Инструмент для удаления цемента Российский патент 2021 года по МПК E21B10/00 E21B37/00 

Область техники

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано в конструкции инструмента, используемого при проведении технологических и регламентных работ при установке подводных колонных головок при обустройстве нефтегазовой скважины.

Предшествующий уровень техники

Из существующего уровня техники известно устройство для очистки внутренней поверхности труб (патент РФ №2074312, опубл. 27.02.1997), содержащее установленный на валу с возможностью осевого перемещения и восприятия крутящего момента корпус с направленными к периферии каналами, эластичные стержнеобразные скребки, пропущенные через каналы корпуса, и узел закрепления эластичных стержнеобразных скребков, снабженное регулированной гайкой.

Известен способ очистки цементной пробки от футеровки ствола скважины (патент US 5282509 A, опубл. 01.02.1994), в котором цементная пробка сверлится буровым долотом с выдвижными режущими элементами.

Общим недостатком перечисленных выше технических решений является то, что они не приспособлены для очистки межтрубного пространства, которое предназначено для установки затрубного уплотнения, и не исключают повреждение поверхностей межтрубного пространства при очистке.

Сущность изобретения

Проблемой, решаемой настоящим изобретением, является проблема сложности очистки межтрубного пространства системы подводных колонных головок, предназначенного для установки затрубного уплотнения, от различных пород и наплывов цемента, образующихся при цементировании ствола скважины.

Техническими результатами являются создание конструкции инструмента, пригодного для очистки межтрубного пространства системы подводных колонных головок для установки затрубного уплотнения и надежной последующей герметизации межтрубного пространства, исключение повреждения поверхностей системы подводных колонных головок при очистке межтрубного пространства.

Технические результаты достигаются тем, что инструмент выполнен в виде корончатого сверла с отверстиями под подачу промывающего раствора, причем на боковые стороны корпус надето кольцо, имеющее Т-образные выступы, между которыми имеются пазы для удаления шлама при промывке, внутри коронки установлены пластины, служащие для ограничения хода инструмента при упоре пластинами в фаску на корпусах обсадных колонн.

Краткое описание чертежей

Далее представлен возможный, но не единственный, вариант выполнения инструмента для удаления цемента.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан инструмент для удаления цемента, общий вид.

На фиг. 2 показан инструмент для удаления цемента главный вид.

На фиг. 3 показан инструмент для удаления цемента, вид сверху.

На фиг. 4 показано кольцо.

На фиг. 5 показан инструмент для удаления цемента во время выполнения операции очистки.

На фиг. 6 показан инструмент для удаления цемента по патенту US 5282509 A (опубл. 01.02.1994).

Подробное описание изобретения

Инструмент входит в состав комплекта инструментов для установки системы подводных колонных головок и предназначен для промывки, очистки и удаления цемента в межтрубном пространстве, например, пространстве между корпусом колонной головки кондуктора и колонны корпусом подвески обсадных колонн, для обеспечения возможности установки затрубного уплотнения с металлическим или неметаллическим уплотнением.

На фиг. 1 показан инструмент для удаления цемента, общий вид.

Инструмент состоит:

1 - заглушка;

2 - сердечник;

3, 4, 6, 14, 15 16, 19 - отверстия;

5 - пластина;

7 - кольцо;

8 - корпус;

9 - гайка;

10 - центральное отверстие;

11 - болты;

12 - прижим;

13, 21, 23, 25, 28, 35 - Т-образные выступы;

17 - V - образные пазы;

18, 20, 22, 24, 26, 27 - пазы.

На сердечнике 2 с помощью гайки 9 крепится корпус 8, имеющая на торце V-образные пазы 17.

