ПОДВЕСКА ХВОСТОВИКА МОДУЛЬНАЯ Российский патент 2022 года по МПК E21B43/10 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно, к нефтегазовой отрасли, в частности, к области строительства и эксплуатации скважин месторождений углеводородов. Назначением заявленного изделия является проведение спуска хвостовика с последующим креплением спускаемого хвостовика в предыдущей обсадной колонне, разъединением хвостовика от транспортировочной колонны и герметизацией межколонного пространства. С участием заявленного оборудования могут быть осуществлены операции с проведением сплошного или манжетного цементирования, также может быть проведена операция по гидроразрыву пласта с применением стингера. Объектом применения заявленной подвески хвостовика модульной являются обсаженные колоннами скважины, в которые спускаются хвостовики в соответствии с типоразмером подвески. Подвеска хвостовика модульная устанавливается на последнюю трубу спускаемого хвостовика и размещается внутри предыдущей колонны обсадных труб в заданном интервале глубины при креплении скважины.

Из уровня техники известны различные варианты аналогичного назначения, например, из источника RU 2675392 C1, опубликованного 19.12.2018, известно устройство для крепления хвостовика обсадной колонны, пакер-подвеска хвостовика гидромеханическая цементируемая, состоящее из извлекаемой и неизвлекаемой частей. Неизвлекаемая часть содержит нижний переводник, соединительную муфту корпуса пакера, узел пакера, узел якоря, толкатель, нажимную втулку, а извлекаемая часть содержит установочный инструмент с закрепленной подвесной цементировочной пробкой.

Данный источник информации был взят в качестве наиболее близкого аналога к заявленному изобретению.

Недостатком наиболее близкого аналога является его ограниченное применение, сложность изготовления и ненадѐжность конструкции. Кроме того, известное изделие является неуниверсальным и не может быть применено для разных типов работ.

Таким образом, задачей заявленного изобретения является устранение недостатков известного уровня техники.

Техническим результатом, достигаемым заявленным изобретением, является упрощение конструкции, облегчение изготовления, повышение надѐжности, реализация принципа «модульности» с обеспечением возможности взаимозаменяемости узлов, предназначенных для разных типов работ по заканчиванию скважин.

Подвеска хвостовика модульная состоит из извлекаемой и неизвлекаемой частей. Неизвлекаемая часть включает в себя модуль якоря, модуль механического пакера и нижний присоединительный переводник, где модуль якоря состоит из профильного корпуса с конусом и продольным пазами, упорной трубной резьбой на концах, толкателя, срезных винтов и поршня, с зафиксированным на нѐм цельным венцом якоря с зубчатыми элементами. Модуль механического пакера выполнен в двух альтернативных исполнениях: модуль механического пакера в первом исполнении состоит из профильного корпуса, с упорной трубной резьбой, полированной воронки, толкателя и манжетного узла, а модуль механического пакера во втором исполнении содержит узел обратного якоря и состоит из профильного корпуса, с упорной трубной резьбой, полированной воронки, цельного венца обратного якоря, конуса, срезных винтов, толкателя и манжетного узла. Извлекаемая часть подвески хвостовика включает в себя установочный инструмент, который иметь два исполнения: установочный инструмент цементируемый в первом исполнении состоит из переводников, патрубков, седла, узла активации механического пакера, узла опрессовки верхнего

пакера, узла плавающего механического разъединения, узла гидравлического разъединения до цементирования, герметизирующего пакета, и оснащается цементировочной пробкой, а установочный инструмент во втором исполнении состоит из переводников, патрубков, узла активации механического пакера, узла опрессовки верхнего пакера, узла плавающего механического разъединения, узла гидравлического разъединения и поршня.

Далее более подробно заявленное изобретение поясняется чертежами, на которых:

На фиг.1 представлена заявленная подвеска хвостовика. На фиг.2 представлен модуль якорь неизвлекаемой части.

На фиг.3, 4 представлен модуль механического пакера неизвлекаемой части.

На фиг.5 представлен нижний присоединительный переводник неизвлекаемой части.

На фиг.6, 7 представлен установочный инструмент цементируемый извлекаемой части.

На фиг.8 представлена цементировочная пробка.

На фиг.9 представлен узел плавающего механического разъединения. На фиг.10 представлен узел активации механического пакера.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата заявленная подвеска хвостовика содержит извлекаемую и неизвлекаемую части.

Неизвлекаемая часть подвески хвостовика включает в себя модуль якоря, модуль механического пакера и нижний присоединительный переводник. Модуль якоря состоит из профильного корпуса (1) с конусом и продольным пазами, упорной трубной резьбой на концах, толкателя (2), срезных винтов (5) и поршня (3), с зафиксированным на нѐм цельным венцом якоря (4) с зубчатыми элементами. На внутренней поверхности профильного корпуса (1) выполнена упорная коническая резьба (12).

