Конструкция колонной головки, способ ее сборки и способ проведения скважинными инструментами сборки колонной головки на подводной скважине Российский патент 2019 года по МПК E21B33/43 

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности, а именно к конструкции колонной головки, способу ее сборки и способу последовательного использования скважинных инструментов для проведения технологических операций по сборке колонной головки на подводной скважине.

Известна устьевая арматура скважины, содержащая колонную головку с подвешенными на ней несколькими колоннами обсадных труб с образованием между ними межколонного пространства с задвижками для перекрытия межколонного пространства и фонтанную арматуру с коренным и буферным запорными устройствами, RU №2665844 C1, Е21В 34/02, 04.09.2018.

Известно устьевое оборудование для обвязки устья и установки колонной головки для эксплуатации глубоких нефтегазодобывающих скважин, RU №2547185 C1, Е21В 33/03, 10.04.2015; RU №2546686 C1, Е21В 33/03, 10.04.2015; RU №2541007 C1, Е21В 33/04, 10.02.2015; RU №2435931 С1, Е21В 33/04, 10.12.2011; RU №2373374 C1, Е21В 33/04, 20.11.2009; RU №2348791 С2, Е21В 33/03, 10.03.2009; RU №2315852 С1, Е21В 33/03, 27.01.2008.

Известна морская скважина с надводным размещением устьевого оборудования, включающего колонную головку с фонтанной арматурой, RU №2584706 C1, Е21В 43/01, Е21В 33/035, 20.05.2016; RU №2566162 С1, Е21В 43/01, 20.10.2015.

Известны скважинные инструменты различного назначения, устанавливаемые при бурении скважин и их эксплуатации, RU №2627778 С2, Е21В 47/09, 11.08.2017; RU №2598259 C2, E21B 23/04, E21B 23/06, 20.09.2016; RU №2463448 C2, E21B 44/00, E21B 41/00, 10.10.2012.

Известны колонные головки, скважинные инструменты, конструктивные элементы, используемые в подводных установках при строительстве и эксплуатации нефтегазовых скважин, US 2017/0089161 A1, Е21В 33/038, Е21 В19/00, Е21В 7/12, 30.03.2017; US 9366105 В2, Е21В 33/043, Е21В 33/035, 14.06.2016; US 9347291 В2, Е21В 33/035, Е21В 33/043, 24.05.2016; US 2015/0034338 A1, Е21В 34/02, 05.02.2015; US 9217307 B2, E21B 33/043, 22.12.2015; US 2014/0353036 A1, E21B 7/18, E21B 44/00, 04.12.2014; US 2013/0000920 A1, E21B 33/035, E21B 33/00, E21B 33/128, 03.01.2013; CN 202731823 U, E21B 33/043, 13.02.2013; GB 2495001 A, E21B 33/035, E21B 33/043, 27.03.2013; US 2013/0213661 A1, E21B 17/10, E21B 33/043, 22.08.2013; US 2010/0326664 A1, E21B 33/043, 30.12.2010; US 2009/0314494 A1, E21B 33/076, E21B 33/035, 24.12.2009; US 2004/0238175 A1, E21B 33/043, 02.12.2004; US 6202745 B1, E21B 33/12, 20.03.2001; US 6302211 B1, E21B 33/043,16.10.2001; GB 2251013 A, E21B 33/043, 24.06.1992.

В известных устройствах признаков тождественных заявляемой группе изобретений не обнаружено.

В основу настоящей группы изобретений положено решение задачи, состоящей в разработке подводной скважины с высокими эксплуатационными возможностями.

Технический результат группы изобретений заключается:

- в конструктивном выполнении колонной головки для скважин большой глубины, с большим пластовым давлением до 125 МПа, с большим проходным сечением для добычи с большим дебитом;

- в возможности сборки колонной головки без участия человека под водой;

- в расширении функциональности технологических операций;

- в последовательном использовании скважинных инструментов для сборки колонной головки;

- в возможности совмещения технологических операций в процессе строительства скважины;

- в возможности выполнения за один спуск-подъем скважинными инструментами нескольких технологических операций.

Согласно группе изобретений эта задача решается за счет того, что конструкция колонной головки состоит из направления и кондуктора с возможностью установки в него от одной до трех технических колонн труб разных типоразмеров.

Направление имеет посадочный конус, упорную резьбу, торцевые окна и канавку с трапецеидальным профилем для обеспечения возможности удержания направления при спуске в скважину. Причем посадочный конус выполнен для посадки кондуктора, а канавка с трапецеидальным профилем имеет возможность удержания направления при спуске его в скважину инструментом.

Кондуктор имеет проточку с разрезным резьбовым кольцом и с упругим кольцевым элементом, упоры, канавку с прорезанными пазами, фигурную проточку с твердосплавным вкладышем с кольцом, трапецеидальную проточку, фигурную поверхность в виде «елки» для удержания фонтанной арматуры (не показана) от осевого смещения вверх. Причем разрезное резьбовое кольцо имеет возможность взаимодействия с упорной резьбой направления. Разрезное резьбовое кольцо установлено в проточке и центрировано относительно оси кондуктора упругим кольцевым элементом. Упоры размещены в торцевых окнах и имеют возможность устранения вращения кондуктора относительно оси направления. Канавка выполнена с профилем направления. Прорезанные пазы имеют возможность взаимодействия с упорами инструмента для спуска кондуктора в скважину. Твердосплавный вкладыш установлен в фигурной проточке и зафиксирован кольцом.

