РЕГУЛИРУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ УСТЬЯ СКВАЖИНЫ Российский патент 2009 года по МПК E21B33/04 

Изобретение относится к области горного дела и используется при обвязке верхних концов двух смежных обсадных колонн, выступающих над устьем скважины, с целью регулирования усилия натяжения эксплуатационной колонны.

Известно оборудование устья скважины в виде колонной головки для обвязки обсадных колонн «Эталон-1» (см. заявку №99107618/03, дата публ. 27.01.2001), применяемой для регулирования осевого натяжения эксплуатационной колонны. Колонная головка содержит наружную и внутреннюю колонные головки и вкладыш фиксации колонны, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в кольцевой канавке наружной колонной головки, внутренняя колонная головка имеет кольцевые мелкомодульные зубья, пересекаемые поперечными канавками для взаимодействия с ответными на торце вкладыша фиксации колонны, в стенке наружной колонной головки выполнены каналы для циркуляции жидкости, вкладыш фиксации колонны имеет сферическую поверхность для взаимодействия с ответной на регулировочном винте, герметично соединенным с пробкой, установленной в радиальном резьбовом отверстии наружной колонной головки, совмещенным с кольцевой канавкой.

Известная колонная головка обеспечивает расчетное усилие натяжения эксплуатационной колонны, возможность изменения осевого натяжения колонны в процессе эксплуатации и демонтажа колонной головки в процессе ремонта скважины, а также надежную герметизацию соединения колонной головки и эксплуатационной колонны. Однако при относительно несложной конструкции колонной головки ее элементы достаточно сложны и высокотехнологичны в изготовлении. Кроме того, колонная головка обеспечивает недостаточно высокую надежность удержания колонны.

Более высокой надежностью фиксации колонны обладает другое регулируемое оборудование устья скважины (см. заявку №97103838/03, опубл. 20.08.1991). Данная колонная головка, выбранная в качестве прототипа, содержит цилиндрический фланцевый корпус с внутренней конусной поверхностью и радиальными отверстиями с установленными в них патрубками, центратор, сопряженный с внутренней конусной поверхностью корпуса, переводник, имеющий в верхней части внутреннюю резьбу для крепления колонного фланца и в нижней части наружную резьбу для установки эксплуатационной колонны, крышку с внутренними кольцевым выступом и конусной поверхностью, уплотнительные элементы в виде эластичных верхней и нижней манжет, имеющих наружные конусные поверхности, и кольцевого металлического уплотнения, установленного в кольцевых канавках, выполненных в сопрягаемых торцах корпуса и крышки, шпильки с гайками, вставленные в равномерно расположенные по окружности отверстия фланца корпуса и крышки, элементы регулирования натяжения колонны, в качестве которых используется размещенная внутри корпуса муфта с установленной на ее внутренней конусной поверхности клиновой подвеской, выполненной в виде разрезанной на три сектора втулки с осевым каналом, отверстиями и зубьями на внутренней поверхности.

Данное регулируемое оборудование устья скважины обеспечивает высокую надежность удержания эксплуатационной колонны в процессе регулирования усилия натяжения. Однако оно довольно сложно конструктивно, его использование делает процесс регулирования натяжения колонны трудоемким, что увеличивает длительность и стоимость работ.

Задачей изобретения является создание колонной головки, лишенной указанных недостатков.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является упрощение конструкции, повышение точности регулировки усилия натяжения колонны, упрощение процесса регулировки натяжения, и, как следствие, снижение трудоемкости работ, универсальность в применении.

