Комбинированный инструмент, используемый при установке в кондукторе технической колонны труб при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе. Способ проведения технологических операций им Российский патент 2019 года по МПК E21B23/00 

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности и используется для установки в кондукторе технической колонны труб, включает комбинированный инструмент и способ проведения технологических операций этим инструментом при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе.

Известны инструменты различного назначения, устанавливаемые в колонну труб и используемые при бурении скважин.

Известен инструмент геолого-технических мероприятий для использования внутри ствола скважины, выполненный с одним или несколькими датчиками для измерения одного или нескольких параметров геолого-технических мероприятий RU №2463448 С2, Е21В 44/00, Е21В 41/00,10.10.2012.

Известен посадочный инструмент для управления и посадки различных функциональных устройств, устанавливаемых с наружной стороны колонны труб, RU №2598259 С2, Е21В 23/04, Е21В 23/06, 20.09.2016.

Известен скважинный инструмент для определения боковых ответвлений в стенке ствола скважины или обсадной колонне ствола скважины, RU №2627778 С2, Е21В 47/09, 11.08.2017.

Известны устройства, используемые в подводных установках нефтегазовых скважин, 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 9217307 В2, Е21В 33/043, 22.12.2015; CN 202731823 U, Е21В 33/043, 13.02.2013; US 2010/0326664 A1, Е21В 33/043, 30.12.2010; US 2004/0238175 A1, Е21В 33/043, 02.12.2004; 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.

Комбинированный инструмент для установки технической колонны труб в кондукторе по предложенному способу, отсутствует.

В основу настоящей группы изобретений положено решение задачи, позволяющей создать новый комбинированный инструмент и способ проведения им технологических операций при установке в кондукторе технической колонны труб, повысить и расширить их эксплуатационные качества.

Технический результат группы изобретений заключается:

- в выполнении инструмента с комбинированными функциями для возможностей последовательного проведения технологических операций;

- в соответствии конструктивных качеств комбинированного инструмента его эксплуатационным качествам.

Согласно группе изобретений эта задача решается за счет того, что комбинированный инструмент, используемый при установке в кондукторе технической колонны труб при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе, содержит направляющую 6 и корпус.

На направляющей размещены упоры, она содержит отверстия и проточку, а на наружной поверхности направляющей установлены комбинированные уплотнительные кольца.

На корпусе выполнена резьба для установки его на направляющей. Корпус снабжен уплотнителем для герметизации зазоров между корпусом и технической колонной труб и выполнен с посадочной поверхностью. Корпус содержит отверстия для прокачки промывочной жидкости, технологические карманы и технологические пазы, выполненные с пазами меньшего размера по ширине для прохода промывочной жидкости, и в каждом пазе размещены упоры, с установленной снаружи пружиной растяжения. На корпусе расположены пальцы для удержания веса технической колонны труб, а также на корпусе размещен сборный корпус.

На сборном корпусе выполнены срезные винты, исключающие вращение направляющей относительно сборного корпуса и корпуса при транспортном положении и сигнальный штырь транспортного положения «вниз» и транспортного положения «вверх». На сборном корпусе расположена упорная втулка со срезными винтами, удерживающими ее в транспортном положении «вниз», и установлены шпонки.

В сборном корпусе установлена каретка с посадочной поверхностью, взаимодействующей с посадочной поверхностью на корпусе, имеющая возможности осевого перемещения относительно сборного корпуса и корпуса и зафиксированная срезным винтом. В каретке установлены подпружиненные пальцы для удержания каретки в сборном корпусе и подпружиненные пальцы для удержания уплотнителя для кондуктора и технической колонны труб.

Уплотнитель, закрепленный на каретке, имеет возможности перемещения к забою вместе с направляющей, соответственно, со сборным корпусом с кареткой, промывки посадочной поверхности уплотнителя и последующей посадки уплотнителя на посадочную поверхность.

Согласно группе изобретений эта задача решается за счет того, что способ проведения технологических операций комбинированным инструментом, используемым при установке в кондуктор технической колонны труб при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе, осуществляют при последовательном проведении технологических операций, содержащих операцию монтажно-спусковую, посредством комбинированного инструмента, и операции герметизации технической колонны труб и кондуктора. Операции герметизации включают цементирование, промывку, посадку и закрепление посадки, после чего комбинированный инструмент поднимают.