Сердечник 2 имеет на одном конце наружную коническую резьбу, на втором внутреннюю коническую резьбу. На наружную коническую резьбу сердечника 2 закрепляется заглушка 1. Конец с внутренней конической резьбой служит для присоединения бурильной колонны 32. На сердечник 2 устанавливается корпус 8. Корпус 8 представляет собой тело вращения с центральным отверстием, имеющее в сечении П-образную форму. Кольцо 7 выполнено из мягкого материала, например, из фторопласта или капролона, и служит для исключения возможности повреждения внутренней поверхности сопрягаемой детали при вращении инструмента.

Кольцо 7 надевается на корпус 8, крепится посредством прижима 12 к корпусу 8 с помощью болтов 11 и имеет Т-образные выступы 13, 21, 23, 25, 28, 35, которые несколько выступают над наружной поверхностью корпуса 8. Сердечник 2 имеет центральное отверстие 10 для подачи промывающего раствора. Через центральное отверстие 10, закрытое с одного конца заглушкой 1, промывающая жидкость поступает в отверстия 3, 4, 6, 14, 16, 19 и далее в очищаемую зону межтрубного пространства, удаляя через породу и цемент (шлам), при этом промывочная жидкость проходит через пазы 18, 20, 22, 24, 26, 27. Пластина 5 служит для ограничения осевого движения инструмента при упоре в фаску 30 на подвеске обсадных колонн 34.

На фиг. 2 показан инструмент для удаления цемента главный вид.

На наружной поверхности крепится кольцо 7, верхней части прикрепленное с помощью прижима 12 болтами 11 к корпусу 8. Пазы 18, 20, 22, 24, 26, 27 предназначаются для удаления промывочной жидкости и шлама из зоны очистки.

На фиг. 3 показан инструмент для удаления цемента, вид сверху.

Т-образные выступы 13, 21, 23, 25, 28, 35 располагаются по окружности. Т-образные выступы 13, 21, 23, 25, 28, 35 служат для центрирования инструмента при спуске в межтрубное пространство и предотвращают повреждение поверхности, которая обеспечивает надежную герметизацию пространства при установке затрубного уплотнения. Пазы 18, 20, 22, 24, 26, 27 служат для удаления промывочной жидкости и шлама из зоны очистки.

На фиг. 4 показано кольцо.

Кольцо 7 с Т-образными выступами 13, 21, 23, 25, 28, 35 имеет форму короны, причем вертикальные элементы Т-образных выступов образуют зубцы короны. Кольцо 7 устанавливается на корпус 8 так, что зубцы, представляющие собой выступами 13, 21, 23, 25, 28, 35, направлены вниз.

На фиг. 5 показан инструмент для удаления цемента во время выполнения операции очистки.

На изображении показан момент, когда инструмент опустился до упора пластиной 15 в фаску 30 на подвеске обсадных колонн 34. Цилиндрическая часть корпуса 8 размещается в межтрубном пространстве.

Для выполнения своей функции инструмент крепится на бурильной колонне 32 и опускается до колонны кондуктора 31 с установленной в ней подвеской обсадных колонн 34. При приближении к колонне кондуктора 31 скорость опускания инструмента снижается. При этом инструмент начинают медленно вращать и начинают подачу промывочной жидкости через центральное отверстие 10, затем включают вращение инструмента и начинают поступательное движение вдоль оси тубы до упора пластины 5 в фаску 30 подвески обсадных колонн 34. Промывочная жидкость через центральное отверстие 33 на бурильной колонне 32, центральное отверстие 10 в сердечнике 2 и отверстия 3, 4, 6, 14, 16, 19 поступает в межтрубное пространство в зону обработки. За счет давления бурильной колонны 32, вращения инструмента для удаления цемента, наличия V-образных пазов 17 на торце корпуса 8 и подачи промывочного раствора под давлением в зону обработки, происходит разрушение цементных пробок в межтрубном пространстве. Промывка выполняется до достижения чистоты промывочной жидкости, отсутствия цементной крошки и до упора пластины 5 в корпус обсадной колонны. После завершения промывки останавливается вращение и инструмент поднимается на поверхность и контролируют след на пластине 5.