Технические колонны труб имеют канавки с пазами, кольцевой карман с уплотнениями с трапецеидальными упорами, трапецеидальную проточку, внутренний конус и коническую поверхность для посадки подвески фонтанной арматуры. При этом третья техническая колонна труб имеет конус, отверстия, твердосплавный упор с промывочными отверстиями и фиксатор для синхронизации промывочных отверстий и отверстий в третьей технической колонне труб. Причем конус является опорой для второй технической колонны труб. Твердосплавный упор воспринимает напряжение сжатия от веса всех трех технических колонн труб, гарантирует при этом работоспособность колонной головки с высокими напряжениями смятия и является центратором для третьей технической колонны труб относительно оси кондуктора. Уплотнения герметизируют пространство между кондуктором и техническими колоннами труб с одновременной фиксацией от осевого смещения их относительно кондуктора своими трапецеидальными упорами.

Согласно группе изобретений эта задача решается за счет того, что способ сборки колонной головки осуществляют при последовательном проведении технологических операций по сборке колонной головки: спуск направления в скважину, его посадку, проведение цементировочных работ, спуск кондуктора в направление, его посадку с защитной втулкой, проведение цементировочных работ, проведение буровых работ, и съем защитной втулки, спуск технических колонн труб в скважину, проведение цементировочных работ с техническими колоннами труб, соответственно, промывки посадочного места уплотнения между кондуктором и подвесками технических колонн труб, соответственно, при вращении буровой колонны вправо, установки уплотнения в посадочное место, цементирование спущенных в скважину технических колонн труб, соответственно, установку и съем защитных втулок кондуктора, контроль положения технических колонн труб, определение осевых смещений подвесок технических колонн труб.

И после проведения этих технологических операций сборка колонной головки завершена.

Согласно группе изобретений эта задача решается за счет того, что способ проведения скважинными инструментами сборки колонной головки на подводной скважине, для которого используют: скважинный инструмент для спуска направления в скважину, скважинный инструмент для спуска кондуктора в направление, скважинный инструмент для спуска технических колонн труб в скважину, скважинный инструмент для установки и съема защитных втулок кондуктора с техническими колоннами труб, скважинный инструмент для контроля положения технических колонн труб.

С помощью скважинных инструментов проводят известные технологические операции:

- Спуск направления в скважину скважинным инструментом с подвешенным оборудованием для проведения цементировочных работ, для этого скважинный инструмент устанавливают на посадочный конус и при наличии пальцев для фиксирования направления от осевого смещения и для фиксирования направления от вращения скважинного инструмента, осуществляют спуск направления, ориентированный на флажок, его посадку, возможность проведения цементировочных работ, защищенных уплотнением, и подъем скважинного инструмента на платформу вместе с оборудованием для проведения цементировочных работ.

- Спуска кондуктора в направление скважинным инструментом с подвешенной защитной втулкой со срезными винтами, для этого скважинный инструмент устанавливают в кондукторе до упора в его конусную поверхность и при наличии пальцев для удерживания кондуктора и пальцев для фиксирования перемещения кондуктора, осуществляют спуск кондуктор в направление, ориентированный на флажок, его посадку с защитной втулкой, герметизацию скважинного инструмента клапаном, возможность проведения цементировочных работ, защищенных уплотнением, подъем скважинного инструмента, проведение буровых работ, спуск скважинного инструмента и съем защитной втулки.

- Спуск технических колонн труб в скважину скважинным инструментом, с подвешенным оборудованием для проведения цементировочных работ, для этого на скважинном инструменте спускают в кондуктор технические колонны труб, соответственно, и при наличии пальцев для удерживания подвесок технические колонны труб, соответственно, осуществляют спуск технических колонн труб в скважину при ориентировании на флажок, проведение цементировочных работ с техническими колоннами труб, соответственно, промывки посадочного места уплотнения между кондуктором и подвесками технических колонн труб, соответственно, при вращении буровой колонны вправо, установки уплотнения в посадочное место при ориентировании на флажок, путем нагружения скважинного инструмента весом буровой трубы не менее 60 кН., цементирование спущенных в скважину технических колонн труб на подвесках технических колонн труб, соответственно, защищенное уплотнителями, и подъем скважинного инструмента на платформу вместе с оборудованием для проведения цементировочных работ при автоматическом отсоединении уплотнения от него.

- Установку и съем защитных втулок в кондукторе с техническими колоннами труб скважинным инструментом, при этом для установки защитной втулки скважинный инструмент, с подвешенной защитной втулкой со срезными винтами, спускают в кондуктор до упора, а затем поднимают, во время подъема происходит срезание срезных винтов и защитная втулка остается в кондукторе для защиты кондуктора и подвесок технических колонн труб, соответственно, скважинный инструмент извлекают на платформу и проводят бурение следующего ствола, а для съема защитной втулки скважинный инструмент спускают на защитную втулку, которая автоматически захватывается и поднимается на платформу.

