КОМПОНОВКА СПУСКОВОГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ СПУСКА, ЯКОРЕНИЯ И ГЕРМЕТИЗАЦИИ ПОДВЕСКИ ХВОСТОВИКА Российский патент 2022 года по МПК E21B43/10 

ОБЛАСТЬТЕХНИКИ

[001] Настоящее техническое решение в общем относится к сервисному оборудованию, используемому для спуска, крепления и пакерования подвески хвостовика, а в частности к компоновке спускового инструмента для спуска, якорения и герметизации подвески хвостовика.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[002] В настоящее время технология заканчивания посредством спуска хвостовика применяется во время проведения процедуры заканчивания скважины после окончания бурения и промывки скважины. В случае использования этой технологии обсадная труба устанавливается над продуктивной зоной. Сборка хвостовика включает в себя муфты для добычи, оснастку для спуска обсадной колонны и подвеску хвостовика, и устанавливается напротив продуктивной зоны и цементируется на месте. Эта технология минимизирует повреждение пород и обеспечивает контроль за интенсификацией пластов. С целью минимизации стоимости обсадной трубы хвостовик закрепляется или подвешивается на внутренней стороне предыдущей обсадной колонны с помощью подвески хвостовика. Благодаря подвеске хвостовика отсутствует необходимость строительства обсадной колонны хвостовика от верхней границы продуктивной зоны до устья скважины. Также, благодаря подвеске хвостовика становится возможным установка обсадной колонны в глубоких скважинах и скважинах с большим углом наклона.

[003] Спусковой инструмент монтируется между спусковой колонной и подвеской хвостовика.

[004] Если подвеска хвостовика активируется гидравлически приложенным давлением, в таком случае спусковой инструмент выполняет функцию контроля трансмиссии давления потока жидкости. Спусковой инструмент, например, также используется для контроля возможности и способа отсоединения спусковой колонны от подвески хвостовика.

[005] К сожалению, стандартные конструкции спусковых инструментов, известные из уровня техники, имеют ряд недостатков. Например, некоторые конструкции инструмента предполагают всего один способ разъединения. В этом случае при отсутствии возможности повысить давление в скважине (например, по причине утечек или неуспешной посадки активационного шара), разъединение инструмента не произойдет. Также некоторые конструкции спускового инструмента предполагают использование дополнительного оборудования (например, уплотнительная втулка и уплотнительный ниппель с очень длинным скользящим патрубком) для обеспечения возможности цементирования затруба скважины и последующего проведения опрессовки пакерующего элемента после активации.

[006] В некоторых конструкциях прочих спусковых инструментов используется такой механизм разъединения, и этот механизм разъединения приводится в действие с помощью предохранительного винта (сжимающая нагрузка на спусковую колонну) в соответствии с заданным усилием (нагрузка посадки, установочный вес). Если эта нагрузка посадки прикладывается преждевременно или не достигается вовсе, подвеска хвостовика может быть отсоединена преждевременно либо вовсе не отсоединена.

[007] Цементирование открытого ствола является финальным этапом в подготовке скважины к эксплуатации и служит прежде всего для обеспечения максимальной прочности всей конструкции.

[008] Причинами цементирования скважин в сравнении с сохранением незацементированного открытого ствола в затрубе хвостовика является:

значительное увеличение общей прочности конструкции;

цементирование скважины защищает поверхность металлических труб от коррозии, вызванной грунтовыми водами.

[009] Помимо этого, цементирование увеличивает надежность изоляции между зонами потока флюидов, предотвращая перемешивание жидкостей за счет формирующегося контакта между скважиной и различными продуктивными пластами нефти, газа и водоносного горизонта.

СУЩНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ

[0010] Технической задачей, решаемой в данном техническом решении, является осуществление компоновки спускового инструмента для спуска, якорения и герметизации подвески хвостовика.

[0011] Техническим результатом, достигаемым при решении вышеуказанной задачи, является повышение надежности спускового инструмента при спуске, якорении и герметизации подвески хвостовика и эффективности эксплуатации благодаря уменьшенной длине конструкции. Это достигается конструктивными изменениями уже известных узлов и внедрения новых дополнительных узлов в случае их выхода из строя, что приводит к повышению надежности инструмента.