Операцию монтажно-спусковую осуществляют свинчиванием его с трубой, установкой их в техническую колонну труб, подвешивание ее на пальцах корпуса комбинированного инструмента, установки срезного транспортного винта и спуском их до стыковки посадочных поверхностей подвески технической колонны труб и кондуктора.

Операцию герметизации - цементирование проводят, путем подачи цемента по направляющей.

Для проведения промывки посадочной поверхности под уплотнитель направляющую вращают в корпусе, заблокированным пальцами, находящимися в пазах подвески технической колонной труб, до срезания срезного винта на сборном корпусе с возможностью перемещения направляющей вместе с кареткой по резьбе до совпадения отверстий на направляющей и отверстий на корпусе.

Для проведения посадки уплотнителя на посадочную поверхность осуществляют разгрузку веса колонны буровых труб, на которых проводился спуск комбинированного инструмента, до тех пор, пока не срежутся срезные винты в упорной втулке в сборном корпусе и направляющая спуститься ниже к забою, пока посадочная поверхность каретки не встанет на посадочную поверхность корпуса, а упоры направляющей окажутся напротив технологических карманов корпуса, после чего срезаются транспортные винты и идет закрепление посадки уплотнителя в кондукторе и в технической колонне труб, поскольку упоры смещаются в технологические карманы на корпусе, а сборный корпус перемещается на каретку, что приводит в действие замок уплотнителя.

Подъем комбинированного инструмента осуществляется после отжима подпружиненных пальцев от технической колонны труб при осевом смещении комбинированного инструмента «вверх».

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.

Выполнение инструмента комбинированным и возможностей последовательного проведения им технологических операций, позволяет создать новый комбинированный инструмент и новый способ проведения им технологических операций при установке в кондукторе технической колонны труб.

Наличие соответствия конструктивных качеств комбинированного инструмента (направляющая, корпус, сборный корпус и каретка) эксплуатационным качествам (операция монтажно-спусковая, операции герметизации -цементирование, промывка, посадка и закрепление посадки, и подъем комбинированного инструмента) позволяет повысить и расширить эксплуатационные качества комбинированного инструмента и способа проведения им технологических операций.

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 - Комбинированный инструмент, используемый при установке в кондукторе технической колонны труб при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе, и способ проведения технологических операций комбинированным инструментом, в сборе инструмент, колонна, кондуктор, разрез;

На фиг. 2 - Комбинированный инструмент, используемый при установке в кондукторе технической колонны труб при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе, и способ проведения технологических операций комбинированным инструментом, собственно инструмент, разрез;

На фиг. 3 - Комбинированный инструмент, используемый при установке в кондукторе технической колонны труб при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе, и способ проведения технологических операций комбинированным инструментом, разрез А-А на фиг. 2;

На фиг. 4 - Комбинированный инструмент, используемый при установке в кондукторе технической колонны труб при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе, и способ проведения технологических операций комбинированным инструментом, каретка с подпружиненными пальцами, вид спереди;

На фиг. 5 - Комбинированный инструмент, используемый при установке в кондукторе технической колонны труб при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе, и способ проведения технологических операций комбинированным инструментом, разрез Б-Б на фиг. 4;

На фиг. 6 - Комбинированный инструмент, используемый при установке в кондукторе технической колонны труб при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе, и способ проведения технологических операций комбинированным инструментом, операция монтажно-спусковая и операция герметизации - цементирование, разрез;

На фиг. 7 - Комбинированный инструмент, используемый при установке в кондукторе технической колонны труб при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе, и способ проведения технологических операций комбинированным инструментом, операция герметизации - промывка, разрез;

На фиг. 8- Комбинированный инструмент, используемый при установке в кондукторе технической колонны труб при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе, и способ проведения технологических операций комбинированным инструментом, операции герметизации - посадка и закрепление посадки, разрез;

На фиг. 9 - Комбинированный инструмент, используемый при установке в кондукторе технической колонны труб при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе, и способ проведения технологических операций комбинированным инструментом, подъем инструмента, разрез.

На фиг. 1-9 представлено:

Кондуктор - 1.

Техническая колонна труб - 2,

- подпружиненные пальцы (в пазах колонны 2) -3. Комбинированный инструмент - 4.