Указанный технический результат достигается тем, что в регулируемом оборудовании устья скважины, содержащем цилиндрический фланцевый корпус, выполненный с внутренней конусной поверхностью и радиальными отверстиями, в которых установлены патрубки, центратор, сопряженный с внутренней конусной поверхностью корпуса, переводник, имеющий в верхней части внутреннюю резьбу для монтажа скважинного оборудования и в нижней части наружную резьбу для крепления эксплуатационной колонны, крышку с внутренними кольцевым выступом и конусной поверхностью, уплотнительные элементы в виде эластичных верхней и нижней манжет, выполненных с наружными конусными поверхностями, и кольцевого металлического уплотнения, установленного в кольцевых канавках, выполненных в сопрягаемых поверхностях корпуса и крышки, шпильки с гайками, вставленные в равномерно расположенные по окружности отверстия фланца корпуса и крышки, элементы регулирования усилия натяжения колонны, согласно предложенному в качестве элементов регулирования усилия натяжения колонны используется переводник, в средней части которого выполнена наружная резьба, и муфта, установленная на наружной резьбе переводника, в верхней части переводника выполнена наружная резьба и установлена гайка, над центратором расположен подшипник, нижняя манжета размещена в полости между муфтой и внутренней конусной поверхностью крышки, верхняя манжета размещена в полости между переводником и внутренней конусной поверхностью муфты, а верхняя поверхность крышки выполнена плоской и на ней имеется кольцевая канавка.

Совокупность изложенных признаков обеспечивает достижение указанного технического результата.

Использование в качестве элементов регулирования усилия натяжения колонны переводника и муфты, взаимодействующих посредством резьбового соединения, минимизирует количество элементов оборудования, упрощая его конструкцию.

Регулирование усилия натяжения колонны с помощью резьбового соединения позволяет осуществлять регулирование более точно, упрощает и ускоряет проводимые работы.

Установка подшипника обеспечивает уменьшение силы трения муфты о центратор при наворачивании муфты на переводник до предельного нижнего положения.

Размещение нижней манжеты в полости между муфтой и внутренней конусной поверхностью крышки, а верхней манжеты - в полости между переводником и внутренней конусной поверхностью муфты обеспечивает надежную герметизацию межтрубного пространства при сохранении условия минимального количества элементов оборудования.

Универсальность применения оборудования достигается выполнением кольцевой канавки в плоской верхней поверхности крышки. Это позволяет через установку в канавке кольцевого металлического уплотнения герметично монтировать превенторное оборудование и бурить любой тип скважины (как с хвостовиком, так и без хвостовика), не разбирая колонную головку.

На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого регулируемого оборудования устья скважины при эксплуатации скважины.

Регулируемое оборудование устья скважины содержит цилиндрический фланцевый корпус 1 с внутренней конусной поверхностью 2 и радиальными отверстиями, в которых установлены патрубки 3. Внутри корпуса 1 размещен переводник 4. На переводнике 4 установлены последовательно снизу вверх центратор 5, подшипник 6, муфта 7, эластичная верхняя манжета 12, нажимное кольцо и гайка 13.

Сверху на корпусе 1 установлена крышка 8, имеющая внутренний кольцевой выступ 9 и внутреннюю конусную поверхность 10.

В полости между муфтой 7 и внутренней конусной поверхностью 10 крышки 8 размещены эластичная нижняя манжета 11, опорное и нажимное кольца.

Во фланце корпуса 1 и в крышке 8 имеются сквозные отверстия, выполненные равномерно по окружности, в которые вставлены шпильки 14 с гайками 15.

На верхней поверхности фланца корпуса 1 и на нижней поверхности крышки 8 выполнены кольцевые канавки, в которых установлено кольцевое металлическое уплотнение 16.

На верхней плоской поверхности крышки 8 выполнена кольцевая канавка 17.

На верхней части переводника 5 смонтирован колонный фланец 18.

Регулируемое оборудование устья скважины работает следующим образом.

Перед обустройством скважины и проведением буровых работ корпус 1 с патрубками 3 вворачивают в верхнюю трубу кондуктора. После окончания бурения под эксплуатационную колонну на верхнюю трубу эксплуатационной колонны наворачивают переводник 4 в сборе с центратором 5, подшипником 6, муфтой 7, верхней манжетой 12, нажимным кольцом и гайкой 13.