[0012] Указанный технический результат достигается за счет осуществления компоновки спускового инструмента для спуска, якорения и герметизации подвески хвостовика, которой содержит спусковой инструмент, выполненный с возможностью удержания и отсоединения подвески хвостовика во время спуска в скважину и во время операций по цементированию хвостовика; базовой патрубок, содержащий SYM-соединение, выполненное с возможностью соединения базового патрубка со спусковым инструментом и переводником посредством резьбового соединения с низким крутящим моментом и шпонками, предотвращающими вращение; защитный блок, выполненный с возможностью фиксации активатора пакера в заданной позиции на базовом патрубке и представляющий собой интегрированное углубление в базовом патрубке с закрепленной на нем срезными винтами крышкой; активатор пакера, выполненный с возможностью соединения с полированной воронкой срезными винтами, обеспечивая отсутствие движения инструмента во время вращения спускового инструмента, и выступающий в роли шламоуловителя во время спуска и цементирования хвостовика.

[0013] В некоторых вариантах реализации технического решения спусковой содержит гильзу и опорное кольцо для двойного гидравлического разъединения, выполненные с возможностью отсоединения подвески хвостовика; гидравлический замок, выполненный с возможностью обеспечения того, что спусковой инструмент останется на месте во время проведения работ по цементированию; механическое разъединение, выполненное с возможностью отсоединения спускового инструмента от подвески хвостовика путем вращения на буровой установке рабочей колонны, что повлечет срез винтов.

[0014] В некоторых вариантах реализации технического решения SYM-соединение узла соединения используется между переводником, базовым патрубком и спусковым инструментом.

[0015] В некоторых вариантах реализации технического решения узел соединения с подвеской хвостовика представлен внешним корпусом, в котором имеются углубления, используемые для соединения со спусковым инструментом и для передачи крутящего момента во время проведения работ по цементированию.

[0016] В некоторых вариантах реализации технического решения механическое разъединение осуществляется вращением рабочей колонны с устья и срезанием срезных винтов механического разъединения в спусковом инструменте без необходимости раскручивания резьбового соединения.

[0017] В некоторых вариантах реализации технического решения гидравлический замок представляет собой гидро-механическое соединение, которое позволяет спусковому инструменту оставаться на месте во время работ по цементированию благодаря сцеплению с подвеской хвостовика с помощью с-образного кольца, управляемого пружиной и высвобождаемого после приложения расчетного усилия натяжения и срезания срезных винтов.

[0018] В некоторых вариантах реализации технического решения гидравлический замок активируется только в период повышенного дифференциального давления на спусковой инструмент до значения, достаточного для сжатия пружины внутри гидравлического замка и расширения с-образного кольца, сцепляющегося с профилем подвески хвостовика.

[0019] В некоторых вариантах реализации технического решения гидравлический замок представляет собой гидравлический поршень, находящийся в противодействии с пружиной.

[0020] В некоторых вариантах реализации технического решения деактивация гидравлического замка включает приложение расчетного усилия натяжения, которое приводит к срезанию винтов и высвобождению спускового инструмента из подвески хвостовика.

[0021] В некоторых вариантах реализации технического решения активатор пакера удерживается на месте срезными винтами, обеспечивая отсутствие смещения во время проведения работ по вращению компоновки спускового инструмента.

[0022] В некоторых вариантах реализации технического решения активатор пакера и полированная воронка соединены срезными винтами во время спуска и цементирования хвостовика.

[0023] В некоторых вариантах реализации технического решения в активированном положении активатор пакера передает нагрузку с устья на подвеску хвостовика для активации пакерующего элемента.

[0024] В некоторых вариантах реализации технического решения активатор пакера имеет три узла соединения: соединение со спусковым инструментом, соединение с базовым патрубком и соединение с активатором пакера.

[0025] В некоторых вариантах реализации технического решения активатор пакера состоит из уплотни тельного патрубка, который необходим для уплотнения полированной воронки на подвеске хвостовика.

[0026] В некоторых вариантах реализации технического решения уплотнение фиксируется крышкой, закрепленной с помощью установочных винтов.

[0027] В некоторых вариантах реализации технического решения активатор пакера имеет внутреннюю уплотняемую поверхность, которая обеспечивает герметичность с базовым патрубком в режиме активации пакера.

[0028] В некоторых вариантах реализации технического решения после деактивации сцепления спускового инструмента с подвеской хвостовика и гидравлического замка компоновка спускового инструмента перемещается благодаря наличию отверстий для винтов в уплотнительном патрубке и полированной воронке.

[0029] В некоторых вариантах реализации технического решения опорное кольцо в спусковом инструменте предотвращает смещение гильзы в исходное положении.