Модуль механического пакера имеет два исполнения и во втором варианте оснащается узлом обратного якоря. Модуль механического пакера в первом исполнении состоит из профильного корпуса (6), с упорной трубной резьбой, полированной воронки (7), толкателя (8) и манжетного узла (9). Модуль механического пакера во втором исполнении содержит узел обратного якоря и состоит из профильного корпуса (6), с упорной трубной резьбой, полированной воронки (7), цельного венца обратного якоря (10), конуса (11), срезных винтов (5), толкателя (8), манжетного узла (9).

Извлекаемая часть подвески хвостовика модульной включает в себя установочный инструмент, который, в зависимости от необходимости цементирования спускаемого хвостовика, может иметь два исполнения. Установочный инструмент цементируемый (в первом исполнении) состоит из переводников (13, 14), патрубков (15, 16), седла (17), узла (18) активации механического пакера, узла (19) опрессовки верхнего пакера, узла (20) плавающего механического разъединения, узла (21) гидравлического разъединения до цементирования, герметизирующего пакета (22), и оснащается цементировочной пробкой.

Установочный инструмент нецементируемый (во втором исполнении) состоит из переводников (13, 14), патрубков (15, 16), узла (18) активации механического пакера, узла (19) опрессовки верхнего пакера, узла (20) плавающего механического разъединения, узла (21) гидравлического разъединения и поршня.

При этом принцип «модульности» (возможность замены модулей) позволяет изменять характеристики и функционал оборудования в соответствии в необходимыми требованиями технического задания Заказчика и поставленными задачами.

При повышении внутреннего трубного давления происходит разрушение срезных винтов (5), срабатывает гидропривод и поршень (3) перемещается по корпусу (1), при этом закрепленный венец якоря (4), двигаясь по продольным пазам корпуса (1), наезжает на конус, который

расклинивает зубчатые элементы венца якоря (4), позволяя им увеличиться в наружном диаметре и обеспечить зацепление вершинами зубьев зубчатых элементов за внутренний диаметр эксплуатационной колонны. Поршень гидропривода узла якоря не имеет храпового механизма, сохранена возможность обратного осевого перемещения, после срабатывания узла.

Преимуществом предложенного узла якоря состоят в том, что зубчатые элементы венца якоря (4) выполнены единой деталью, находятся в пазах и жестко зафиксированы на поршне (3), что в свою очередь позволяет, при необходимости извлечения из эксплуатационной колоны закреплѐнной подвески и хвостовика, избежать повреждение и выход из строя узла. Расположенные в продольных пазах зубчатые элементы венца якоря (4) защищены от механических повреждений при вращении, что в сочетании с наличием на корпусе узла упорной трубной резьбы позволяет вращать оборудование при спуске.

Разъединение установочного инструмента цементируемого, от неизвлекаемой части подвески хвостовика, реализовано гидравлическим и механическим способом. При механическом способе, на индикаторе (наличие индикатора не входит объем охраны настоящего изобретения, однако является обязательной частью для использования заявленного изобретения по назначению) необходимо выбрать вес, не превышающий веса транспортировочной колонны, затем провернуть транспортировочную колонну вправо не менее чем 15 оборотов. При этом левая гайка (25) узла плавающего механического разъединения (см. фиг.9) будет вращаться вправо относительно неизвлекаемой части подвески на шарикоподшипнике, раскручивая левое резьбовое соединение установочного инструмента с неизвлекаемой частью. По мере вращения транспортировочной колонны гайка (25) переместится по профильному корпусу (1) механического пакера, тем самым выйдя из зацепления по левой резьбе. При гидравлическом способе, на индикаторе необходимо выбрать вес, не превышающий веса транспортировочной колонны, затем путем повышения внутреннего трубного давления разрушаются срезные винты (5) узла гидравлического разъединения, происходит перемещение поршня 3 и высвобождение цанги (26). После разъединения герметизирующий пакет сохраняет герметичность между установочным инструментом и профильным корпусом (1) механического пакера, обеспечивая сохранение герметичности компоновки обсадной колонны.

Установленный в составе цементирумого установочного инструмента (первое исполнение) узел (19) опрессовки верхнего пакера позволяет сохранять герметичность установочного инструмента и неизвлекаемой части подвески после активации узла (9) механического пакера.

Преимущество заявленной подвески хвостовика модульной, с предложенным установочным инструментом, заключается в возможности проведения гидравлического разъединения до начала этапа цементирования. Наличие герметизирующего пакета в установочном инструменте позволяет сохранять герметичность между установочным инструментом и неизвлекаемой частью, в процессе работ по цементированию. Входящий в состав двух исполнений установочных инструментов узел опрессовки верхнего пакера позволяет производить опрессовку активированного узла механического пакера без дополнительных спуско-подъемных операций.

