Устройство для спуска обсадных колонн и способ его работы Российский патент 2022 года по МПК E21B7/20 E21B19/00 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при спуске обсадных колонн (далее - ОК), содержащего в своем составе пакерные элементы.

Известен способ и устройство для проведения промывки при спуске обсадных колонн (US 9416601 B2, опубл. 16.08.2016). Данный аналог раскрывает устройство, которое включает в себя ствол, уплотнительный элемент, якорь, механическое устройство для активации якоря вращательными движениями. Для активации устройства требуется проведение мероприятий по вращению механического узла, ряд мероприятий по активации герметизирующих элементов.

Общим недостатком известного технического решения являются: значительные габаритные размеры, механическое воздействие на стенки спускаемой обсадной колонны при работе, условие использования устройства только в соответствии с типоразмером спускаемой ОК, дополнительное применение гидравлических станций, требование использования дополнительных металлических проставок для ограничения количества вращательных движений для активации механического якоря, время монтажа устройства более 2 часов.

В предложенном изобретении решаются задачи: уменьшения габаритных размеров и веса изделия, отсутствие механического воздействия на стенки спускаемой обсадной колонны, отсутствие необходимости применения гидравлической станции, универсальность в использовании (использование во всех типоразмерах ОК с условием замены пакерующих элементов перед началом работы), отсутствие необходимости использования металлических проставок, увеличение способности воздействия к вибрации без потери свойств герметичности.

Задачи решается тем, что в оборудовании изменена конструкция, применены пакерующие элементы другого принципа действия, отсутствует механический якорь, реализован способ движения и удержания спускаемой обсадной колонны с использованием буровых штропов.

Технический результат заключается в обеспечении сокращения времени при спуске обсадной колонны на долив и промывку, при этом одновременно позволяет производить спуск без остановок (отсутствие операций наворот/отворот промывочного переводника, долив). Возможность в любом положении обсадной колонне приступить к расхаживанию с промывкой при помощи спайдер элеватора, приводит к возможности многоразового использования предлагаемого устройства за один спуск обсадной колонны.

Технический результат достигается за счёт устройства для спуска обсадных колонн, состоящего из переводника для крепления к выпускному патрубку верхнего силового привода буровой установки, корпуса устройства с упорной муфтой. Упорная муфта выполнена с возможностью крепления переводника к корпусу устройства резьбовым соединением. Внутренняя полость устройства является пустотелой для возможности подачи промывочного раствора, к корпусу устройства присоединена внутренняя труба с пустотелой внутренней полостью внутренней трубы. На наружном корпусе внутренней трубы размещен центратор, ниже которого расположены не менее двух манжет чашечных пакеров конусообразной формы, которые образуют своими наружными поверхностями полость, прилегающую к обсадной колонне. Расширяющиеся части манжет опираются на стенки обсадной колонны, при этом внизу установлен нижний центратор, ниже которого установлена воронка, при этом между корпусом и переводником установлена юбка, которая в нижней части оснащается резиновой лентой.

В корпусе юбки выполнена резьба для возможности вкручивания проушин, которые фиксируют устройство при перевозке транспортом.

Манжеты чашечных пакеров прикреплены методом запасовки на наружный корпус внутренней трубы.

Манжеты чашечных пакеров установлены с возможностью центровки вдоль оси корпуса.

Способ работы устройства для спуска обсадных колонн заключается в том, что устройство крепится к верхнему силовому приводу, помещается в корпус спускаемой обсадной колонны, производится промывка, при этом фиксация устройства осуществляется путем соединения однострунными штропами элеватора и верхнего силового привода, герметичность осуществляется с помощью пакерных манжет.

На фиг. 1 изображено устройство для проведения промывки при спуске обсадных колонн.