[0030] В некоторых вариантах реализации технического решения с-образное кольцо фиксируется в интегрированном в базовый патрубок углублении после позиционирования за счет приложения заданной осевой нагрузки, предотвращая свободное перемещение активатора пакера по базовому патрубку.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0031] Признаки и преимущества настоящего технического решения станут очевидными из приведенного ниже подробного описания и прилагаемых чертежей конструкции, на которых:

[0032] На Фиг. 1 показан вариант реализации основных элементов компоновки спускового инструмента;

[0033] На Фиг. 2 показан пример реализации компоновки деталей спускового инструмента;

[0034] На Фиг. 3 показан пример реализации сборки спускового инструмента в продольном разрезе;

[0035] На Фиг. 4 показан вариант реализации узлов спускового инструмента;

[0036] Фиг. 5 иллюстрирует пример соединения с активатором пакера;

[0037] Фиг. 6 иллюстрирует пример соединения с подвеской хвостовика;

[0038] Фиг. 7 иллюстрирует пример соединения и разъединения с подвеской хвостовика;

[0039] Фиг. 8 иллюстрирует пример узла гидравлического замка;

[0040] Фиг. 9 иллюстрирует пример соединения между спусковым инструментом и активатором пакера;

[0041] Фиг. 10 иллюстрирует пример элементов активатора пакера.

[0042] Фиг. 11 иллюстрирует пример сборки активатора пакера в продольном разрезе.

[0043] Фиг. 12 иллюстрирует пример соединения между активатором пакера и базовым патрубком.

[0044] Фиг. 13 иллюстрирует при мер узлов активатора пакера.

[0045] Фиг. 14 иллюстрирует пример процесса активации активатора пакера.

[0046] Фиг. 15 иллюстрирует пример процесса активации пакера, спускового инструмента внутри подвески хвостовика.

[0047] Конструкция инструмента изображена на Фиг. 1-15.

[0048] Инструмент состоит из двух частей, а именно спускового инструмента и активатора пакера.

[0049] Спусковой инструмент состоит из трех узлов:

узел соединения с подвеской хвостовика,

узел соединения с активатором пакера,

узел гидравлического замка, изображенный на Фиг. 4.

[0050] Для облегчения понимания в данном решении используются идентичные ссылочные позиции для обозначения элементов, имеющих, по существу, одинаковую или подобную структуру и/или, по существу, одинаковую или подробную функцию.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0051] Ниже будут подробно рассмотрены термины и их определения, используемые в описании технического решения, помогающие разобраться в сущности технического решения.

[0052] Пакер - приспособление в буровой скважине для перекрытия и герметизации отдельных зон скважин (пространство между колонной насосно-компрессорных труб и обсадной колонной во время проведения гидроразрыва пласта селективной пакерной компоновкой).

[0053] Спусковой инструмент предназначен для спуска «хвостовика» в скважину, приведения в действие технологической оснастки и отсоединения «хвостовика» от колонны бурильных труб.

[0054] В скважинном бурении, хвостовиком называют разновидность обсадной колонны с потайным способом установки. В частности, данный элемент монтируется в предыдущей обсадной колоне, заходя внахлест на расстояние 20-50 метров. Фиксируется хвостовик специальной системой крепления, которая называется подвеской.

[0055] В данном техническом решении спусковой инструмент используется для спуска, якорения и герметизации подвески хвостовика. Спусковой инструмент также участвует в процессе цементирования скважины.

[0056] Хвостовик компонуется на столе ротора и соединяется с подвеской хвостовика. Подвеска хвостовика соединяется с бурильной трубой и вместе со всей компоновкой спускается в скважину на заданную глубину. В данном техническом решении в некоторых вариантах реализации бурильная труба имеет длину 8-12 метров. Заданная глуби на в данном случае означает глубину установки хвостовика согласно плану конструкции скважины.

[0057] По достижении заданной глубины металлический (или иного твердого материала) активационный шар сбрасывается и падает в седло под шар. Это необходимо для временного перекрытия потока через трубы НКТ для получения возможности повысить давление. С шаром в седле производят нагнетание давления жидкостью с помощью насоса на поверхности и повышение давления, и подвеска хвостовика может быть активирована. После активации клиньев подвески хвостовика (напр. сделанных из высокопрочной стали), спусковой инструмент должен быть отсоединен. Разъединение достигается путем дальнейшего повышения давления (увеличение нагнетания насоса с поверхности). Это достигается повышением давления в спусковой колонне до более высокого значения (зависит от количества установленных срезных винтов в спусковом инструменте) до момента гидравлического отсоединения цанги, и инструмент отсоединен.

