РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2014 года по МПК E21B17/06 E21B33/14 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для спуска хвостовика, бурения и цементирования на обсадных трубах без подъема обсадных колонн из нефтяных и газовых скважин.

При спуске хвостовиков в случаях малых зазоров между стенкой скважины и трубой возникает необходимость вращения хвостовика для того, чтобы исключить образование мертвых зон. При бурении на обсадных трубах возникает необходимость передачи крутящего момента на долото или другой инструмент.

При бурении сложных интервалов с неустойчивыми породами возникает проблема сокращения периода между вскрытием интервала, перекрытия его хвостовиком и последующим цементированием.

Для решения этой проблемы может быть использован метод бурения на обсадных трубах. В этом случае сразу после вскрытия интервала хвостовик цементируют, инструмент отсоединяют при помощи разъединителя. Дальнейшее углубление скважины производят забуркой бокового ствола.

Известен разъединитель, включающий узел для разъединения (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2296206, МПК E21B 17/06, E21B 33/14 от 02.03.2005 г.).

Известное устройство имеет сложный по конструкции узел разъединения, что усложняет работу устройства. Известное устройство не обеспечивает подачу крутящего момента, не позволяет производить вращение хвостовика, что не дает возможности его использования при бурении.

Известно устройство для спуска, подвески и цементирования секций обсадных колонн, принятое в качестве прототипа, содержащее корпус подвески со ступенчатой внутренней и наружной поверхностью, несущую трубу, гайку с левой резьбой по наружной поверхности для взаимодействия с корпусом подвески и шлицами на внутренней поверхности для взаимодействия с несущей трубой, установленную изнутри на конце несущей трубы соединительную втулку, снабженную подвесной пробкой и срезаемой проходной пробкой, упорную втулку для фиксации опорного подшипника, установленную снаружи на конце несущей трубы, конец которой выполнен ступенчатым, наружный диаметр верхней ступени выполнен равным внутреннему диаметру гайки, наружный диаметр нижней ступени выполнен равным внутреннему диаметру корпуса подвески и наружному диаметру опорного подшипника, нижняя ступень несущей трубы установлена с возможностью разгрузки торцевой поверхностью на опорный подшипник и соединена с корпусом подвески с возможностью поворота относительно друг друга и разъединения (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2346144, МПК E21B 33/14 от 28.05.2007 г.).

Известное устройство не обеспечивает возможности передачи крутящего момента на долото вправо, необходимое при бурении.

Технической задачей предлагаемого устройства является обеспечение возможности передачи крутящего момента на долото вправо для обеспечения бурения и без подъема обсадных труб из скважины.

Техническая задача решается тем, что разъединитель (вариант 1) содержит корпус подвески со ступенчатой внутренней и наружной поверхностью, несущую трубу, гайку с левой резьбой по наружной поверхности для взаимодействия с корпусом подвески и шлицами на внутренней поверхности для взаимодействия с несущей трубой, установленную изнутри на конце несущей трубы соединительную втулку, снабженную подвесной пробкой и срезаемой проходной пробкой, упорную втулку для фиксации опорного подшипника, установленную снаружи на конце несущей трубы, конец которой выполнен ступенчатым, наружный диаметр средней ступени выполнен равным внутреннему диаметру гайки, наружный диаметр нижней ступени выполнен равным внутреннему диаметру корпуса подвески и наружному диаметру опорного подшипника, нижняя ступень несущей трубы установлена с возможностью разгрузки торцевой поверхностью на опорный подшипник и соединена с корпусом подвески с возможностью поворота относительно друг друга и разъединения, при этом он дополнительно содержит втулку для соединения несущей трубы с корпусом подвески и предотвращения отворота гайки при бурении, причем втулка подпружинена и выполнена с элементами для взаимодействия с корпусом подвески по торцовой поверхности для обеспечения возможности взаимодействия при вращении, при этом наружный диаметр втулки меньше наружного диаметра корпуса подвески для обеспечения возможности вращения при разъединении. Элементы для взаимодействия выполнены типа шип-паз.

Техническая задача решается тем, что разъединитель (вариант 2) содержит корпус подвески со ступенчатой внутренней и наружной поверхностью, несущую трубу, гайку с резьбой по наружной поверхности для взаимодействия с корпусом подвески и шлицами на внутренней поверхности для взаимодействия с несущей трубой, установленную изнутри на конце несущей трубы соединительную втулку, снабженную подвесной пробкой и срезаемой проходной пробкой, и упорную втулку для фиксации опорного подшипника, установленную снаружи на конце несущей трубы, конец которой выполнен ступенчатым, наружный диаметр средней ступени выполнен равным внутреннему диаметру гайки, наружный диаметр нижней ступени выполнен равным внутреннему диаметру корпуса подвески и наружному диаметру опорного подшипника, нижняя ступень несущей трубы установлена с возможностью разгрузки торцевой поверхностью на опорный подшипник и соединена с корпусом подвески с возможностью поворота относительно друг друга и разъединения, отличающийся тем, что гайка выполнена с правой резьбой и с элементом для взаимодействия с корпусом подвески по торцовой поверхности для обеспечения возможности взаимодействия при вращении, причем наружный диаметр гайки меньше наружного диаметра корпуса подвески для обеспечения возможности вращения при разъединении. Элемент для взаимодействия выполнен в виде винтового уступа.