- Контроль положения технических колонн труб скважинным инструментом, для этого его спускают в кондуктор до упора в подвески технических колонн труб, соответственно, вращают колонну бурильных труб вправо, разгружают ее на инструмент, в конструкции которого предусмотрены элементы контроля, определяют осевые смещения подвесок технических колонн труб и извлекают скважинный инструмент при подъеме бурильных труб.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящей группе изобретений, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».

За счет реализации отличительных признаков группы изобретений (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Предложенная группа изобретений позволяет посредством скважинных инструментов при последовательном проведении и совмещении технологических операций осуществить сборку колонной головки при строительстве подводных скважин с высокими эксплуатационными возможностями.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков группы изобретений на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию «изобретательский уровень».

Сущность группы изобретений поясняется чертежами:

на фиг. 1 - Конструкция колонной головки, способ сборки ее, способ проведения скважинными инструментами сборки колонной головки на подводной скважине, колонная головка, разрез;

на фиг. 2 - Конструкция колонной головки, способ сборки ее, способ проведения скважинными инструментами сборки колонной головки на подводной скважине, скважинный инструмент для спуска направления в скважину, разрез;

на фиг. 3 - Конструкция колонной головки, способ сборки ее, способ проведения скважинными инструментами сборки колонной головки на подводной скважине, скважинный инструмент для спуска кондуктора в направление, разрез;

на фиг. 4 - Конструкция колонной головки, способ сборки ее, способ проведения скважинными инструментами сборки колонной головки на подводной скважине, скважинный инструмент для спуска первой подвески технической колонны труб в скважину, разрез;

на фиг. 5 - Конструкция колонной головки, способ сборки ее, способ проведения скважинными инструментами сборки колонной головки на подводной скважине, скважинный инструмент для установки и съема защитной втулки кондуктора с первой технической колонной труб, разрез;

на фиг. 6 - Конструкция колонной головки, способ сборки ее, способ проведения скважинными инструментами сборки колонной головки на подводной скважине, скважинный инструмент для спуска второй подвески технической колонны труб в скважину, разрез;

на фиг. 7 - Конструкция колонной головки, способ сборки ее, способ проведения скважинными инструментами сборки колонной головки на подводной скважине, скважинный инструмент для установки и съема защитной втулки кондуктора со второй технической колонной труб, разрез;

на фиг. 8 - Конструкция колонной головки, способ сборки ее, способ проведения скважинными инструментами сборки колонной головки на подводной скважине, скважинный инструмент для спуска третьей подвески технической колонны труб в скважину, разрез;

на фиг. 9 - Конструкция колонной головки, способ сборки ее, способ проведения скважинными инструментами сборки колонной головки на подводной скважине, скважинный инструмент для установки и съема защитной втулки кондуктора с третьей технической колонной труб, разрез;

на фиг. 10 - Конструкция колонной головки, способ сборки ее, способ проведения скважинными инструментами сборки колонной головки на подводной скважине, скважинный инструмент для контроля положения подвесок технических колонн труб, разрез.

На фиг. 1-10 представлено:

Направление - 1.

Кондуктор - 2.

Подвеска третьей технической колонны труб - 3,

Подвеска второй технической колонны труб - 4,

Подвеска первой технической колонны труб - 5.

Направление 1:

Посадочный конус (направления 1) - 6,

упорная резьба (направления 1) - 7,

торцевые окна (направления 1) - 8,

канавка с трапецеидальным профилем (направления 1) - 9.

Кондуктор 2:

Проточка (в кондукторе 2) - 10,

разрезное резьбовое кольцо (установлено в проточке 10) - 11,

упругий кольцевой элемент (для центрирования кольца 11 относительно оси кондуктора 2) - 12.

Упоры (на кондукторе 2, размещены в окнах 8) - 13.

Канавка (с профилем направления 1) - 14,

пазы (прорезаны в канавке 14) - 15.

Фигурная проточка (в кондукторе 2) - 16,

твердосплавный вкладыш (в проточке 16) - 17,

кольцо (для фиксации вкладыша 17) - 18.

Трапецеидальная проточка (в кондукторе 2) - 19.

Фигурная поверхность в виде елки (на кондукторе 2 для фонтанной арматуры) - 20.

Подвески технических колонн труб 3, 4, 5:

Канавки (колонн 3, 4, 5) - 21,

пазы (в канавках 21) - 22.

Твердосплавный упор (на колонне 3) - 23,

промывочные отверстия (в упоре 23) - 24,

отверстия (на колонне 3) - 25,

фиксатор (для синхронизации отверстий 24 и 25) - 26.

Кольцевой карман (колонн 3, 4, 5) - 27,

уплотнения (в карманах 27) - 28,

трапецеидальный упор (уплотнения 28) - 29,

трапецеидальный упор (уплотнения 28) - 30.

Трапецеидальная проточка (колонн 3, 4, 5) - 31.

Конус (на колонне 3) - 32.

Внутренний конус (на колоннах 3, 4, 5) - 33.