[0058] В случае, если заданное давление не может быть достигнуто, имеется предусмотренный в данной конструкции резервный способ разъединения проворотом влево.

[0059] Когда спусковой инструмент отсоединен, давление внутри рабочей колонны необходимо поднять до заданного значения срезания седла с шаром с целью возобновления циркуляции и проведения процедуры цементажа. Благодаря конструктивным особенностям спускового инструмента вся компоновка хвостовика может быть вращаема во время проведения работ по цементажу.

[0060] После завершения цементирования необходимо активировать верхний пакер, что достигается натяжением рабочей колонны и в последствии прикладыванием разгрузки, благодаря чему происходит распакеровка верхнего пакера подвески хвостовика.

[0061] После проведения теста на опрессовку для подтверждения герметичности пакерующего элемента спусковой инструмент может быть извлечен на поверхность.

[0062] Компоновка спускового инструмента состоит из трех основных компонентов, каждый со своими уникальными преимуществами, как показано на Фиг. 1:

[0063] 1) спусковой инструмент, который содержит следующие элементы:

[0064] а. Цанга двойного гидравлического разъединения.

[0065] Данный компонент применяется для обеспечения гарантированного своевременного отсоединения подвески хвостовика. Отсоединение осуществляется при движении цанги, при движении поршня под цангой, или при их одновременном движении.

[0066] b. Гидравлический замок.

[0067] Данный компонент обеспечивает фиксацию крутящего профиля спускового инструмента на одном месте во время цементирования. Также благодаря этому отсутствует потребность в уплотнительной втулке, что сокращает конструкцию. Пружина внутри обеспечивает соединение исключительно во время превышения гидростатического давления со стороны забоя. Стравливание давления деактивирует гидравлический замок. В случае нежелательного функционирования гидравлического ключа конструкция предусматривает срезные винты, обеспечивающие предохранительную функцию, фиксируя инструмент на месте до достижения расчетного усилия натяжения для разъединения.

[0068] с. Механическое разъединение.

[0069] Это резервный способ отсоединения на случай невозможности осуществить гидравлическое разъединение, который позволяет спусковому инструменту отсоединяться от подвески хвостовика вращением рабочей колонны на устье.

[0070] 2) Базовый патрубок состоит из:

[0071] а. Резьбового соединения.

[0072] Использование данного компонента обеспечивает отсутствующие ограничения в допустимом крутящем моменте, небольшой наружный диаметр, где нет необходимости в торк - машине. Эти преимущества позволяют работать с данной резьбой на удаленных локациях, например, в полях или буровой. Небольшой наружный диаметр соединения позволяет использовать ее вместе с активатором пакера.

[0073] b. Защитный блок.

[0074] Этот компонент обеспечивает дополнительный барьер перед активацией активатора пакера. Блок состоит из интегрированной канавки и защитной крышки, закрепленной срезными винтами, срезаемыми во время позиционирования активатора пакера. Наличие защитной крышки обеспечивает повышенный запас прочности при разъединении спускового инструмента и предотвращает преждевременную активацию верхнего пакера подвески хвостовика и активатора пакера.

[0075] 3) Активатор пакера состоит из следующих компонент:

[0076] а) Многоцелевая уплотнительная муфта.

[0077] Этот элемент выполняет функцию шламоуловителя и активатора пакера во время активации верхнего пакера подвески хвостовика.

[0078] b) Интегрированные уплотнения.

[0079] Уплотнения между активатором пакера и полированной воронкой позволяют проводить тесты на опрессовку.

[0080] Небольшой наружный диаметр SYM-резьбы позволяет активатору пакера проходить через нее и образовывать уплотнение в определенном положении. Дополнительным преимуществом интегрированных уплотнений является возможность проведения опрессовки пакерного элемента, исключив необходимость применения стандартной системы из скользящего патрубка и уплотнительной втулки.

[0081] с) Замковое кольцо.

[0082] Это кольцо препятствует свободному перемещению активатора пакера по базовому патрубку и фиксирует инструмент в двух положениях: во время спуска в скважину и во время активации пакера.

[0083] Ниже представлено описание основных преимуществ компоновки спускового инструмента.

[0084] Спусковой инструмент выполненный с возможностью удержания или крепления подвески хвостовика во время спуска в скважину и во время операций по цементированию хвостовика;

[0085] Спусковой инструмент обладает тремя основными возможностями, перечисленными ниже.

