции, связанные со спуском и креплением потайной обсадной колонны, в том числе в стволах малого диаметра.

Поставленную задачу решает разъединитель, представленный в двух вариантах. По первому варианту разъединитель включает корпус с замковым узлом в виде цанги с зацепами, зафиксированной передвижной втулкой, муфту-воронку и промывочные отверстия. Согласно изобретению передвижная втулка закреплена в муфте-воронке посредством срезных элементов, а промывочные отверстия размещены в передвижной втулке и закрыты изнутри элементом подвесной пробки, а снаружи - заглушками на срезных элементах, причем зацепы на цангах выполнены в виде резьбы. Целесообразно верхнюю часть передвижной втулки выполнить в виде гидравлического поршня, ниже которого выполнены пазы, а в корпусе - ответный гидравлический цилиндр с разгрузочной канавкой и последующим сужением.

Согласно второму варианту изобретения внутренняя поверхность цанги выполнена в виде конуса, а внешняя поверхность передвижной втулки, охваченная цангой, - в виде ответного конуса, причем вершины конусов направлены в сторону торца передвижной втулки с большей площадью.

Объединение двух технических решений в одну заявку связано с тем, что оба варианта исполнения разъединителя решают одну и ту же задачу - спуск и цементирование потайных обсадных колонн принципиально одним и тем же путем - с помощью передвижных втулок различных модификаций, связанных с цанговым узлом, зацепы которого выполнены в виде резьбы.

Заявляемые технические решения отличаются от прототипа новой конструкцией передвижной втулки и новой формой выполнения зацепов цанги: по первому варианту во втулке выполнены промывочные отверстия, закрытые заглушками на срезных элементах, а зацепы выполнены в виде резьбы, по второму варианту внутренняя поверхность цанги и ответная ей внешняя поверхность втулки выполнены коническими, зацепы - также в виде резьбы.

Указанные отличия позволяют сделать вывод о соответствии критерию "новизна". Признаки, отличающие заявляемые решения от прототипа, в других технических решениях не выявлены, поэтому можно сделать вывод о соответствии предлагаемых изобретений критерию "изобретательский уровень".

Выполнение зацепов в виде резьбы упрощает изготовление и сборку, а также обеспечивает стыкуемость одноразовой части разъединителя (муфты-воронки) с многоразовой при сборке после очередного применения на скважине.

Расположение промывочных отверстий в многоразовой части, в данном случае во втулке, позволяет избежать повторного изготовления их для каждого спуска и таким образом снизить стоимость изготовления. Закрытие промывочных окон заглушками, закрепленными посредством срезных элементов, позволяет открыть их без сброса шара (или пробки) простым подъемом давления. Перекрытие их изнутри хвостовиком подвесной пробки позволяет предупредить несанкционированное срабатывание от случайного скачка давления.

Выполнение верхней части передвижной втулки в виде гидравлического поршня с пазами, а корпуса в виде ответного гидроцилиндра с разгрузочной канавкой и последующим сужением позволяет зафиксировать разъединение по падению давления и предохраняет передвижную втулку от выпадения при последующем подъеме. Передвижная втулка после разъединения открывает внутренние каналы, по которым жидкость может свободно вытекать в скважину из труб. Таким образом, исключается излив жидкости из труб на устье (т.н. "сифон").

Помещение снаружи корпуса силового кожуха позволяет разгрузить упругие лепестки цанг от сжимающих и крутильных нагрузок и, как следствие, повысить несущую способность (грузоподъемность) разъединителя.

Выполнение внутренней поверхности цанги в виде конуса, а внешней поверхности передвижной втулки, охваченной цангой, в виде ответного конуса с направлением вершин в сторону торца передвижной втулки с большей площадью позволяет произвести разъединение простым повышением давления (например, после получения сигнала "стоп") без сброса разъединительной пробки.

На фиг.1 схематически изображен продольный разрез разъединителя - первый вариант, на фиг. 2 - второй вариант.

Разъединитель включает в себя муфту-воронку 1, передвижную втулку 2, силовой кожух 3 с контровочным устройством 4, корпус 5, верхний переводник 6. Верхняя часть передвижной втулки 2 выполнена в виде гидравлического поршня 7, ниже которого выполнены пазы 8. В корпусе 5 имеется ответный гидравлический цилиндр 9 с разгрузочной канавкой 10 и последующим сужением 11. Между силовым кожухом 3 и корпусом 5 в верхней части и муфтой-воронкой 1 - в нижней выполнены элементы 12 для передачи момента вращения. В теле кожуха 3 выполнены отверстия 13. Зацепы цангового замкового узла 14, выполненные в виде резьбы, зафиксированы в муфте-воронке 1 с помощью передвижной втулки 2, которая закреплена в муфте-воронке 1 посредством срезных штифтов 15. Здесь же расположены промывочные отверстия 16, закрытые снаружи заглушками 17, укрепленные с помощью срезных штифтов 18. Изнутри промывочные отверстия 16 перекрыты хвостовиком 19 подвесной пробки 20. Внутри хвостовика 19 имеется уступ 21 для фиксатора верхней цементировочной пробки (на фиг. не показана) и посадочный конус 22. Сходный конус 23 имеется и внутри передвижной втулки 2.