Трубы (для подвешивания инструмента 4) - 5. Направляющая (инструмента 4) - 6,

- упоры (на направляющей 6) - 7,

- отверстия (в направляющей 6) - 8,

- проточка (в направляющей 6) - 9,

- комбинированные уплотнительные кольца (на направляющей 6) - 10. Корпус (инструмента 4) - 11,

- резьба (для установки корпуса 11 на направляющей 6) - 12,

- уплотнитель (герметизирует зазоры между корпусом 11 и колонной 2)

-13,

- посадочная поверхность (на корпусе 11)- 14,

- отверстия (в корпусе 11 для прокачки промывочной жидкости) - 15,

- технологические карманы (корпуса 11) - 16,

- технологические пазы (четыре в корпусе 11) - 17,

- пазы меньшего размера по ширине (в пазах 17 для прохода промывочной жидкости) -18,

- упоры (в каждом пазе 17) - 19,

- пружины растяжения (снаружи упоров 19) - 20,

- пальцы (на корпусе 11) - 21.

Сборный корпус (установлен на корпусе 11) - 22,

- срезные винты (в корпусе 22 для исключения вращения направляющей 6 относительно корпуса 11 и 22 при транспортном положении)- 23,

- сигнальный штырь транспортного положения «вниз» и транспортного положения «вверх» (установлен на корпусе 22) - 24,

- упорная втулка (в корпусе 22 с возможностью осевого перемещения) -

25,

- срезные винты (для удерживания втулки 25 в транспортном положении «вниз») - 26,

- шпонки (установлены в корпусе 22) - 27.

Каретка (установлена в корпусе 22, имеет возможность осевого перемещения относительно корпусов 22 и 11) -28,

- посадочная поверхность (каретки 28 для взаимодействия с посадочной поверхностью 14 на корпусе 11) -29,

- срезной винт (для фиксирования в транспортном положении каретки 28 в корпусе 22)- 30,

- подпружиненные пальцы (установлены в корпусе 22 для удержания каретки 28 в корпусе 22)- 31,

- подпружиненные пальцы (установлены в корпусе 22 для удержания уплотнителя для кондуктора 1 и колоны 2)- 32,

- уплотнитель (закреплен на каретке 28) - 33,

- посадочная поверхность промывки (уплотнителя 33) - 34. Комбинированный инструмент 4 содержит направляющую 6 и корпус 11.

На направляющей 6 размещены упоры 7. Направляющая 6 содержит отверстия 8 и проточку 9. На наружной поверхности направляющей 6 установлены комбинированные уплотнительные кольца 10.

На корпусе 11 выполнена резьба 12 для установки его на направляющей 6.

Корпус 11 снабжен уплотнителем 13 для герметизации зазоров между корпусом 11 и технической колонной труб 2.

Корпус 11 выполнен с посадочной поверхностью 14.

Корпус 11 содержит отверстия 15 для прокачки промывочной жидкости, технологические карманы 16 и технологические пазы 17.

Технологические пазы 17 выполнены с пазами меньшего размера по ширине 18 для прохода промывочной жидкости.

В каждом пазе 17 размещены упоры 19. На упорах 19 установлены снаружи пружины растяжения 20. На корпусе 11 расположены пальцы 21 для удержания веса технической колонны труб 2.

На корпусе 11 размещен сборный корпус 22.

На сборном корпусе 22 выполнены срезные винты 23, исключающие вращение направляющей 6 относительно сборного корпуса 22 и корпуса 11 при транспортном положении.

На сборном корпусе 22 выполнен сигнальный штырь 24 транспортного положения «вниз» и транспортного положения «вверх».

На сборном корпусе 22 расположена упорная втулка 25 со срезными винтами 26, удерживающими ее в транспортном положении «вниз».

На сборном корпусе 22 установлены шпонки 27.

В сборном корпусе 22 установлена каретка 28 с посадочной поверхностью 29, взаимодействующей с посадочной поверхностью 14 на корпусе 11.

Каретка 28 имеет возможности осевого перемещения относительно сборного корпуса 22 и корпуса 11 и зафиксирована срезным винтом 30.

В каретке 28 установлены подпружиненные пальцы 31 для удержания каретки 28 в сборном корпусе 22 и подпружиненные пальцы 32 для удержания уплотнителя для кондуктора 1 и технической колонны труб 2.

Уплотнитель 33, закрепленный на каретке 28, имеет возможность перемещения к забою вместе с направляющей 6, соответственно, со сборным корпусом 22 с кареткой 28.

Уплотнитель 33, закрепленный на каретке 28, имеет возможность промывки посадочной поверхности 34 уплотнителя 33 и последующей посадки уплотнителя 33 на посадочную поверхность 34.