Коническая поверхность (для посадки фонтанной арматуры) - 34.

Скважинные инструменты:

Скважинный инструмент для спуска направления в скважину - 35,

пальцы (фиксируют направление 1 от осевого смещения) - 36,

пальцы (фиксируют направление 1 от вращения инструмента 35) - 37.

Флажок (инструмента 35) - 38.

Уплотнение (на инструменте 35) - 39.

Скважинный инструмент для спуска кондуктора в направление - 40.

Конусная поверхность (кондуктора 2) - 41.

Защитная втулка (кондуктора 2) - 42,

срезные винты (втулки 42)_ - 43.

Пальцы (удерживают кондуктор 2) - 44.

Флажок (инструмента 40) - 45.

Уплотнение (на инструменте 40) - 46.

Пальцы (фиксируют перемещение кондуктор 2) - 47.

Клапан (инструмента 40) - 48.

Скважинный инструмент для спуска подвесок технических колонн труб 3, 4, 5 в скважину. - 49.

Уплотнения (между кондуктором 2 и колоннами 3, 4, 5) - 50,

Посадочное место (уплотнения 51) - 51

Пальцы (удерживают подвеску 50) - 52.

Уплотнители (инструмента 49) - 53.

Флажок (инструмента 49) - 54.

Скважинный инструмент для установки и съема защитной втулки (кондуктора 2) - 55.

Скважинный инструмент для контроля положения технических колонн труб - 56.

Конструкция колонной головки состоит из направления 1, кондуктора 2, с возможностью установки в него от одной до трех технических колонн труб 3, 4, 5 разных типоразмеров.

Направление 1 имеет посадочный конус 6, упорную резьбу 7, торцевые окна 8 и канавку с трапецеидальным профилем 9 для обеспечения возможности удержания направления 1 при спуске в скважину.

Причем посадочный конус 6 выполнен для посадки кондуктора 2, а канавка с трапецеидальным профилем 9 имеет возможность удержания направления 1 при спуске его в скважину инструментом 40.

А кондуктор 2 имеет проточку 10 с разрезным резьбовым кольцом 11 и с упругим кольцевым элементом 12.

Кондуктор 2 имеет упоры 13.

Кондуктор 2 имеет канавку 14 с прорезанными пазами 15,

Кондуктор 2 имеет фигурную проточку 16 с твердосплавным вкладышем 17 с кольцом 18.

Кондуктор 2 имеет трапецеидальную проточку 19.

Кондуктор 2 имеет фигурную поверхность 20 в виде «елки» для удержания фонтанной арматуры (не показана) от осевого смещения вверх.

Причем разрезное резьбовое кольцо 11 имеет возможность взаимодействия с упорной резьбой 7 направления 1.

Разрезное резьбовое кольцо 11 установлено в проточке 10 и центрировано относительно оси кондуктора 2 упругим кольцевым элементом 12.

А упоры 13 размещены в торцевых окнах 8 и имеют возможность устранения вращения кондуктора 2 относительно оси направления 1.

При этом канавка 14 выполнена с профилем направления 1.

А прорезанные пазы 15 имеют возможность взаимодействия с упорами инструмента для спуска кондуктора в скважину.

Кроме того, твердосплавный вкладыш 17 установлен в фигурной проточке 16 и зафиксирован кольцом 18.

А технические колонны труб 3, 4, 5 имеют канавки 21 с пазами 22, кольцевой карман 27 с уплотнениями 28 с трапецеидальными упорами 29 и 30, трапецеидальную проточку 31, внутренний конус 33 и коническую поверхность 34 для посадки подвески фонтанной арматуры.

При этом третья техническая колонна труб 3 имеет конус 32, отверстия 25, твердосплавный упор 23 с промывочными отверстиями 24 и фиксатор 26 для синхронизации промывочных отверстий 24 и отверстий 25 в третьей технической колонне труб 3.

Причем конус 32 является опорой для второй технической колонны труб 4.

А твердосплавный упор 23 воспринимает напряжение сжатия от веса всех трех технических колонн труб 3, 4, 5, гарантирует при этом работоспособность колонной головки с высокими напряжениями смятия и является центратором для третьей технической колонны труб 3 относительно оси кондуктора 2.

А уплотнения 28 герметизируют пространство между кондуктором 2 и техническими колоннами труб 3, 4, 5 с одновременной фиксацией от осевого смещения их относительно кондуктора 2 своими трапецеидальными упорами 29 и 30.

Способ сборки колонной головки осуществляют при последовательном проведении технологических операций по сборке колонной головки:

- спуск направления 1 в скважину, его посадку, проведение цементировочных работ,

- спуск кондуктора 2 в направление 1, его посадку с защитной втулкой 42, проведение цементировочных работ, проведение буровых работ, и съем защитной втулки 42,

- спуск технических колонн труб 3, 4, 5 в скважину, проведение цементировочных работ с техническими колоннами труб 3, 4, 5, соответственно, промывки посадочного места 51 уплотнения 50 между кондуктором 2 и подвесками технических колонн труб 3, 4, 5, соответственно, при вращении буровой колонны вправо, установки уплотнения 50 в посадочное место 51, цементирование спущенных в скважину технических колонн труб 3, 4, 5, соответственно,

- установку и съем защитных втулок 42 кондуктора 2,

- контроль положения технических колонн труб 3, 4, 5, определение осевых смещений подвесок технических колонн труб 3, 4, 5.