Производят спуск эксплуатационной колонны до установки центратора 5 на внутреннюю конусную поверхность 2 корпуса 1.

На корпус 1 по муфте 7 надевают последовательно опорное кольцо, нижнюю манжету 10 и нажимное кольцо. Затем на корпус 1 через кольцевое металлическое уплотнение 16 устанавливают крышку 8 и стягивают с помощью шпилек 14 и гаек 15. При этом внутренним кольцевым выступом 9 крышка поджимает нижнюю манжету 11.

Далее во внутреннюю резьбу, выполненную в верхней части переводника 4, вворачивают колонный фланец 18.

В случае, когда требуется отрегулировать имеющееся усилие натяжения эксплуатационной колонны, регулирование производят следующим образом.

Демонтируют крышку 8. Снимают с муфты 7 опорное и нажимное кольца, нижнюю манжету 10. С переводника 4 отворачивают гайку 13, снимают кольцо и верхнюю манжету 12.

С помощью специального ключа производят перемещение муфты 7 по резьбовому соединению вдоль переводника 4 в направлении, необходимом для усиления или ослабления натяжения колонны.

После выполнения процесса регулирования оборудование монтируют так, как описано выше, для дальнейшей эксплуатации.

Таким образом, при использовании предложенного изобретения реализуется указанное назначение.

Используется для регулирования усилия натяжения эксплуатационной колонны при обвязке обсадных колонн на устье скважины. Регулируемое оборудование устья скважины содержит цилиндрический фланцевый корпус с установленными в радиальных отверстиях патрубками. В корпусе установлен переводник в сборе с центратором, сопрягаемым с внутренней конусной поверхностью корпуса, подшипником, муфтой, установленной по резьбе, эластичной верхней манжетой и гайкой. Крышка, имеющая плоскую верхнюю поверхность и кольцевую канавку на ней, установлена на корпусе и стянута шпильками с гайками, вставленными в равномерно расположенные по окружности отверстия фланца корпуса и крышки. В кольцевых канавках, выполненных в сопрягаемых поверхностях корпуса и крышки, размещено кольцевое металлическое уплотнение. В полости между муфтой и внутренней конусной поверхностью крышки размещена нижняя манжета. В полости между переводником и внутренней конусной поверхностью муфты размещена верхняя манжета. Достигается упрощение конструкции, повышение точности регулирования усилия натяжения колонны, упрощение процесса регулирования, уменьшение трудоемкости работ, универсальность. 1 ил.

Регулируемое оборудование устья скважины, содержащее цилиндрический фланцевый корпус, выполненный с внутренней конусной поверхностью и радиальными отверстиями, в которых установлены патрубки, центратор, сопряженный с внутренней конусной поверхностью корпуса, переводник, имеющий в верхней части внутреннюю резьбу для монтажа скважинного оборудования и в нижней части наружную резьбу для крепления эксплуатационной колонны, крышку с внутренними кольцевым выступом и конусной поверхностью, уплотнительные элементы в виде эластичных верхней и нижней манжет, выполненных с наружными конусными поверхностями, и кольцевого металлического уплотнения, установленного в выполненных в сопрягаемых поверхностях корпуса и крышки кольцевых канавках, шпильки с гайками, вставленные в равномерно расположенные по окружности отверстия фланца корпуса и крышки, элементы регулирования усилия натяжения колонны, отличающееся тем, что в качестве элементов регулирования усилия натяжения колонны используется переводник, в средней части которого выполнена наружная резьба, и муфта, установленная на наружной резьбе переводника, в верхней части переводника выполнена наружная резьба, на которую установлена гайка, над центратором расположен подшипник, нижняя манжета размещена в полости между муфтой и внутренней конусной поверхностью крышки, верхняя манжета размещена в полости между переводником и внутренней конусной поверхностью муфты, а верхняя поверхность крышки выполнена плоской и на ней имеется кольцевая канавка.