Обозначения позиций на фиг. 1:

1 - переводник

2 - корпус устройства

3 - корпус внутренней трубы устройства

4 - центраторы

5 - верхний и нижний чашечные пакеры

6, 7 - манжеты чашечных пакеров

8 - внутренняя полость внутренней трубы

9 - воронка

10 - металлическая юбка

11 - внутренняя полость устройства

12 - резиновая лента

13 - винтовое соединение

14- стенка спускаемой обсадной колонны

15 - внутренняя полость спускаемой обсадной колонны ниже пакера

16 - внутренняя полость спускаемой обсадной колонны выше пакера

17 - нижний элемент корпуса устройства

18 - центратор

19 - упорная муфта

Устройство состоит из: переводника для крепления к выпускному патрубку верхнего силового привода буровой установки (1), корпуса устройства (2) с упорной муфтой (19). Упорная муфта (19) выполняет функционал крепления переводника (1) к корпусу устройства (2) резьбовым соединением. Внутренняя полость устройства (11) является пустотелой для возможности подачи промывочного раствора. Резьбовым соединением к корпусу устройства присоединяется внутренняя труба (3) с пустотелой внутренней полостью внутренней трубы (8) для безпрепятственного движения промывочной жидкости.

На наружном корпусе внутренней трубы (3) размещены пластиковые центратор (4). Крепится центратор методом запасовки и выполняет функционал центрирования устройства и защиты элементов чашечных пакеров от механических повреждений при помещении устройства в полость спускаемой обсадной колонны (15,16).

Ниже центратора (4) расположены не менее двух манжет чашечных пакеров конусообразной формы (6,7) для обеспечения герметичности между внутренней полостью спускаемой обсадной колонны ниже манжет пакера (15) и выше манжет пакера (16). Конструкция манжет пакера (6,7) предусматривает при активации манжет гидравлическим давлением создание обжимной силы в месте установки для недопущения движения манжет пакера вдоль корпуса внутренней трубы (3). Установка манжет чашечных пакеров (6,7) производится методом запасовки на наружний корпус внутренней трубы (3). Манжеты образуют своими наружными поверхностями полость, прилегающую к обсадной колонне, при этом расширяющиеся части манжет опираются на стенки обсадной колонны. Возможность оснащения необходимым количеством манжет, направленными вниз или в сторону ожидаемого большего перепада давления.

Ниже к корпусу внутренней трубы (3) резьбовым соединением крепится нижний элемент корпуса устройства (17) с такими же техническими характеристиками, как и корпус устройства (2).

Нижний элемент корпуса устройства (17) оснащается пластиковым центратором (18), абсолютно аналогичным по характеристикам установленному выше манжет пакера (4). Крепление нижнего центратора (18) производится методом запасовки на нижний элемент корпуса устройства (17), и выполняет функционал центрирования устройства и защиты элементов чашечных пакеров от механических повреждений при помещении устройства в полость спускаемой обсадной колонны (15,16).

Ниже места установки центратора (18) резьбовым соединением к нижнему элементу корпуса устройства устанавливается воронка (9), для беспрепятственного входа инструмента в спускаемую обсадную колонну.

Между корпусом устройства (2) и переводником (1) устанавливается металлическая юбка (10). Установка осуществляется путем упора на муфту (19) в нижней части и фиксируется переводником (1). Металлическая юбка (10) по диаметру больше диаметра спускаемой обсадной колонны (14). Служит для фиксации устройства в корпусе спускаемой обсадной колонны (14) упором. Металлическая юбка (10) в нижней части оснащается резиновой лентой (12) для обеспечения защиты от деформации стандартных резьб спускаемой обсадной колонны (14). Крепление резиновой ленты (12) к металлической юбке (10) осуществляется методом приклеивания. Дополнительно в корпусе металлической юбки (10) нарезается резьба (13) для возможности вкручивания проушин, которые фиксируют устройство при перевозке транспортом.

Описание работы устройства: одной из стадий бурения скважин является спуск обсадных колонн. При проведении данных работ не редко возникает необходимость оперативной промывки через башмак.

Для осуществления возможен способ использования данного устройства. При возникновении необходимости устройство крепится к верхнему силовому приводу, помещается в корпус спускаемой обсадной колонны, производится промывка.

Фиксация устройства осуществляется путем соединения однострунными стропами элеватора и верхнего силового привода. Герметичность осуществляется с помощью пакерных манжет. Использование позволяет производить промывку, расхаживание обсадной колонны.