На фиг. 6 показан инструмент для удаления цемента по патенту US 5282509 A (опубл. 01.02.1994).

При образовании цементной пробки 35 буровое долото 37 на конце которого располагается ведущая режущая поверхность 36, включающее выдвижные режущие элементы 40 над ведущей режущей поверхностью 36, крепится на бурильную колонну 32 и опускается до упора в пробку цемента 35, после чего начинается удаление цемента. Выдвижные режущие элементы 40 первоначально позиционируются давлением жидкости, механическим воздействием или другим устройством в выдвинутом положении, где они контактируют с наружным кольцом цемента, не удаляемым нижней частью долота 37. Эти режущие элементы, помимо резки цемента, оказывают соскабливающее или очищающее действие на внутреннюю поверхность обсадной колонны 38.

Конструкция инструмента по патенту US5282509A позволяет удалять цементные наплывы в трубах, однако не приспособлена для удаления цемента в узком межтрубном пространстве.

В отличие от технического решения, представленного в патенте US 5282509 A (опубл. 01.02.1994) в заявляемом техническом решении конструкция инструмента выполнена в виде корончатого сверла, т.е. специально приспособлена для очистки узкого межтрубного пространства, имеет корпус с отверстиями для подвода промывающей жидкости непосредственно в зону обработки, на корпус надето кольцо с Т-образными выступами для защиты от повреждения сопрягаемой детали колонны труб, при этом толщина корпуса зависит от размера межтрубного пространства и размера затрубного уплотнения, корпус имеет V-образные пазы на торце.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для проведения технологических работ в подводной скважине. Инструмент для удаления цемента из межтрубного пространства системы подводных колонных головок содержит корпус в виде тела вращения с центральным отверстием, в которое вставлен сердечник, имеющий центральное отверстие и отверстия в стенке сердечника для подачи промывочной жидкости. Корпус выполнен в виде корончатого сверла, корпус имеет отверстия, выполненные с возможностью сообщения промывочной жидкости от отверстий в стенке сердечника в очищаемую зону обработки. На торце цилиндрической части корпуса, размещаемой в межтрубном пространстве, выполнены пазы. На корпус устанавливается кольцо с выступами, расположенными по окружности и выступающими над наружной поверхностью корпуса с возможностью центрирования инструмента при спуске в межтрубное пространство и предотвращения повреждения ответной поверхности в межтрубном пространстве. Имеется возможность удаления промывочной жидкости и шлама из зоны очистки через пространство между выступами. Технический результат заключается в обеспечении очистки межтрубного пространства, в надежной последующей его герметизации, в исключении повреждения поверхностей подводных колонных головок при очистке межтрубного пространства. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Инструмент для удаления цемента из межтрубного пространства системы подводных колонных головок, содержащий корпус в виде тела вращения с центральным отверстием, в которое вставлен сердечник, имеющий центральное отверстие и отверстия в стенке сердечника для подачи промывочной жидкости, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде корончатого сверла, корпус имеет отверстия, выполненные с возможностью сообщения промывочной жидкости от отверстий в стенке сердечника в очищаемую зону обработки, на торце цилиндрической части корпуса, размещаемой в межтрубном пространстве, выполнены пазы, на корпус устанавливается кольцо с выступами, расположенными по окружности и выступающими над наружной поверхностью корпуса с возможностью центрирования инструмента при спуске в межтрубное пространство и предотвращения повреждения ответной поверхности в межтрубном пространстве, причем имеется возможность удаления промывочной жидкости и шлама из зоны очистки через пространство между выступами.

2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что пазы имеют V-образную форму.

3. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что выступы на кольце имеют Т-образную форму.

4. Инструмент по п.3, отличающийся тем, что кольцо выполнено из фторопласта.

5. Инструмент по п.3, отличающийся тем, что кольцо выполнено из капролона.

6. Инструмент по п.3, отличающийся тем, что кольцо выполнено в форме короны, где зубьями короны являются вертикальные элементы Т-образных выступов.