[0086] Первое преимущество заключается в том, что спусковой инструмент крепится к подвеске хвостовика посредством узла соединения на Фиг. 4. Гильза 108 смещается под действием давления жидкости в рабочей колонне, регулируемым насосом на устье как показано на Фиг. 2. Механизм разъединения включает две встроенные функции для гарантии отсоединения гильзы 108.

[0087] Узел соединения с подвеской хвостовика состоит из наружного корпуса 105, в котором присутствуют канавки, используемые для соединения с подвеской хвостовика, а также передачи к ней крутящего момента. Основным элементом, обеспечивающим сцепление с подвеской хвостовика, является гильза 108. Во время спуска в скважину гильза 108 находится в канавке подвески хвостовика, опорное кольцо 109 защищает гильзу 108 от изгибания и высвобождения из канавки, кольцевая крышка 110 выступает в качестве стопора, как показано на Фиг. 3.

[0088] В случае спуска в горизонтальных скважинах для обеспечения более безопасной операции спуска колонны используется центратор 103, закрепленный на коннекторе 104. Центратор 103 выполнен из материала мягче материала полированной воронки, что предотвращает образование зацепов на полированной поверхности. Центратор 103 закреплен с помощью замкового кольца 102, зафиксированного винтами 131.

[0089] Вращение во время цементирования может быть реализовано благодаря специальному замковому профилю 205 на коннекторе 104 и корпусе 105 как показано на Фиг. 7.

[0090] Ниже описано преимущество механического разъединения.

[0091] Профиль резервного механического разъединения 205 в конструкции корпуса 105 срабатывает путем вращения рабочей колонны с устья как показано на Фиг. 7. Это преимущество выступает запасным способом на случай, когда заданное давление отсоединения в рабочей колонне не может быть достигнуто или нет возможности выйти из зацепления гидравлическим способом, в таком случае механическое разъединение будет осуществлено. Заданное давление разъединения указывается в плане работ и отсоединение спускового инструмента должно происходить именно при этом значении. Для осуществления механического разъединения необходимо приложить к инструменту момент вращения против часовой стрелки на столе ротора для срезания винтов 132, после чего инструмент отсоединится от подвески хвостовика как показано на Фиг. 6 и Фиг. 7.

[0092] Альтернативным способом механического разъединения в стандартных спусковых инструментах является резьбовое соединение, отсоединяемое только посредством вращения. Альтернативой для гидравлического отсоединения является гидравлическое отсоединение лишь одним способом, не двумя как описано в настоящем инструменте.

[0093] Ниже представлено описание преимуществ гидравлического замка.

[0094] Гидравлический замок используется для фиксации спускового инструмента на месте во время цементирования.

[0095] Замок представляет собой гидравлический поршень 114, зафиксированный в сжатии пружиной 113 как показано на Фиг. 8. Гидравлический замок состоит из корпуса пружины 112, в котором установлена пружина 113. Эта пружина 113 остается в ослабленном положении, когда дифференциальное давление, воздействующее на спусковой инструмент, низкое, оно незначительно надавливает на поршень 114, который удерживает опорное кольцо 116 как показано на Фиг. 8, тем самым, не создавая нагрузки для расжатия резисторного кольца 119. Опорное кольцо 116 зафиксировано с поршнем 114 с помощью установочных винтов 136. Стопорное кольцо 115 используется для ограничения движения поршня 114. Когда дифференциальное давление, упомянутое выше, растет, поршень 114 начинает движение и тем самым сжимает пружину 113, и расширяет опорное кольцо 116. Резисторное кольцо 119 необходимо для сцепления с подвеской хвостовика. В этом положении опорное кольцо 116 удерживает резисторное кольцо 119 в расжатом положении, то есть в сцеплении с подвеской хвостовика. В этом случае опорное кольцо 116 предотвращает сжатие резисторного кольца 119. Резисторное кольцо 119 также находится под нажатием муфты 117. Этот механизм предотвращает спусковой инструмент от повреждения и отсоединения от подвески хвостовика во время действия высоких выталкивающих давлений во время работ по цементированию как упомянуто выше.

[0096] Для деактивации гидравлического замка необходимо создать натяжение спускового инструмента через рабочую колонну на расчетную величину усилия, что приведет к срезанию винтов 137, в результате чего муфта 117 будет смещена и кольцо 119 сожмется, выйдя из профиля подвески хвостовика и позволяя спусковому инструменту быть извлеченным из подвески хвостовика как показано на Фиг. 8.