Чашечные манжеты установлены с возможностью центровки вдоль оси корпуса. Безъякорный способ герметизации обеспечивает мягкое воздействие на стенки эксплуатационной колонны, обеспечивает лёгкий срыв и многократность проведения поинтервальных обработок. Возможна установка пакера в любом интервале эксплуатационной колонны и на любой глубине (от 10 м), без подгонки и применения подгоночных патрубков и дополнительного инструмента. Применение в вертикальных, наклонных, горизонтальных скважинах. Пакер обеспечивает герметичность подвижного хода за счёт отсутствия якорных узлов. Для центрирования устройства и недопущения порчи манжет при помещении устройства в спускаемый элемент обсадной колонны, устройство снабжено пластиковыми центраторами. Для пакеровки не требуется вес НКТ (хвостовика) и осевые перемещения. Что обеспечивает простоту и удобство монтажа на скважине.

Данное устройство обеспечивает быстроту и плавность монтажа, универсальность при использовании т.к. для использования в различных типоразмерах обсадных колонн требуется только смена пакерных элементов.

Группа изобретений относится к нефтяной промышленности, в частности, к устройствам для спуска обсадных колонн, содержащих в своем составе пакерные элементы. Устройство для спуска обсадных колонн состоит из переводника для крепления к выпускному патрубку верхнего силового привода буровой установки, корпуса устройства с упорной муфтой, которая выполнена с возможностью крепления переводника к корпусу устройства резьбовым соединением. Внутренняя полость устройства является пустотелой для возможности подачи промывочного раствора. К корпусу устройства присоединена внутренняя труба с пустотелой полостью. На наружном корпусе внутренней трубы размещен центратор, ниже которого расположены не менее двух манжет чашечных пакеров конусообразной формы. Герметичность осуществляется с помощью пакерных манжет, после подачи промывочной жидкости через внутреннюю полость устройства изоляция пакерных элементов не дает возможность вытекать промывочной жидкости через открытый верх спускаемой обсадной колонны. Между корпусом и переводником установлена юбка, которая в нижней части оснащается резиновой лентой для обеспечения защиты от деформации стандартных резьб спускаемой обсадной колонны. Группа изобретений обеспечивает сокращение времени при спуске обсадной колонны на долив и промывку, при этом одновременно позволяет производить спуск без остановок (отсутствие операций наворот/отворот промывочного переводника, долив), возможность в любом положении обсадной колонны приступить к расхаживанию с промывкой при помощи спайдер элеватора. Это позволяет использовать предлагаемое устройство несколько раз за один спуск обсадной колонны. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для спуска обсадных колонн, состоящее из переводника для крепления к выпускному патрубку верхнего силового привода буровой установки, корпуса устройства с упорной муфтой, при этом упорная муфта выполнена с возможностью крепления переводника к корпусу устройства резьбовым соединением, отличающееся тем, что внутренняя полость устройства является пустотелой для возможности подачи промывочного раствора, к корпусу устройства присоединена внутренняя труба с пустотелой внутренней полостью, на наружном корпусе внутренней трубы размещен центратор, ниже которого расположены не менее двух манжет чашечных пакеров конусообразной формы, которые образуют своими наружными поверхностями полость, прилегающую к обсадной колонне, при этом расширяющиеся части манжет опираются на стенки обсадной колонны, при этом внизу установлен нижний центратор, ниже которого установлена воронка, при этом между корпусом и переводником установлена юбка, которая в нижней части оснащается резиновой лентой.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в корпусе юбки выполнена резьба для возможности вкручивания проушин, которые фиксируют устройство при перевозке транспортом.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что манжеты чашечных пакеров прикреплены методом запасовки на наружный корпус внутренней трубы.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что манжеты чашечных пакеров установлены с возможностью центровки вдоль оси корпуса.

5. Способ осуществления устройства для спуска обсадных колонн по п. 1, отличающийся тем, что устройство крепят к верхнему силовому приводу, помещают в корпус спускаемой обсадной колонны, производят промывку, при этом фиксацию устройства осуществляют путем соединения однострунными штропами элеватора и верхнего силового привода, герметичность осуществляют с помощью пакерных манжет.