И после проведения этих технологических операций сборка колонной головки завершена.

Способ проведения скважинными инструментами сборки колонной головки на подводной скважине, для чего используют:

- скважинный инструмент 35 для спуска направления 1 в скважину,

- скважинный инструмент 40 для спуска кондуктора 2 в направление 1,

-скважинный инструмент 49 для спуска технических колонн труб 3, 4, 5 в скважину,

- скважинный инструмент 55 для установки и съема защитных втулок 42 кондуктора 2 с техническими колоннами труб 3, 4, 5,

- скважинный инструмент 56 для контроля положения технических колонн труб 3, 4, 5.

С помощью скважинных инструментов 35, 40, 49, 55, 56 проводят известные технологические операции:

- Спуск направления 1 в скважину осуществляют скважинным инструментом 35 с подвешенным оборудованием для проведения цементировочных работ, скважинный инструмент 35 устанавливают на посадочный конус 6, при этом пальцы 36 фиксируют направление 1 от осевого смещения, а пальцы 37 от вращения относительно скважинного инструмента 35, при правильной установке скважинного инструмента 35 в направление 1 флажок 38 скрыт, что позволяет начать спуск направления 1, его посадку и возможность проведения цементировочных работ, при этом уплотнение 39 не позволит подняться цементу до скважинного инструмента 35, а после спуска и проведения цементировочных работ правым вращением колонны бурильных труб и ее последующим натяжением скважинный инструмент 35 освобождают и поднимают на платформу вместе с оборудованием для проведения цементировочных работ, навешенного на него (фиг. 2).

- Спуск кондуктора 2 в направление 1 осуществляют скважинным инструментом 40 с подвешенной защитной втулкой 42 со срезными винтами 43 и подвешенным оборудованием для проведения цементировочных работ, скважинный инструмент 40 устанавливают в кондуктор 2 до упора в его конусную поверхность 41, при этом пальцы 44 удерживают кондуктор 2 и при правильном удержании кондуктора 2 флажок 45 скрыт, что позволяет проводить спуск кондуктора 2, его посадку, для чего кондуктор 2 на буровых трубах (не показаны) спускают до упора в посадочный конус 6 направления 1, при этом в упорную резьбу 7 заходит разрезное резьбовое кольцо 11, фиксируя осевое перемещение кондуктора 2, а пальцы 47 фиксируют возможность его вращения. После посадки кондуктора 2 в направление 1 вращают буровую колонну вправо, освобождая пальцы 44, и нагружают скважинный инструмент 40 весом колонны буровых труб, обеспечивая, тем самым, герметизацию скважинного инструмента 40 клапаном 48. Затем осуществляют проведение цементировочных работ, при этом уплотнения 46 не позволит подняться цементу до скважинного инструмента 40, после этого поднимают скважинный инструмент 40 на платформу, при этом срезные винты 43 срезаются и защитная втулка 42 кондуктора 2 остается в нем для проведения буровых работ. После окончания буровых работ скважинный инструмент 40 спускают в кондукторе 2 до упора, при этом захватывается защитная втулка 42 и извлекается на поверхность платформы (фиг. 3).

- Спуск первой технической колонны труб 5 в скважину осуществляют скважинным инструментом 49, с подвешенным оборудованием для проведения цементировочных работ, на скважинном инструменте 49 спускают в кондуктор 2 подвеску первой технической колонны труб 5 и при правильном удержании ее флажок 54 скрыт, при этом пальцы 52 удерживают подвеску первой технической колонны труб 5 до посадки ее на кондуктор 2, что позволяет проводить спуск ее в кондуктор 2, проведение цементировочных работ с технической колонной труб 5, промывки посадочного места 51 уплотнения 50 между кондуктором 2 и подвеской первой технической колонны труб 5 при вращении буровой колонны вправо, установки уплотнения 50 в посадочное место 51 путем нагружения скважинного инструмента 49 весом буровой трубы не менее 60 кН., при этом флажок 54 поднимается в верхнее положение, сигнализируя о правильности посадки. После посадки проводят цементирование спущенной в скважину подвески первой технической колонны труб 5. От попадания цемента скважинный инструмент 49 защищен уплотнителями 53. При подъеме скважинного инструмента 49 уплотнение 50 автоматически отсоединяется от него. Скважинный инструмент 49 вместе с оборудованием для проведения цементировочных работ поднимают осевым движением вверх на платформу (фиг. 4).

- Установку и съем защитной втулки 42 кондуктора 2 с первой технической колонной труб 5 осуществляют скважинным инструментом 55, при этом для установки защитной втулки 42 скважинный инструмент 55, с подвешенной защитной втулкой 42 со срезными винтами 43, спускают в кондуктор 2 до упора, а затем поднимают, во время подъема происходит срезание срезных винтов 43 и защитная втулка 42 остается в кондукторе 2 и защищает от повреждений посадочные места кондуктора 2 и подвески первой технической колонной труб 5. Скважинный инструмент 55 извлекают на платформу и проводят бурение следующего ствола. После бурения скважинный инструмент 55 спускают на защитную втулку 42, которую он автоматически захватывает и поднимает на платформу (фиг. 5).