После отсоединения извлекаемой части, выполняется вытяжка установочного инструмента до момента выхода пружинного узла активации механического пакера за пределы внутреннего диаметра полированной воронки. Освобожденные кулачки (26) узла активации механического пакера выступают за наружний диаметр полированной воронки (2), упираясь в еѐ торец. На установочный инструмент производится разгрузка веса транспортировочной колоны, таким образом инструмент, передавая нагрузку через кулачки (26) узла активации механического пакера, оказывает осевую сжимающую нагрузку на торец полированной воронки (см. фиг.10). Под воздействием осевой нагрузки полированная воронка (2), с закрепленным к

ней толкателем (8), передает осевое усилие на манжетный узел (9). Манжетный узел пакера, увеличивается в наружном диаметре, складывается и прижимается к внутреннему диаметру эксплуатационной колонны, надежно разобщая полость затрубного пространства, при этом сохраняя герметичность под воздействием дифференциального давления до 70 МПа. После отсоединения извлекаемой части, выполняется вытяжка установочного инструмента до момента выхода пружинного узла активации механического пакера за пределы внутреннего диаметра полированной воронки. Освобожденные кулачки узла активации механического пакера выступают за наружний диаметр полированной воронки, упираясь в еѐ торец. На установочный инструмент производится разгрузка веса транспортировочной колоны, таким образом инструмент, передавая нагрузку через кулачки узла активации пакера, оказывает осевую сжимающую нагрузку на торец полированной воронки. Под воздействием осевой нагрузки полированная воронка, с закрепленным венцом обратного якоря, через установленные в венце срезные винты, передает осевую нагрузку на конус и толкатель, тем самым активируя манжетный узел. Манжетный узел пакера, увеличивается в наружном диаметре, складывается и прижимается к внутреннему диаметру эксплуатационной колонны, надежно разобщая полость затрубного пространства, при этом сохраняя герметичность под воздействием дифференциального давления до 70 МПа. При последующем повышении осевой нагрузки срезные винты разрушаются, полированная воронка перемещаются по корпусу, при этом закрепленный венец обратного якоря наезжает на конус, который расклинивает зубчатые элементы венца якоря, позволяя им увеличится в наружном диаметре и обеспечить зацепление вершинами зубьев за внутренний диаметр эксплуатационной колонны. Во избежание расклинивания узел обратного якоря оснащен храповым механизмом.

Преимущество заявленной подвески хвостовика модульной, с предложенным модулем механического пакера заключается в возможности

дооснащения модуля пакера узлом обратного якоря, который необходим для предотвращения, под воздействием аномально высокого пластового давления, осевого перемещения закрепленного хвостовика вверх. Сохраняющий герметичность, под воздействием дифференциального давления до 70 МПа, манжетный узел модуля механического пакера может быть применен при операциях по гидроразрыву пласта, путем установки в полированную воронку стингера.

Преимущество подвески хвостовика модульной с предложенным нижним присоединительным переводником и цементировочной пробкой также заключается в возможности крепления и цементирования хвостовиков разных типоразмеров, путем замены нижнего присоединительного переводника и подвесной цементировочной пробки.

Таким образом, заявленное изобретение обеспечивает достижение заявленного технического результата и приведенных в тексте описания дополнительных технических результатов.

Заявленное изобретение является новым, поскольку совокупность его существенных признаков не известна из уровня техники, и, соответственно, отвечает условию патентоспособности «новизна».

Заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности

«изобретательский уровень», поскольку оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Заявленное изобретение отвечает условию патентоспособности

«промышленная применимость», поскольку оно может использоваться в промышленности.