Для группы изобретений дополнительно следует отметить, что

- подпружиненные пальцы 3 в пазах подвески технической колонной труб 2 предотвращают вращение корпусов 11, 22, но имеют возможности радиального перемещения и взаимодействия с проточкой 9;

- комбинированные уплотнительные кольца 10 на направляющей 6 выполнены для герметизации зазоров между направляющей 6 и корпусом 11 инструмента 4;

- пальцы 21 на корпусе 11 имеют возможность взаимодействия с проточкой 9 направляющей 6;

- сборный корпус 22 не имеет возможности осевого перемещения за счет упоров 7 на технической колонне труб 2.

Проведение технологических операций осуществляют следующим образом.

Способ осуществляют при последовательном проведении технологических операций.

Технологические операции содержат операцию монтажно-спусковую, посредством комбинированного инструмента 4, и операции герметизации технической колонны труб 2 и кондуктора 1.

Операции герметизации включают цементирование, промывку, посадку и закрепление посадки.

После выполнения операций монтажно-спусковой и герметизации комбинированный инструмент 4 поднимают.

На фиг. 6 показаны положение комбинированного инструмента 4 после проведения монтажно-спусковой операции и осуществление операции герметизации - цементирование.

Выполнение монтажно-спусковой операции осуществляют свинчиванием комбинированного инструмента 4 с трубой 5, установкой их в техническую колонну труб 2, подвешивание ее на пальцах 21 корпуса 11 комбинированного инструмента 4, установки срезного винта 23 и спуском их до стыковки посадочных поверхностей подвески технической колонны труб 2 и кондуктора 1, затем проводят операцию герметизации - цементирование.

Выполнение операции герметизации - цементирование осуществляют подачей цемента по направляющей 6.

На фиг. 7 показано положение комбинированного инструмента 4 при осуществлении операции герметизации - промывка.

Для проведения промывки посадочной поверхности 34 под уплотнитель

33 осуществляют вращение направляющей 6 в корпусе 11 (корпус 11 заблокирован пальцами 3 (фиг. 3), находящимися в пазах подвески технической колонной труб 2) до срезания срезного винта 23 на сборном корпусе 22 с возможностью перемещения направляющей 6 вместе с кареткой 28 по резьбе 12 до совпадения отверстий 8 на направляющей 6 и отверстий 15 на корпусе 11.

На фиг. 8 показано положение комбинированного инструмента 4 при осуществлении операций герметизации - посадка и закрепление посадки.

- Для проведения посадки уплотнителя 33 на посадочную поверхность

34 осуществляют разгрузку веса колонны буровых труб, на которых проводился спуск комбинированного инструмента 4.

- Разгрузку осуществляют до тех пор, пока не срежутся срезные винты 26 в упорной втулке 25 в сборном корпусе 22 и направляющая 6 спуститься ниже к забою, пока посадочная поверхность 29 каретки 28 не встанет на посадочную поверхность 14 корпуса 11, а упоры 7 направляющей 6 окажутся напротив технологических карманов 16 корпуса 11, после чего срезаются винты 30 и идет закрепление посадки уплотнителя 33 в кондукторе 1 и в технической колонне труб 2, поскольку упоры 19 смещаются в технологические карманы 16 на корпусе 11, а сборный корпус 22 перемещается на каретку 28, что приводит в действие замок уплотнителя 33, при этом подъем комбинированного инструмента 4 осуществляется после отжима подпружиненных пальцев 3 от технической колонны труб 2 при осевом смещении комбинированного инструмента 4 вверх.

Предложенная группа изобретений позволяет посредством комбинированного инструмента проведение технологических операций для установки в кондукторе технической колонны труб при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе.

Предложенная группа изобретений «Комбинированный инструмент, используемый при установке в кондукторе технической колонны труб при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе. Способ проведения технологических операций комбинированным инструментом» 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 позволяет создать новый комбинированный инструмент и способ проведения им технологических операций при установке в кондукторе технической колонны труб, повысить и расширить их эксплуатационные качества.

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности и используется для установки в кондукторе технической колонны труб, включает комбинированный инструмент и способ проведения технологических операций этим инструментом при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе. Инструмент содержит направляющую с упорами, отверстиями, проточкой и комбинированными уплотнительными кольцами. Инструмент содержит корпус с резьбой, уплотнителем с посадочной поверхностью, отверстиями, технологическими карманами и пазами. Пазы выполнены с пазами меньшего размера по ширине для прохода промывочной жидкости. В каждом пазу размещены упоры, на которых установлены снаружи пружины растяжения. На корпусе расположены пальцы для удержания веса колонны и размещен сборный корпус, на котором выполнены срезные винты, сигнальный штырь и расположена упорная втулка со срезными винтами и шпонки. В корпусе установлена каретка с посадочной поверхностью, зафиксированная срезным винтом. В каретке установлены подпружиненные пальцы и закреплен уплотнитель посадочной поверхностью. Конструктивное решение инструмента соответствует технологическим операциям способа: монтажно-спусковая, герметизация и подъем. Технический результат заключается в создании инструмента и способа проведения им операций при установке в кондукторе технической колонны, повышении и расширении их эксплуатационных качеств. 2 н.п. ф-лы, 9 ил.

