ПРОТИВОПЕСОЧНЫЙ ХВОСТОВИК Российский патент 2022 года по МПК E21B43/38 E21B33/12 

Изобретение относится к нефтедобывающей области и может найти применение в скважинах с повышенным содержанием песка и образованиями песчаных пробок, для борьбы с вредным влиянием песка и шлама на работу скважинного оборудования.

Известен хвостовик, содержащий нижнюю трубу, нижний патрубок, на котором установлена эластичная самоуплотняющаяся манжета с нижним, гибким буртиком, отводы, тарелку, установленной на верхнем патрубке, нижний патрубок, выполненный с противопесочными отверстиями на расстоянии от нижней муфты большей, чем толщина «Н» эластичной самоуплотняющейся манжеты, верхний патрубок выполнен с противопесочными отверстиями, расположенными на расстоянии от верхней муфты большей, чем толщина «S» тарелки, при этом эластичная самоуплотняющаяся манжета выполнена с верхним буртиком, выполненным выгнутым, а отводы расположены под углом α от 20° до 70° к верхней трубе, причем площадь поперечного сечения отводов меньше, чем соответствующая площадь кольцевого зазора, а верхняя труба снабжена заглушкой (Патент РФ на полезную модель №88383 кл. Е21В 43/38, опубл. 10.11.2009 г). Указанный хвостовик по технической сущности близок к предлагаемому противопесочному хвостовику и его можно взять в качестве прототипа.

Недостатками известного хвостовика являются:

- низкий коэффициент сепарации механических примесей вследствие наличия v-образных отводов,

- порча резьбы верхней трубы из-за установки заглушки неразъемным способом, сложность изготовления манжеты,

- выход из строя манжеты в процессе монтажа, вследствие задиров нижних гибких бортов, которые направлены в сторону забоя скважины, что приведет к неэффективности установки хвостовика в скважину, а также может привести к созданию продольных изгибов колонны НКТ,

- повышенный износ манжет при спуске хвостовика в скважину, такие манжеты могут использоваться только однократно,

- низкая скорость спуска хвостовика.

Техническим результатом заявляемого изобретения является высокий коэффициент сепарации механических примесей на выходе из отводов, снижение затрат при изготовлении манжет, а также надежное крепление верхней трубы к насосному оборудованию, улучшение транспортировки манжеты при монтаже и демонтаже противопесочного хвостовика.

Поставленный технический результат решается описываемым противопесочным хвостовиком, содержащим нижнюю трубу с центральным каналом, нижний патрубок с противопесочными отверстиями, на котором установлено эластичное самоуплотняющееся средство, отводы, заглушку, тарелки, нижнюю муфту, верхний патрубок с противопесочными отверстиями, при этом нижний патрубок соединен с нижней трубой посредством нижней муфты, нижний патрубок соединен с верхним патрубком средней муфтой, тарелки установлены на верхний патрубок; верхняя труба соединена с верхним патрубком соединительной муфтой; верхняя труба выполнена с возможностью резьбового соединения с насосным оборудованием; с верхней трубой неразъемно соединены отводы с каналами; заглушка установлена в центральном канале верхней трубы с возможностью прохождения пластовой жидкости от центрального канала нижней трубы к центральному каналу верхней трубы и далее по каналам отводов.

Новым является то, что отводы выполнены г-образными по отношению к верхней трубе, при этом каналы отводов верхней трубы направлены в сторону тарелок, заглушка установлена в верхней трубе на резьбе в ее центральном канале и имеет впадину под ключ, самоуплотняющееся средство состоит из нескольких эластичных самоуплотняющихся манжет; причем над, под и между эластичными самоуплотняющими манжетами установлены промежуточные металлические детали, имеющие сквозные отверстия по центру, нижняя и средняя муфты выполнены с такой толщиной стенок, которая исключает проход через них отверстий промежуточных металлических деталей с возможностью закрепления эластичных самоуплотняющихся манжет на нижнем патрубке; к внутренней стенке каждой тарелки неразъемно соединено через ребра центрирующее кольцо с возможностью центрирования тарелки относительно верхнего патрубка, эластичные самоуплотняющиеся манжеты выполнены в виде усеченного конуса, гибкие буртики которых выгнуты и направлены в сторону устья скважины.