Оба варианта исполнения предлагаемого устройства позволяют обеспечить возможность передачи крутящего момента на долото вправо для обеспечения бурения и без подъема обсадных труб из скважины при наличии гайки как с левой, так и с правой резьбой.

Предлагаемое устройство может быть использовано при спусках хвостовиков в сложных горно-геологических условиях с вращением труб во время спуска и цементирования.

Предлагаемое устройство может быть использовано в качестве предохранительного (аварийного) переводника в компановке бурильной колонны, при этом в компановке обсадных труб с вращением используют упорную резьбу типа VAM или Ексрем-лайн.

Разъединитель иллюстрируется чертежами, где: на фиг.1 - продольное сечение (вариант 1); на фиг.2 - вид А; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.2; на фиг.5 - продольное сечение (вариант 2); на фиг.6 - вид Г на фиг.5 В; на фиг.7 - сечение Д-Д на фиг.6.

Предлагаемый разъединитель (вариант 1) содержит корпус 1 подвески со ступенчатой внутренней и наружной поверхностью, несущую трубу 2, соединенную муфтой 3 с бурильным инструментом, втулку 4 для передачи вращения, гайку 5 с левой резьбой по наружной поверхности для взаимодействия с корпусом 1 подвески и шлицами на внутренней поверхности для взаимодействия со шлицами несущей трубы 2 с образованием шлицевого соединения 6 для передачи крутящего момента на обсадные трубы хвостовика и долото (обсадные трубы, хвостовик и долото на чертеже условно не показаны).

Для обеспечения гарантированного зазора при вращении во время разъединения наружный диаметр втулки 4 выполнен меньше наружного диаметра корпуса 1 подвески.

Конец несущей трубы 2 выполнен ступенчатый, при этом наружный диаметр средней ступени равен внутреннему диаметру втулки 4 и гайки 5 по шлицам шлицевого соединения 6, а наружный диаметр нижней ступени выполнен равным внутреннему диаметру корпуса 1 подвески и наружному диаметру опорного подшипника 7, установленного на упорную втулку 8 для фиксации опорного подшипника в корпусе 1 подвески. При этом нижнюю ступень несущей трубы 2 используют в качестве верхней обоймы опорного подшипника 7 и устанавливают торцовой поверхностью с возможностью ее разгрузки на опорный подшипник 7.

Торцовая поверхность втулки 4 и корпуса 1 подвески имеют элементы для взаимодействия друг с другом при передаче крутящего момента при бурении, образующих соединение 9 типа шип-паз. Для обеспечения надежного зацепления шипов с пазами в соединении 9 втулка 4 подпружинена пружиной 10. На конце несущей трубы 2 установлена соединительная втулка 11, на которой посредством штифтов 12 закреплена подвесная пробка 13, срезаемая проходной пробкой 14.

Предлагаемый разъединитель (вариант 2) отличается от разъединителя (вариант 1) выполнением гайки 15 со ступенчатой наружной поверхностью, с правой резьбой и элементом 16 для взаимодействия гайки 15 с корпусом 1 подвески, выполненным в виде направленного винтового уступа по торцовой поверхности большей ступени гайки 15, обеспечивающего фиксацию гайки 15 с корпусом 1 подвески при бурении при передаче крутящего момента на обсадные трубы хвостовика и долото (обсадные трубы, хвостовик и долото на чертеже условно не показаны).

Кроме того, внутренняя поверхность гайки 15 меньшей ступени выполнена со шлицами для соединения с несущей трубой 2, а наружная поверхность гайки 15 меньшей ступени выполнена с резьбой для соединения с корпусом 1 подвески.

Для обеспечения гарантированного зазора при вращении во время разъединения наружный диаметр гайки 15 большей ступени выполнен меньше наружного диаметра корпуса 1 подвески.

Предлагаемое устройство обоих вариантов работает следующим образом.

Собранное устройство с расчетной длиной хвостовика, например, 150-200 м и без проходной пробки 14 наворачивают на обсадные трубы и соединяют с колонной буровых труб посредством муфты 3, образуя компановку для бурения и цементирования (обсадные трубы на чертеже условно не показаны).

Компановку спускают до забоя и производят бурение. Причем нагрузка на долото не должна превышать 3-4 т, но не более 0,7-0,8 веса хвостовика во избежание рассоединения гайки 5 с корпусом 1 подвески (вариант 1) и гайки 15 с корпусом 1 подвески (вариант 2).

При малом весе хвостовика устанавливают более мощную пружину 9. После прохождения заданного интервала производят закачку цементного раствора.