1. Комбинированный инструмент, используемый при установке в кондукторе технической колонны труб при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе, характеризующийся тем, что комбинированный инструмент содержит направляющую и корпус, при этом на направляющей размещены упоры, она содержит отверстия и проточку, а на наружной поверхности направляющей установлены комбинированные уплотнительные кольца, при этом на корпусе выполнена резьба для установки его на направляющей, корпус снабжен уплотнителем для герметизации зазоров между корпусом и технической колонной труб, выполнен с посадочной поверхностью и содержит отверстия для прокачки промывочной жидкости, технологические карманы и технологические пазы, выполненные с пазами меньшего размера по ширине для прохода промывочной жидкости, и в каждом пазу размещены упоры с установленной снаружи пружиной растяжения, причем на корпусе расположены пальцы для удержания веса технической колонны труб, кроме того, на корпусе размещен сборный корпус, на котором выполнены срезные винты, исключающие вращение направляющей относительно сборного корпуса и корпуса при транспортном положении и сигнальный штырь транспортного положения «вниз» и транспортного положения «вверх», расположена упорная втулка со срезными винтами, удерживающими ее в транспортном положении «вниз», и установлены шпонки, кроме того, в сборном корпусе установлена каретка с посадочной поверхностью, взаимодействующей с посадочной поверхностью на корпусе, имеющая возможности осевого перемещения относительно сборного корпуса и корпуса и зафиксированная срезным винтом 30, причем в каретке установлены подпружиненные пальцы для удержания каретки в сборном корпусе и подпружиненные пальцы для удержания уплотнителя для кондуктора и технической колонны труб, а уплотнитель, закрепленный на каретке, имеет возможности перемещения к забою вместе с направляющей, соответственно, со сборным корпусом с кареткой, промывки посадочной поверхности уплотнителя и последующей посадки уплотнителя на посадочную поверхность.

2. Способ проведения технологических операций комбинированным инструментом, используемым при установке в кондукторе технической колонны труб при строительстве нефтегазовых скважин на шельфе, характеризующийся тем, что способ осуществляют при последовательном проведении технологических операций, содержащих операцию монтажно-спусковую, посредством комбинированного инструмента, и операции герметизации технической колонны труб и кондуктора, включающие цементирование, промывку, посадку и закрепление посадки, после чего комбинированный инструмент поднимают, при этом операцию монтажно-спусковую осуществляют свинчиванием его с трубой, установкой их в техническую колонну труб, подвешиванием ее на пальцах корпуса комбинированного инструмента, установкой срезного транспортного винта и спуском их до стыковки посадочных поверхностей подвески технической колонны труб и кондуктора, затем проводят операцию герметизации-цементирования путем подачи цемента по направляющей, а для проведения промывки посадочной поверхности под уплотнитель направляющую вращают в корпусе, заблокированном пальцами, находящимися в пазах подвески технической колонны труб, до срезания срезного винта на сборном корпусе с возможностью перемещения направляющей вместе с кареткой по резьбе до совпадения отверстий на направляющей и отверстий на корпусе, а для проведения посадки уплотнителя на посадочную поверхность осуществляют разгрузку веса колонны буровых труб, на которых проводился спуск комбинированного инструмента, до тех пор, пока не срежутся срезные винты в упорной втулке в сборном корпусе и направляющая спустится ниже к забою, пока посадочная поверхность каретки не встанет на посадочную поверхность корпуса, а упоры направляющей окажутся напротив технологических карманов корпуса, после чего срезаются транспортные винты и идет закрепление посадки уплотнителя в кондукторе и в технической колонне труб, поскольку упоры смещаются в технологические карманы на корпусе, а сборный корпус перемещается на каретку, что приводит в действие замок уплотнителя, при этом подъем комбинированного инструмента осуществляется после отжима подпружиненных пальцев от технической колонны труб при осевом смещении комбинированного инструмента вверх.