- Спуск второй технической колонны труб 4 в скважину осуществляют скважинным инструментом 49, с подвешенным оборудованием для проведения цементировочных работ, на скважинном инструменте 49 спускают в кондуктор 2 подвеску второй технической колонны труб 4 и при правильном удержании ее флажок 54 скрыт, при этом пальцы 52 удерживают подвеску второй технической колонны труб 4 до посадки ее на кондуктор 2, что позволяет проводить спуск ее в кондуктор 2, проведение цементировочных работ с технической колонной труб 5, промывки посадочного места 51 уплотнения 50 между кондуктором 2 и подвеской второй технической колонны труб 4 при вращении буровой колонны вправо, установки уплотнения 50 в посадочное место 51 путем нагружения скважинного инструмента 49 весом буровой трубы не менее 60 кН., при этом флажок 54 поднимается в верхнее положение, сигнализируя о правильности посадки. После посадки проводят цементирование спущенной в скважину подвески второй технической колонны труб 4. От попадания цемента скважинный инструмент 49 защищен уплотнителями 53. При подъеме скважинного инструмента 49 уплотнение 50 автоматически отсоединяется от него. Скважинный инструмент 49 вместе с оборудованием для проведения цементировочных работ поднимают осевым движением вверх на платформу (фиг. 6).

- Установки и съема защитной втулки 42 кондуктора 2 со второй технической колонной труб 4 осуществляют скважинным инструментом 55, при этом для установки защитной втулки 42 скважинный инструмент 55, с подвешенной защитной втулкой 42 со срезными винтами 43, спускают в кондуктор 2 до упора, а затем поднимают, во время подъема происходит срезание срезных винтов 43 и защитная втулка 42 остается в кондукторе 2 и защищает от повреждений посадочные места кондуктора 2 и подвески второй технической колонной труб 4. Скважинный инструмент 55 извлекают на платформу и проводят бурение следующего ствола. После бурения скважинный инструмент 55 спускают на защитную втулку 42, которую он автоматически захватывает и поднимает на платформу (фиг. 7).

- Спуск третьей технической колонны труб 3 в скважину осуществляют скважинным инструментом 49, с подвешенным оборудованием для проведения цементировочных работ, на скважинном инструменте 49 спускают в кондуктор 2 подвеску третьей технической колонны труб 3 и при правильном удержании ее флажок 54 скрыт, при этом пальцы 52 удерживают подвеску третьей технической колонны труб 3 до посадки ее на кондуктор 2, что позволяет проводить спуск ее в кондуктор 2, проведение цементировочных работ с технической колонной труб 5, промывки посадочного места 51 уплотнения 50 между кондуктором 2 и подвеской третьей технической колонны труб 3 при вращении буровой колонны вправо, установки уплотнения 50 в посадочное место 51 путем нагружения скважинного инструмента 49 весом буровой трубы не менее 60 кН., при этом флажок 54 поднимается в верхнее положение, сигнализируя о правильности посадки. После посадки проводят цементирование спущенной в скважину подвески третьей технической колонны труб 3. От попадания цемента скважинный инструмент 49 защищен уплотнителями 53. При подъеме скважинного инструмента 49 уплотнение 50 автоматически отсоединяется от него. Скважинный инструмент 49 вместе с оборудованием для проведения цементировочных работ поднимают осевым движением вверх на платформу (фиг. 8).

- Установку и съем защитной втулки 42 кондуктора 2 с третьей технической колонной труб 3 осуществляют скважинным инструментом 55, при этом для установки защитной втулки 42 скважинный инструмент 55, с подвешенной защитной втулкой 42 со срезными винтами 43, спускают в кондуктор 2 до упора, а затем поднимают, во время подъема происходит срезание срезных винтов 43 и защитная втулка 42 остается в кондукторе 2 и защищает от повреждений посадочные места кондуктора 2 и подвески третьей технической колонной труб 3. Скважинный инструмент 55 извлекают на платформу и проводят бурение следующего ствола. После бурения скважинный инструмент 55 спускают на защитную втулку 42, которую он автоматически захватывает и поднимает на платформу (фиг. 9).

- Контроль положения технических колонн труб 3, 4, 5 осуществляют скважинным инструментом 56, для чего спускают в кондукторы 2 до упора в подвески технических колонн труб 3, 4, 5, соответственно, вращают колонну бурильных труб вправо и разгружают ее на инструмент 56. Происходит разведение радиально трех плашек со свинцовыми печатями, на которых остается след контрольных проточек на кондукторе, предусмотренных конструкцией (не показано) и по ним определяют осевое смещение подвесок технических колонн труб 3, 4, 5, При подъеме бурильных труб вверх, скважинный инструмент 56 складывается и извлекается из скважины (фиг. 10).

Кроме того, скважинный инструмент 35 позволяет за одну спуско-подъемную операцию выполнить посадку направления 1 в скважину и его цементирование в ней.