Конструкция разъединителя согласно второму варианту включает в себя муфту-воронку 1, передвижную втулку 2, силовой кожух 3 с контровочным устройством 4, корпус 5, верхний переводник 6. Между силовым кожухом 3 и корпусом 5 в верхней части и муфтой-воронкой 1 - в нижней выполнены элементы 12 для передачи момента вращения. В теле кожуха 3 выполнены промывочные отверстия 13. Зацепы цангового замкового узла 14, выполненные в виде резьбы, зафиксированы в муфте-воронке 1 с помощью конуса 25 передвижной втулки 2, которая закреплена в муфте-воронке 1 посредством срезных штифтов 15. Срезными штифтами 24 в нижней части передвижной втулки 2 закреплен хвостовик 19 подвесной пробки 20. Внутри хвостовика 19 имеется уступ 21 для фиксатора верхней цементировочной пробки (на фиг. не показана) и посадочная поверхность 22. В нижней части передвижной втулки 2 имеются пазы 26. В муфте-воронке 1 также имеется канал (расширение) 27.

Устройство работает следующим образом. Потайную колонну спускают на другой колонне, меньшего диаметра. Между колоннами устанавливают разъединитель. При необходимости во время спуска колонны вращают. Момент вращения передается от верхней колонны к нижней через верхний переводник 6, корпус 5, элементы 12, силовой кожух 3 и муфту-воронку 1. После спуска приступают к цементированию. По окончании промывки затворяют цемент. Пускают верхнюю продавочную пробку (ВПП) и продавливают раствор. ВПП проходит по верхней колонне труб и своей головкой входит внутрь хвостовика подвесной пробки, где фиксируется в уступе 21. Поскольку ВПП перекрывает проходное сечение, давление начинает расти до тех пор, пока не срежутся штифты 24. ВПП, состыкованная с подвесной пробкой, идет на забой скважины вплоть до посадки в стоп-кольцо, где и фиксируется. Хвостовик 19 подвесной пробки 20, выходя из передвижной втулки 2, открывает доступ к промывочным отверстиям 16. После получения сигнала "стоп" повышают давление и выдавливают заглушки 17, срезая штифты 18. Жидкость может пройти через отверстия 16 внутрь цанги. Оттуда жидкость через щели в цангах и отверстия 13 в кожухе 3 выходит в межтрубное пространство. Таким образом, восстанавливают циркуляцию. Промывают скважину и вымывают излишки цемента, прошедшие выше головы потайной колонны. По окончании промывки пускают разъединительную пробку. Пробка под действием силы веса и с помощью циркуляции достигает разъединителя. Уплотнительным пояском разъединительная пробка садится на поясок 23 и перекрывает сечение. Поднимают давление и срезают штифты 15. Давление сдвигает передвижную втулку 2 до тех пор, пока гидравлический поршень 7 не упрется в сужение 11. При этом образуется проход для жидкости через разгрузочную канавку 10 и пазы 8 внутрь цанги. По восстановлению циркуляции судят о произведенном разъединении.

По второму варианту устройство работает аналогичным образом вплоть до получения сигнала "стоп". Далее после проведения необходимых работ (опрессовка, проверка работоспособности обратного клапана и пр.) повышают давление. Передвижная втулка 2 сдвинется в сторону торца с меньшей площадью. При этом срежутся штифты 15 и выйдут из соприкосновения конусы 25 изнутри зацепов 14 и на передвижной втулке 2. Таким образом происходит разъединение. После разъединения жидкость изнутри колонны может выйти через пазы 26, канал 27 и отверстия 13, то есть восстанавливается циркуляция. По восстановлению циркуляции судят о произведенном разъединении. Промывают скважину и вымывают излишки цемента, прошедшие выше головы потайной колонны. По окончании промывки разъединитель извлекают из скважины.

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для спуска и цементирования потайных обсадных колонн. Обеспечивает надежность, простоту изготовления и эксплуатации устройства. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с замковым узлом, в виде цанги с зацепами, муфту-воронку, промывочные отверстия. Цанга с зацепами зафиксирована передвижной втулкой. Передвижная втулка закреплена в муфте-воронке посредством срезных элементов. Промывочные отверстия расположены в передвижной втулке и закрыты изнутри элементом подвесной пробки, а снаружи - заглушками на срезных элементах. При этом зацепы на цангах выполнены в виде резьбы. Во втором варианте внутренняя поверхность цанги выполнена в виде конуса. Внешняя поверхность передвижной втулки, охваченная цангой, выполнена в виде отвесного конуса. При этом вершины конусов направлены в сторону торца передвижной втулки с большей площадью. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Разъединитель, включающий корпус с замковым узлом, в виде цанги с зацепами, зафиксированной передвижной втулкой, муфту-воронку, промывочные отверстия, отличающийся тем, что передвижная втулка закреплена в муфте-воронке посредством срезных элементов, при этом промывочные отверстия расположены в передвижной втулке и закрыты изнутри элементом подвесной пробки, а снаружи - заглушками на срезных элементах, при этом зацепы на цангах выполнены в виде резьбы. 2. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что верхняя часть передвижной втулки выполнена в виде гидравлического поршня, ниже которого выполнены пазы, а в корпусе - ответный гидравлический цилиндр с разгрузочной канавкой и последующим сужением. 3. Разъединитель, включающий корпус с замковым узлом, в виде цанги с зацепами, зафиксированной передвижной втулкой, муфту-воронку, промывочные отверстия, отличающийся тем, что передвижная втулка закреплена в муфте-воронке посредством срезных элементов, зацепы на цанге выполнены в виде резьбы, причем внутренняя поверхность цанги выполнена в виде конуса, а внешняя поверхность передвижной втулки, охваченная цангой, - в виде отвесного конуса, при этом вершины конусов направлены в сторону торца передвижной втулки с большей площадью.