Хотя настоящее изобретение было раскрыто со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, это не предназначено для ограничения настоящего изобретения, специалисты с общими знаниями в данной области техники настоящего изобретения могут модифицировать и осуществить его, не отступая от идеи и объема изобретения, следовательно, объем охраны настоящего изобретения должен регулироваться объемом, заданным в формуле изобретения.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазовой отрасли, в частности к области строительства и эксплуатации скважин месторождений углеводородов. Техническим результатом является упрощение конструкции, облегчение изготовления, повышение надежности, реализация принципа «модульности» с обеспечением возможности взаимозаменяемости узлов, предназначенных для разных типов работ по заканчиванию скважин. Предложена подвеска хвостовика модульная, состоящая из извлекаемой и неизвлекаемой частей, соединенных между собой соединением с левой резьбой. При этом неизвлекаемая часть включает в себя последовательно соединенные между собой резьбовыми соединениями модуль якоря, модуль механического пакера и нижний присоединительный переводник. Модуль якоря состоит из профильного корпуса с конусом и продольными пазами и упорной трубной резьбой на концах, на внешней поверхности которого установлен толкатель, соединенный срезными винтами с поршнем, с зафиксированным на нем цельным венцом якоря с зубчатыми элементами. А модуль механического пакера выполнен в двух альтернативных исполнениях. Модуль механического пакера в первом исполнении состоит из профильного корпуса с упорной трубной резьбой, на внешней поверхности которого последовательно установлены полированная воронка, толкатель и манжетный узел, контактирующие между собой. А модуль механического пакера во втором исполнении содержит узел обратного якоря и состоит из профильного корпуса с упорной трубной резьбой, на внешней поверхности которого последовательно установлены полированная воронка, цельный венец обратного якоря, соединенный с конусом посредством срезных винтов и контактирующий с толкателем манжетного узла. При этом извлекаемая часть подвески хвостовика включает в себя установочный инструмент, который имеет также два исполнения. Установочный инструмент цементируемый в первом исполнении состоит из двух переводников – верхнего и нижнего, и двух патрубков – верхнего и нижнего, соединенных между собой резьбовыми соединениями, седла, соединенного с нижним патрубком, узла активации механического пакера, установленного на верхнем переводнике и соединенного с узлом опрессовки верхнего пакера, узла плавающего механического разъединения, контактирующего с узлом опрессовки верхнего пакера и узлом гидравлического разъединения до цементирования, установленного на внешней поверхности верхнего патрубка, и герметизирующего пакета, установленного на нижнем переводнике, и оснащается цементировочной пробкой. Причем верхний патрубок соединен нижним концом с нижним патрубком посредством нижнего переводника, а на верхнем конце верхнего патрубка установлен верхний переводник. А установочный инструмент во втором исполнении состоит из двух переводников – верхнего и нижнего, и двух патрубков – верхнего и нижнего, соединенных между собой резьбовыми соединениями, узла активации механического пакера, установленного на верхнем переводнике и соединенного с узлом опрессовки верхнего пакера, узла плавающего механического разъединения, контактирующего с узлом опрессовки верхнего пакера и узлом гидравлического разъединения, установленного на внешней поверхности верхнего патрубка. 10 ил.

Подвеска хвостовика модульная, характеризующаяся тем, что состоит из извлекаемой и неизвлекаемой частей, соединенных между собой соединением с левой резьбой, при этом неизвлекаемая часть включает в себя последовательно соединенные между собой резьбовыми соединениями модуль якоря, модуль механического пакера и нижний присоединительный переводник, где модуль якоря состоит из профильного корпуса с конусом и продольными пазами и упорной трубной резьбой на концах, на внешней поверхности которого установлен толкатель, соединенный срезными винтами с поршнем, с зафиксированным на нем цельным венцом якоря с зубчатыми элементами, а модуль механического пакера выполнен в двух альтернативных исполнениях: модуль механического пакера в первом исполнении состоит из профильного корпуса с упорной трубной резьбой, на внешней поверхности которого последовательно установлены полированная воронка, толкатель и манжетный узел, контактирующие между собой, а модуль механического пакера во втором исполнении содержит узел обратного якоря и состоит из профильного корпуса с упорной трубной резьбой, на внешней поверхности которого последовательно установлены полированная воронка, цельный венец обратного якоря, соединенный с конусом посредством срезных винтов и контактирующий с толкателем манжетного узла; при этом извлекаемая часть подвески хвостовика включает в себя установочный инструмент, который имеет два исполнения: установочный инструмент, цементируемый в первом исполнении, состоит из двух переводников – верхнего и нижнего и двух патрубков – верхнего и нижнего, соединенных между собой резьбовыми соединениями, причем верхний патрубок соединен нижним концом с нижним патрубком посредством нижнего переводника, а на верхнем конце верхнего патрубка установлен верхний переводник, седла, соединенного с нижним патрубком, узла активации механического пакера, установленного на верхнем переводнике и соединенного с узлом опрессовки верхнего пакера, узла плавающего механического разъединения, контактирующего с узлом опрессовки верхнего пакера и узлом гидравлического разъединения до цементирования, установленного на внешней поверхности верхнего патрубка, и герметизирующего пакета, установленного на нижнем переводнике, и оснащается цементировочной пробкой, а установочный инструмент во втором исполнении состоит из двух переводников – верхнего и нижнего и двух патрубков – верхнего и нижнего, соединенных между собой резьбовыми соединениями, узла активации механического пакера, установленного на верхнем переводнике и соединенного с узлом опрессовки верхнего пакера, узла плавающего механического разъединения, контактирующего с узлом опрессовки верхнего пакера и узлом гидравлического разъединения, установленного на внешней поверхности верхнего патрубка.