Кроме того, скважинный инструмент 40 за один спуск-подъем осуществляет установку кондуктора 2 в направление 1, установку защитной втулки 42 кондуктора 2 для проведения в дальнейшем буровых работ, цементирование кондуктора 2.

Кроме того, скважинный инструмент 49 обеспечивает спуск подвесок технических колонн труб 3, 4, 5 в кондукторе 2, проведение цементировочных работ, промывку посадочного места 51 уплотнения 50 между кондуктором 2 и подвесками технических колонн труб 3, 4, 5, установку уплотнения 50 в посадочное место 51 за одну спуско-подъемную операцию, соответственно.

Предложенная группа изобретений «Конструкция колонной головки. Способ сборки ее. Способ проведения скважинными инструментами сборки колонной головки на подводной скважине» подтверждена проектно-конструкторскими и технологическими проработками, испытанием опытных образцов, изучением и обоснованием эксплуатационных режимов, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие группы изобретений критерию «промышленная применимость».

Предложенная группа изобретений решает задачу, состоящую в разработке подводной скважины большой глубины с высоким пластовым давлением, с большим проходным сечением для добычи с большим дебитом и с высокими эксплуатационными возможностями, позволяющими проводить сборку без участия человека под водой, при использовании скважинных инструментов и выполнении технологических операций.

Группа изобретений относится к конструкции колонной головки, способу ее сборки и способу последовательного использования скважинных инструментов для проведения технологических операций по сборке колонной головки на подводной скважине. Колонная головка состоит из направления 1 и кондуктора 2 с возможностью установки в него от одной до трех технических колонн труб 3, 4, 5 разных типоразмеров. Направление 1 имеет посадочный конус 6, упорную резьбу 7, торцевые окна 8 и канавку с трапецеидальным профилем 9 для обеспечения возможности удержания направления 1 при спуске в скважину. Кондуктор 2 имеет проточку 10 с разрезным резьбовым кольцом 11 и с упругим кольцевым элементом 12, упоры 13, канавку 14 с прорезанными пазами 15, фигурную проточку 16 с твердосплавным вкладышем 17 с кольцом 18, трапецеидальную проточку 19, фигурную поверхность 20 в виде «елки» для удержания фонтанной арматуры от осевого смещения вверх. Колонны 3, 4, 5 имеют, соответственно, канавки 21 с пазами 22, кольцевой карман 27 с уплотнениями 28 с трапецеидальными упорами 29 и 30, трапецеидальную проточку 31, внутренний конус 33 и коническую поверхность 34 для посадки подвески фонтанной арматуры, при этом третья техническая колонна труб 3 имеет конус 32, отверстия 25, твердосплавный упор 23 с промывочными отверстиями 24 и фиксатор 26. Сборку головки осуществляют при последовательном проведении технологических операций: спуск направления 1 в скважину, спуск кондуктора 2 в направление 1, спуск колонн 3, 4, 5 в скважину, установку и съем втулок 42 кондуктора 2, контроль положения колонн 3, 4, 5. Для осуществления способа сборки головки на подводной скважине используют: скважинный инструмент 35 для спуска направления 1 в скважину, скважинный инструмент 40 для спуска кондуктора 2 в направление 1, скважинный инструмент 49 для спуска колонн 3, 4, 5 в скважину, скважинный инструмент 55 для установки и съема защитных втулок 42 кондуктора 2 с колоннами 3, 4, 5, скважинный инструмент 56 для контроля положения технических колонн труб 3, 4, 5. В основу настоящей группы изобретений положено решение задачи, состоящей в разработке подводной скважины с высокими эксплуатационными возможностями. 3 н.п. ф-лы, 10 ил.

1. Конструкция колонной головки, состоящая из направления и кондуктора с возможностью установки в него от одной до трех технических колонн труб разных типоразмеров, характеризующаяся тем, что направление имеет посадочный конус, упорную резьбу, торцевые окна и канавку с трапецеидальным профилем для обеспечения возможности удержания направления при спуске в скважину, причем посадочный конус выполнен для посадки кондуктора, а канавка с трапецеидальным профилем имеет возможность удержания направления при спуске его в скважину инструментом, а кондуктор имеет проточку с разрезным резьбовым кольцом и с упругим кольцевым элементом, упоры, канавку с прорезанными пазами, фигурную проточку с твердосплавным вкладышем с кольцом, трапецеидальную проточку, фигурную поверхность в виде «елки» для удержания фонтанной арматуры от осевого смещения вверх, причем разрезное резьбовое кольцо имеет возможность взаимодействия с упорной резьбой направления, оно установлено в проточке и центрировано относительно оси кондуктора упругим кольцевым элементом, а упоры размещены в торцевых окнах и имеют возможность устранения вращения кондуктора относительно оси направления, при этом канавка выполнена с профилем направления, а прорезанные пазы имеют возможность взаимодействия с упорами инструмента для спуска кондуктора в скважину, кроме того, твердосплавный вкладыш установлен в фигурной проточке и зафиксирован кольцом, а технические колонны труб имеют канавки с пазами, кольцевой карман с уплотнениями с трапецеидальными упорами, трапецеидальную проточку, внутренний конус и коническую поверхность для посадки подвески фонтанной арматуры, при этом третья техническая колонна труб имеет конус, отверстия, твердосплавный упор с промывочными отверстиями и фиксатор для синхронизации промывочных отверстий и отверстий на третьей технической колонне труб, причем конус является опорой для второй технической колонны труб, а твердосплавный упор воспринимает напряжение сжатия от веса всех трех технических колонн труб, гарантирует при этом работоспособность колонной головки с высокими напряжениями смятия и является центратором третьей технической колонны труб относительно оси кондуктора, а уплотнения герметизируют пространство между кондуктором и техническими колоннами труб с одновременной фиксацией от осевого смещения их относительно кондуктора своими трапецеидальными упорами.