[0097] Альтернативой для гидравлического замка в стандартных спусковых инструментах является инструмент, называемый уплотнительная втулка в сборке со скользящим патрубком. Скользящий патрубок имеет большую длину, что существенно усложняет процесс монтажа на устье. Благодаря использованию гидравлического замка монтаж инструмента на устье становится проще и снижает стоимость работ.

[0098] Вторым преимуществом спускового инструмента является базовый патрубок.

[0099] Спусковой инструмент соединен с базовым патрубком 179 посредством SYM-соединения или SYM-резьбы. Это соединение обеспечивает очень тонкий профиль соединения, сохраняя при этом высокие допустимые крутящие моменты в обоих направлениях, необходимые для спуска инструмента для работ по цементированию. Это соединение не требует специального оборудования для сборки и свинчивания, что делает его удобным для использования.

[00100] Благодаря плашкам 172 резьбовое соединение 301 не сможет быть раскручено до извлечения плашек 172. Плашки 172 представляют собой овальные металлические детали. Защитная крышка 101 предотвращает выпадение плашек 172 от выпадения из углублений 202 в коннекторе 104 и углублений 302 в базовой трубе 179. Эта защитная крышка 101 фиксируется винтами 139 как показано на Фиг.9. В канавке 185 находится уплотнительное кольцо для создания герметичности как показано на Фиг. 9.

[00101] Этот тип SYM-соединения также используется между базовой трубой 179 и переводником 171.

[00102] Принцип работы в данном случае заключается в том, что переводник 171 имеет соединение с базовой трубой 179 с помощью плашек 172 и крышкой 101. Плашки 172 зафиксированы в углублениях 405 и 406 в базовом патрубке 179 и переводнике 171 как показано на Фиг. 12. Углубления 405 находятся в переводнике 171, углубления 406 находятся в базовом патрубке 179. В этом соединении также имеется резьба, не требующая высокого крутящего момента для закручивания, между базовым патрубком 179 и переводником 171. В канавке 185 находится уплотнительное кольцо для создания герметичности как показано на Фиг. 12.

[00103] Альтернативой данному соединению в стандартных инструментах без потери параметров механических свойств является соединение между бурильными трубами. Однако, недостатком этого соединения является большой наружный диаметр. Это соединение не применимо в данной сборке спускового инструмента ввиду ограничений в размерах.

[00104] Ниже представлено описание активатора пакера.

[00105] Активатор пакера соединен с базовым патрубком 179 и полированной воронкой, действуя во время спуска в скважину и работах по цементированию в качестве шламоуловителя, гарантируя, что мусор с устья не попадем в подвеску хвостовика. Активатор пакера удерживается на месте срезными винтами 212, гарантируя, что ничего не сместится во время проведения работ с вращением спускового инструмента как показано на Фиг. 15. Срезные винты 212 соединяют активатор пакера и полированную воронку во время спуска хвостовика и работ по цементированию как показано на Фиг. 15.

[00106] После окончания работ по цементированию пакерующий элемент подвески хвостовика необходимо активировать путем разгрузки веса колонны посредством активатора пакера. Это достигается путем приложения натягивающей нагрузки на спусковой инструмент, что влечет перемещение активатора пакера ниже по базовому патрубку 170, и позволяет с-образному кольцу 175 попасть в профиль 211 на базовом патрубке 179 компоновки спускового инструмента. С-образное кольцо 175 фиксируется крышкой 174. Активация происходите момент начала натяжения после срезания винтов 184. Эти винты 184 закручены в защитной крышке 177. Эта защитная крышка 177 закреплена винтами для контроля за расчетной нагрузкой зацепления с с-образным кольцом. Эта защитная крышка 177 воспринимает нагрузку от уплотнительного патрубка 176 во время натяжения бурильной колонны, что приводит к срезанию срезных винтов 184. Эта функция называется защитным блоком. Она требует приложения усилия для позиционирования с-образного кольца 175 активатора пакера в профиль как показано на Фиг. 11. Это приложенное усилие позволяет инженерам на буровой индицировать перемещение с-образного кольца 175 в канавку 211 и переход активатора пакера в активированное положение.

[00107] В активированном положении активатор пакера начинает передавать нагрузку с устья на подвеску хвостовика. После фиксации посредством приложенного веса пакерующий элемент подвески хвостовика остается в раздавленном состоянии, т е плотно прилегает к стенкам скважины, создавая герметичность

[00108] Обычные спусковые инструменты не имеют функции защитной блокировки, что может приводить к непредвиденной активации клиньев активатора пакера во время проверки на отсоединение спускового инструмента.

