Способ сопряжения отверстий в технологических инструментах и инструмент Российский патент 2021 года по МПК E21B23/08 E21B21/00 E21B33/68 

Область техники

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано в конструкции инструмента, используемого при проведении технологических и регламентных работ в системе подводных колонных головок нефтегазовой скважины, например, в инструменте для удаления цемента.

Предшествующий уровень техники

Из существующего уровня техники 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.

Недостатком данного технического решения является то, что оно не приспособлено для очистки межтрубного пространства под размещение затрубного уплотнения.

Сущность изобретения

Проблемой, решаемой настоящим изобретением, является проблема повышенной сложности сопряжения отверстий в деталях инструмента при сборке инструмента, необходимости достижения повышенной точности расположения отверстий под промывочную жидкость в деталях инструмента при проектировании и изготовлении инструмента.

Техническими результатами, достигаемыми заявляемым техническим решением, являются понижение себестоимости изготовления инструмента упрощение проектирования мест сопряжения отверстий на разных деталях, входящих в состав инструмента, создание возможности увеличения/уменьшения объема подачи промывающей жидкости в зону обработки, упрощение ремонта инструмента, повышение ремонтопригодности инструмента за счет применения модульности конструкции и создания условий для прочистки отверстий по которым промывающая жидкость подается в зону обработки.

Технические результаты достигаются за счет того, что в местах сопряжений отверстий на контактирующих деталях, входящих в состав инструмента, выполняют кольцевые канавки, инструмент выполняют сборным таким образом, что обеспечивается возможность прочистки отверстий, по которым промывающая жидкость подается в зону обработки.

Краткое описание чертежей

Далее представлен возможный, но не единственный, пример реализации способа в инструменте для удаления цемента.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 показан пример реализации способа в инструменте для удаления цемента, разрез инструмента.

На фиг.2 показан пример реализации способа в инструменте для удаления цемента, вид в пространстве частично разобранного инструмента, разрез.

Подробное описание изобретения

Инструменты для подачи газа или жидкости в нефтегазовую скважину применяется при выполнении различных технологических операций, например, при удалении цемента из межтрубного пространства скважины для установки затрубного уплотнения. Инструмент для удаления цемента входит в состав комплекта инструментов для системы подводных колонных головок и предназначен для промывки, очистки и удаления цемента с уплотнительных поверхностей межтрубного пространства, например, пространства между корпусом колонной головки кондуктора и колонны подвески обсадных колонн, для обеспечения возможности установки затрубного уплотнения с металлическим или неметаллическим уплотнением.

В заявке на выдачу патента на изобретение РФ №2020132288 от 01.10.2020 представлен инструмент для удаления цемента представляющий собой тело вращения, выполненный сборным и состоящий из нескольких деталей. В корпусе инструмента для удаления цемента имеется центральное отверстие, через которое подается промывочная жидкость. Промывочная жидкость, подаваемая под давлением, из центрального отверстия поступает в отверстия в корпусе, направленные радиально, далее через отверстия в коронке жидкость поступает в зону обработки на торце коронки. При этом важным является точность совпадения отверстий, выполненных в корпусе и коронке, т.к. при смещении отверстий уменьшается проходное сечение отверстий, следствием чего является уменьшение расхода жидкости через отверстие и ухудшение работы инструмента, т.к. удаление цемента происходит преимущественно за счет размыва струей жидкости. Чтобы обеспечить точность совпадения отверстий в контактирующих деталях необходимо существенно повысить точность линейных размеров, ориентирующих положение отверстий на чертежах, а также повысить позиционные допуски изготовления отверстий, что существенно увеличивает затраты при изготовлении инструмента. Если промывочную жидкость подавать в полость на стыке контактирующих деталей, а из нее перенаправлять по отверстиям к торцу коронки, то это позволит выполнять отверстия без повышенных требований к точности расположения отверстий в местах сопряжения отверстий в контактирующих деталях, кроме того становится возможным регулировать объем и давление подаваемой в зону обработки промывочной жидкости за счет изменения количества отверстий, либо диаметра, либо формы отверстий в съемной коронке. Также появляется возможность упростить ремонт инструмента при поломке, т.к. ремонт инструмента можно выполнять простой заменой коронки, обеспечив посадку по наружным диаметрам на шейках в корпусе, без выполнения подгоночных операций, выполняемых при точном сопряжении отверстий. Кроме того, при засорении отверстий по которым жидкость подается в зону обработки, появляется возможность прочистки отверстий как в сердечнике, так и в корпусе.

На фиг.1 показан пример реализации способа в инструменте для удаления цемента, разрез инструмента.