2. Способ сборки колонной головки, характеризующийся тем, что сборку осуществляют при последовательном проведении технологических операций по сборке колонной головки: спуск направления в скважину, его посадку, проведение цементировочных работ, также спуск кондуктора в направление, его посадку с защитной втулкой, проведение цементировочных работ, проведение буровых работ и съем защитной втулки, также спуск технических колонн труб в скважину, проведение цементировочных работ с техническими колоннами труб, соответственно, промывку посадочного места уплотнения между кондуктором и подвесками технических колонн труб, соответственно, при вращении буровой колонны вправо, установку уплотнения в посадочное место, цементирование спущенных в скважину технических колонн труб, соответственно, также установку и съем защитных втулок кондуктора, также контроль положения технических колонн труб, определение осевых смещений подвесок технических колонн труб и после проведения этих технологических операций сборка колонной головки завершена.

3. Способ проведения скважинными инструментами сборки колонной головки на подводной скважине, характеризующийся тем, что для осуществления способа используют скважинный инструмент для спуска направления в скважину, скважинный инструмент для спуска кондуктора в направление, скважинный инструмент для спуска технических колонн труб в скважину, скважинный инструмент для установки и съема защитных втулок кондуктора с техническими колоннами труб, скважинный инструмент для контроля положения технических колонн труб, с помощью которых проводят известные технологические операции: спуск направления в скважину скважинным инструментом с подвешенным оборудованием для проведения цементировочных работ, для этого скважинный инструмент устанавливают на посадочный конус и при наличии пальцев для фиксирования направления от осевого смещения и для фиксирования направления от вращения скважинного инструмента осуществляют спуск направления, ориентированный на флажок, его посадку, с возможностью проведения цементировочных работ, защищенных уплотнением, и подъем скважинного инструмента на платформу вместе с оборудованием для проведения цементировочных работ, а также спуск кондуктора в направление скважинным инструментом с подвешенной защитной втулкой со срезными винтами, для этого скважинный инструмент устанавливают в кондукторе до упора в его конусную поверхность и при наличии пальцев для удерживания кондуктора и пальцев для фиксирования перемещения кондуктора осуществляют спуск кондуктора в направление, ориентированный на флажок, его посадку с защитной втулкой, герметизацию скважинного инструмента клапаном, с возможностью проведения цементировочных работ, защищенных уплотнением, подъем скважинного инструмента, проведение буровых работ, спуск скважинного инструмента и съем защитной втулки, а также спуск технических колонн труб в скважину скважинным инструментом, с подвешенным оборудованием для проведения цементировочных работ, для этого на скважинном инструменте спускают в кондуктор технические колонны труб, соответственно, и при наличии пальцев для удерживания подвесок технические колонны труб, соответственно, осуществляют спуск технических колонн труб в скважину при ориентировании на флажок, проведение цементировочных работ с техническими колоннами труб, соответственно, промывку посадочного места уплотнения между кондуктором и подвесками технических колонн труб, соответственно, при вращении буровой колонны вправо, установку уплотнения в посадочное место при ориентировании на флажок путем нагружения скважинного инструмента весом буровой трубы не менее 60 кН, цементирование спущенных в скважину технических колонн труб, соответственно, защищенных уплотнителями, и подъем скважинного инструмента на платформу вместе с оборудованием для проведения цементировочных работ при автоматическом отсоединении уплотнения от него, а также установку и съем защитных втулок в кондукторе с техническими колоннами труб скважинным инструментом, при этом для установки защитной втулки скважинный инструмент, с подвешенной защитной втулкой со срезными винтами, спускают в кондуктор до упора, а затем поднимают, во время подъема происходит срезание срезных винтов и защитная втулка остается в кондукторе для защиты кондуктора и подвесок технических колонн труб, соответственно, скважинный инструмент извлекают на платформу и проводят бурение следующего ствола, а для съема защитной втулки скважинный инструмент спускают на защитную втулку, которая автоматически захватывается и поднимается на платформу, а также контроль положения технических колонн труб скважинным инструментом, для этого его спускают в кондуктор до упора в подвески технических колонн труб, соответственно, вращают колонну бурильных труб вправо, разгружают ее на инструмент, в конструкции которого предусмотрены элементы контроля, определяют осевые смещения подвесок технических колонн труб и извлекают скважинный инструмент при подъеме бурильных труб.