[00109] Активатор пакера имеет три узла - узел соединения со спусковым инструментом, узел соединения с базовым патрубком, узел активации пакера.

[00110] Узел активации пакера состоит из уплотнительного переводника 176, которые необходим для уплотнения полированной воронки подвески хвостовика. На уплотнительном патрубке 176 находится уплотнение 182, которое позволяет добиться требуемой герметичности. Уплотнение 182 зафиксировано крышкой 178, которая закреплена винтами к уплотнительному патрубку 176 посредством установочных винтов 183 как показано на Фиг. 10. После деактивации узла соединения спускового инструмента и узла гидравлического замка компоновка спускового инструмента может быть свободно извлечена благодаря наличию отверстий 212 в уплотнительном патрубке, которые обеспечивают соединение между активатором пакера и полированной воронкой таким образом, что уплотнительная часть 176 остается на месте.

[00111] В стандартных спусковых инструментах используются клинья активатора пакера для активации пакера, что в результате приводит к такому же результату, однако, рассматриваемый спусковой инструмент имеет больше функций и оптимизированный принцип действия.

[00112] Ниже приводится объяснение инновационных уплотнительных комплектов, присутствующих в конструкции спускового инструмента.

[00113] Поскольку скользящий патрубок и уплотнительная втулка отсутствуют в конструкции патентуемого спускового инструмента, активатор пакера может функционировать как приспособление для испытания под давлением на подтверждения надежной герметичности пакерующего элемента подвески хвостовика. Это достигается путем использования комбинации уплотнений. Первое уплотнение 182 устанавливается между активатором пакера и полированной воронкой как показано на Фиг. 11.

[00114] Второй комплект уплотнений 186 расположен непосредственно над SYM-соединением спускового инструмента, которое располагается на уплотняемой поверхности внутри активатора пакера. Он образует герметичное уплотнение в момент, когда активатор пакера входит в зацепление с базовым патрубком 179 в позиции активации пакера.

[00115] Инструменты, как описано выше, функционируют как узел для случая конкретного применения, то есть, для спуска и разъединения подвески хвостовика, цементирования хвостовика в стволе скважины и посадки пакерующего элемента подвески хвостовика. Подвеска хвостовика может быть спущена без пакерующего элемента, и в таком случае спусковой инструмент будет спущен без активатора пакера. Также, пакерующий элемент может быть спущен в скважину без якоря подвески хвостовика, и следовательно, в спусковом инструменте не потребуется компоновка для разъединения клиньев. Различные комбинации описанных инструментов могут быть объединены в компоновку для работы с различными скважинными инструментами.

[00116] Хотя наиболее предпочтительные новшества настоящего изобретения были описаны, очевидно, что модификации и адаптации предпочтительных вариаций будут выполнены и в дальнейшем. Однако, следует понимать, что подобные модификации и адаптации находятся в пределах сущности и объема настоящего изобретения, что подтверждается изложенной ниже формулой.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и предназначено для спуска, установки и герметизации подвески хвостовика. В состав инструмента входят три основных компонента - спусковой инструмент, базовый патрубок и активатор пакера. Механизм разъединения - спусковой инструмент необходим для удерживания подвески хвостовика во время спуска хвостовика на заданную глубину и во время проведения работ по цементированию. Спусковой инструмент включает три основных узла: узел соединения активатора пакера со спусковым инструментом, узел соединения и разъединения с подвеской хвостовика и узел гидравлического замка. Активатор пакера служит для активации пакера подвески хвостовика, а также обеспечения герметичности для теста на опрессовку. Активатор пакера включает три основных узла: узел соединения со спусковым инструментом, узел соединения с базовым патрубком, узел активации пакера подвески. Уменьшается длина конструкции, повышается эффективность и надежность инструмента при спуске, активации и герметизации подвески хвостовика за счет изменения конструктивных особенностей. 17 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Компоновка спускового инструмента для спуска, якорения и герметизации подвески хвостовика, содержащая спусковой инструмент, выполненный с возможностью удержания и крепления подвески хвостовика во время спуска в скважину и во время операций по цементированию хвостовика, базовой патрубок, содержащий резьбу, обеспечивающую соединения базового патрубка со спусковым инструментом и переводником посредством резьбового соединения с низким крутящим моментом и шпонок, предотвращающих воздействие крутящего момента на резьбу, защитный блок, выполненный с возможностью фиксации активатора пакера в заданной позиции на базовом патрубке и представляющий собой интегрированное углубление в базовом патрубке с закрепленной на нем срезными винтами крышкой, активатор пакера, выполненный с возможностью соединения с полированной воронкой срезными винтами, обеспечивая отсутствие движения инструмента во время вращения спускового инструмента, и выступающий в роли шламоуловителя во время спуска и цементирования хвостовика.