Инструмент состоит:

1, 2, 3, 5, 8, 14, 15, 16, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 - отверстия;

4 - кольцо;

6, 17 - кольцевые канавки;

7 - корпус;

8 - центральное отверстие;

9 - сердечник;

10 - гайка;

11 - болты;

12 - прижим;

13 - кольцо.

В заявляемом техническом решении промывочная жидкость, подаваемая под давлением, из центрального отверстия 8 поступает в отверстия 1, 18 19, 20 в сердечнике 9 направленные радиально, далее поступает в кольцевую канавку 17, затем жидкость через отверстия 2, 16, выполненные в корпусе 7, поступает в зону контакта прижима 12 и корпуса 7, попадая в кольцевую канавку 6, далее жидкость через отверстия 3, 5, 14, 15, 21, 22, 23, 24 поступает в зону обработки на торце корпуса 7. Жидкость, поступившая в кольцевые каналы 6 и 17, перераспределяется по выходящим отверстиям в корпусе 7, при этом не имеет значения точность расположения отверстий. Кольцевые канавки 6 и 17 выполнены в одной или обеих контактирующих деталях и при изготовлении получаются выполнением простой токарной операции.

На фиг.2 показан пример реализации способа в инструменте для удаления цемента, вид в пространстве частично разобранного инструмента, разрез.

Промывающая жидкость из центрального отверстия 8 по отверстиям 1, 18, 19, 20 поступает в кольцевую канавку 17. Из канавки 17 по отверстиям 2, 16, 21, 22, 23, 24 промывающая жидкость поступает в кольцевую канавку 6. Из кольцевой канавки 6 по отверстиям 3, 5, 14, 15 промывающая жидкость подается в зону обработки к торцу корпуса 7.

Количество отверстий в сердечнике 9 и корпусе 7 и их диаметр могут быть различными и их количество, и расположение могут устанавливаться при проектировании инструмента.

Выполнение инструмента сборным, выполнение кольцевых канавок в местах сопряжения отверстий, все это позволяет достичь заявляемые технические результаты - понижение себестоимости изготовления инструмента, упрощение проектирования мест сопряжения отверстий на разных деталях, входящих в состав инструмента, создание возможности увеличения/уменьшения объема подачи промывающей жидкости в зону обработки, упрощение ремонта инструмента, повышение ремонтопригодности инструмента за счет применения модульности конструкции и создания условий для прочистки отверстий.

Заявлен способ сопряжения отверстий в технологических инструментах в системе подводных колонных головок нефтегазовой скважины и инструмент для удаления цемента в системах подводных колонных головок нефтегазовой скважины, использующийся в способе. Техническим результатом является упрощение проектирования мест сопряжения отверстий на разных деталях, входящих в состав инструмента, создание возможности увеличения/уменьшения объема подачи промывающей жидкости в зону обработки, упрощение ремонта инструмента. Инструмент выполнен разборным, в виде корончатого сверла, отводящих отверстий, выполненных в сердечнике и корпусе. Отводящие отверстия по крайней мере в двух контактирующих деталях выходят в кольцевые канавки. Для обеспечения работы в инструмент подается жидкость или газ под давлением, жидкость или газ подается через отверстия в контактирующих деталях. В местах сопряжений по крайней мере двух отверстий по крайней мере на одной из контактирующих деталей выполняют кольцевую канавку. Промывочная жидкость, подаваемая под давлением, поступает в отверстия в сердечнике, направленные радиально. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ сопряжения отверстий в технологических инструментах в системе подводных колонных головок нефтегазовой скважины, в котором инструмент выполнен разборным в виде корончатого сверла, для обеспечения работы в инструмент подается жидкость или газ под давлением, жидкость или газ подается через отверстия в контактирующих деталях, отличающийся тем, что в местах сопряжений по крайней мере двух отверстий по крайней мере на одной из контактирующих деталей выполняют кольцевую канавку, при этом промывочная жидкость, подаваемая под давлением, поступает в отверстия в сердечнике, направленные радиально.

2. Инструмент для удаления цемента в системах подводных колонных головок нефтегазовой скважины, использующийся в способе по п. 1, состоящий по крайней мере из сердечника, имеющего центральное отверстие, корпуса в виде корончатого сверла, отводящих отверстий, выполненных в сердечнике и корпусе, отличающийся тем, что отводящие отверстия по крайней мере в двух контактирующих деталях выходят в кольцевые канавки.

3. Инструмент по п. 2, отличающийся тем, что выполнен разборным таким образом, чтобы при засорении обеспечивалась возможность прочистки отверстий в контактирующих деталях.