После закачки расчетного объема цементного раствора в несущую трубу 2 запускают проходную пробку 14. Проходная пробка 14 срезает подвесную пробку 13. Пробки 13 и 14 доходят до обратного клапана в хвостовике, получаем «стоп» (обратный клапан и хвостовик на чертеже условно не показаны). Затем разгружают буровой инструмент нагрузкой, равной весу хвостовика, плюс 2 тонны. При этом несущая труба 2 движется вниз, вибирая свободный ход в корпусе 1 подвески, до упора нижней обоймы подшипника 8 в выступ, выполненный в нижней части корпуса 1 подвески. В первом варианте втулка 4 выходит из зацепления с внутренними шлицами 6 и получает возможность свободного вращения относительно верхней части корпуса 1 подвески и разъединения. Во втором варианте при вращении буровых труб влево винтовой уступ гайки 16 выходит из зацепления с корпусом 1 подвески, обеспечивая разъединение.

Изобретение относится к устройствам для цементирования скважин и бурения на обсадных трубах. Техническим результатом является обеспечение возможности передачи крутящего момента на долото вправо. Разъединитель содержит корпус 1 подвески, несущую трубу 2, гайку 5, соединительную втулку 11 и упорную втулку 7. Корпус 1 имеет ступенчатую внутреннюю и наружную поверхности. Гайка 5 имеет левую резьбу по наружной поверхности для взаимодействия с корпусом 1 подвески и шлицы на внутренней поверхности для взаимодействия с несущей трубой 2. Соединительная втулка 11 установлена изнутри на конце несущей трубы 2 и снабжена подвесной пробкой 13 и срезаемой проходной пробкой 14. Упорная втулка 7 для фиксации опорного подшипника 8 установлена снаружи на конце несущей трубы 2, конец которой выполнен ступенчатым. Наружный диаметр средней ступени выполнен равным внутреннему диаметру гайки 5. Наружный диаметр нижней ступени выполнен равным внутреннему диаметру корпуса 1 подвески и наружному диаметру опорного подшипника 8. Нижняя ступень несущей трубы 2 установлена с возможностью разгрузки торцевой поверхностью на опорный подшипник 8 и соединена с корпусом 1 подвески с возможностью поворота относительно друг друга и разъединения. Разъединитель дополнительно содержит втулку 4 для соединения несущей трубы с корпусом 1 подвески и предотвращения отворота гайки 5 при бурении, причем втулка 4 подпружинена и выполнена с элементами 9 для взаимодействия с корпусом 1 подвески по торцовой поверхности для обеспечения возможности взаимодействия при вращении. Наружный диаметр втулки 4 меньше наружного диаметра корпуса 1 подвески для обеспечения возможности вращения при разъединении. Элементы 9 для взаимодействия выполнены типа шип-паз. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Разъединитель, содержащий корпус подвески со ступенчатой внутренней и наружной поверхностью, несущую трубу, гайку с левой резьбой по наружной поверхности для взаимодействия с корпусом подвески и шлицами на внутренней поверхности для взаимодействия с несущей трубой, установленную изнутри на конце несущей трубы соединительную втулку, снабженную подвесной пробкой и срезаемой проходной пробкой, упорную втулку для фиксации опорного подшипника, установленную снаружи на конце несущей трубы, конец которой выполнен ступенчатым, наружный диаметр средней ступени выполнен равным внутреннему диаметру гайки, наружный диаметр нижней ступени выполнен равным внутреннему диаметру корпуса подвески и наружному диаметру опорного подшипника, нижняя ступень несущей трубы установлена с возможностью разгрузки торцевой поверхностью на опорный подшипник и соединена с корпусом подвески с возможностью поворота относительно друг друга и разъединения, отличающийся тем, что он дополнительно содержит втулку для соединения несущей трубы с корпусом подвески и предотвращения отворота гайки при бурении, причем втулка подпружинена и выполнена с элементами для взаимодействия с корпусом подвески по торцовой поверхности для обеспечения возможности взаимодействия при вращении, при этом наружный диаметр втулки меньше наружного диаметра корпуса подвески для обеспечения возможности вращения при разъединении.

2. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что элементы для взаимодействия выполнены типа шип-паз.

3. Разъединитель, содержащий корпус подвески со ступенчатой внутренней и наружной поверхностью, несущую трубу, гайку с резьбой по наружной поверхности для взаимодействия с корпусом подвески и шлицами на внутренней поверхности для взаимодействия с несущей трубой, установленную изнутри на конце несущей трубы соединительную втулку, снабженную подвесной пробкой и срезаемой проходной пробкой, и упорную втулку для фиксации опорного подшипника, установленную снаружи на конце несущей трубы, конец которой выполнен ступенчатым, наружный диаметр средней ступени выполнен равным внутреннему диаметру гайки, наружный диаметр нижней ступени выполнен равным внутреннему диаметру корпуса подвески и наружному диаметру опорного подшипника, нижняя ступень несущей трубы установлена с возможностью разгрузки торцевой поверхностью на опорный подшипник и соединена с корпусом подвески с возможностью поворота относительно друг друга и разъединения, отличающийся тем, что гайка выполнена с правой резьбой и с элементом для взаимодействия с корпусом подвески по торцовой поверхности для обеспечения возможности взаимодействия при вращении, причем наружный диаметр гайки меньше наружного диаметра корпуса подвески для обеспечения возможности вращения при разъединении.

4. Разъединитель по п.3, отличающийся тем, что элемент для взаимодействия выполнен в виде направленного винтового уступа.