2. Компоновка спускового инструмента по п. 1, характеризующаяся тем, что спусковой инструмент содержит цангу для двойного гидравлического разъединения, выполненную с возможностью отсоединения подвески хвостовика, гидравлический замок, выполненный с возможностью обеспечения того, что спусковой инструмент останется на месте во время проведения работ по цементированию, механическое разъединение, выполненное с возможностью отсоединения спускового инструмента от подвески хвостовика путем вращения на буровой установке рабочей колонны, что повлечет срез винтов.

3. Компоновка спускового инструмента по п. 1, характеризующаяся тем, что узел соединения с подвеской хвостовика представлен внешним корпусом, в котором имеются углубления, используемые для соединения со спусковым инструментом и для передачи крутящего момента во время проведения работ по цементированию.

4. Компоновка спускового инструмента по п. 2, характеризующаяся тем, что механическое разъединение осуществляется вращением рабочей колонны с устья и срезанием срезных винтов механического разъединения в спусковом инструменте без необходимости раскручивания резьбового соединения.

5. Компоновка спускового инструмента по п. 2, характеризующаяся тем, что гидравлический замок представляет собой гидромеханическое соединение, которое позволяет спусковому инструменту оставаться на месте во время работ по цементированию благодаря сцеплению с подвеской хвостовика с помощью с-образного кольца, управляемого пружиной и высвобождаемого после приложения расчетного усилия натяжения и срезания срезных винтов.

6. Компоновка спускового инструмента по п. 2, характеризующаяся тем, что гидравлический замок активируется только в период повышения дифференциального давления на спусковой инструмент до значения, достаточного для сжатия пружины внутри гидравлического замка и расширения с-образного кольца, сцепляющегося с профилем подвески хвостовика.

7. Компоновка спускового инструмента по п. 2, характеризующаяся тем, что гидравлический замок представляет собой гидравлический поршень, находящийся в противодействии с пружиной.

8. Компоновка спускового инструмента по п. 2, характеризующаяся тем, что деактивация гидравлического замка включает приложение расчетного усилия натяжения, которое приводит к срезанию винтов и высвобождению спускового инструмента из подвески хвостовика.

9. Компоновка спускового инструмента по п. 1, характеризующаяся тем, что активатор пакера удерживается на месте срезными винтами, обеспечивая отсутствие смещения во время проведения работ по вращению компоновки спускового инструмента.

10. Компоновка спускового инструмента по п. 1, характеризующаяся тем, что активатор пакера и полированная воронка соединены срезными винтами во время спуска и цементирования хвостовика.

11. Компоновка спускового инструмента по п. 1, характеризующаяся тем, что в активированном положении активатор пакера передает нагрузку с устья на подвеску хвостовика для активации пакерующего элемента.

12. Компоновка спускового инструмента по п. 1, характеризующаяся тем, что активатор пакера имеет три узла: узел соединения со спусковым инструментом, узел соединения с базовым патрубком и узел активации пакера.

13. Компоновка спускового инструмента по п. 1, характеризующаяся тем, что активатор пакера состоит из уплотнительного патрубка с уплотнением для уплотнения полированной воронки на подвеске хвостовика.

14. Компоновка спускового инструмента по п. 13, характеризующаяся тем, что уплотнение фиксируется защитной крышкой, закрепленной с помощью установочных винтов.

15. Компоновка спускового инструмента по п. 1, характеризующаяся тем, что активатор пакера имеет внутреннюю уплотняемую поверхность, которая обеспечивает герметичность с базовым патрубком в режиме активации пакера.

16. Компоновка спускового инструмента по п. 9, характеризующаяся тем, что после деактивации сцепления спускового инструмента с подвеской хвостовика и гидравлического замка компоновка спускового инструмента перемещается благодаря наличию отверстий для винтов в уплотнительном патрубке и полированной воронке.

17. Компоновка спускового инструмента по п. 2, характеризующаяся тем, что опорное кольцо в спусковом инструменте предотвращает смещение гильзы в исходное положении.

18. Компоновка спускового инструмента по п. 6, характеризующаяся тем, что с-образное кольцо фиксируется в интегрированном в базовый патрубок углублении после позиционирования за счет приложения заданной осевой нагрузки, предотвращая свободное перемещение активатора пакера по базовому патрубку.