Предлагаемое изображение поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 изображен описываемый противопечный хвостовик, в разрезе;

- на фиг. 2 - противопесочный хвостовик, вид сверху.

Из фиг. 1 и 2 следует, что:

- противопесочный хвостовик содержит нижнюю трубу 1, в которой выполнен центральный канал 2;

- нижний патрубок 3 соединен с нижней трубой 1 посредством нижней муфты 4;

- нижний патрубок 3 соединен с верхним патрубком 5 средней муфтой 6;

- нижняя 4 и средняя 6 муфты выполнены с такой толщиной стенок, которая исключает проход через них отверстий промежуточных металлических деталей 7 с возможностью закрепления эластичных самоуплотняющихся манжет 8 на нижнем патрубке 3;

- самоуплотняющееся средство состоит из нескольких эластичных самоуплотняющихся манжет 8;

- на верхний патрубок 5 устанавливается тарелка 13;

- верхняя труба 15 соединяется с верхним патрубком 5 соединительной муфтой 16;

- верхняя труба 15 выполнена с возможностью резьбового соединения 17 с насосным оборудованием (на фигуре не показано);

- с верхней трубой 15 неразъемно соединены отводы 18, 19 с каналами 20 и 21;

- в верхней трубе 15 на резьбе в ее центральном канале установлена заглушка 22 со впадиной 23 под ключ, с возможностью прохождения пластовой жидкости и далее по каналам 20, 21 отводов 18, 19 в сторону тарелок 13;

- к внутренней стенке каждой тарелки 13 неразъемно соединено через ребра 26 центрирующее кольцо 27 с возможностью центрирования тарелки 13 относительно верхнего патрубка 5;

На нижнем патрубке 3 установленные промежуточные металлические детали 7 имеют сквозные отверстия по центру и предназначены для удерживания эластичных самоуплотняющихся манжет 8, перекрывающих поперечное сечение обсадной колонны 9. Эластичные самоуплотняющиеся манжеты 8 выполнены в виде усеченного конуса, гибкие буртики 10 которых выполнены выгнутыми и направлены в сторону устья скважины (на фигурах не показано), благодаря чему эластичный материал манжеты будет полностью соприкасаться с обсадной колонной 9. Эластичных самоуплотняющих манжет 8 может быть несколько, они дублируют друг друга. В свободном состоянии наибольший диаметр эластичной самоуплотняющей манжеты 8 превышает внутренний диаметр обсадной колонны 9, что создает необходимый натяг соединения и таким образом обеспечивает герметизацию кольцевого пространства. На нижнем патрубке 3 выполнены противопесочные отверстия 11 для перепуска жидкости из кольцевого зазора 12 при демонтаже противопесочного хвостовика. Тарелка 13 может быть выполнена в виде усеченного конуса, цилиндра (оба варианта представлены на фиг. 1) или в другом виде объемной фигуры. Верхний патрубок 5 снабжен противопесочными отверстиями 14. Отводы 18 и 19 выполнены г-образными по отношению к верхней трубе 15 для лучшей сепарации механических частиц.

Обсадная колонна 9 содержит перфорационные отверстия 24, которые располагаются на уровне мощностей продуктивного пласта 25.

Г-образные отводы 18 и 19 имеют преимущество по отношению к хвостовику с v-образными отводами в виде увеличения коэффициента сепарации механических частиц.

Противопесочный хвостовик работает следующим образом.

В скважину спускают противопесочный хвостовик до заданного места его установки с натягом и герметизируют затрубное пространство. Пластовая жидкость поступает из продуктивного пласта 25 через перфорационные отверстия 24 в скважину. При работе насоса (на фигуре не показан) пластовая жидкость движется по центральному каналу 2. Далее пластовая жидкость через каналы 20 и 21 поступает в кольцевой зазор 12. Механические частицы оседают в кольцевом зазоре 12 над тарелкой 13 и эластичными самоуплотняющимися манжетами 8. При демонтаже противопесочного хвостовика осевшие в кольцевом зазоре 12 механические частицы препятствуют движению эластичным самоуплотняющимся манжетам 8 и смещают ее до упора с нижней муфтой 4. Пластовая жидкость, находившаяся над эластичной самоуплотняющейся манжетой 8 в кольцевом зазоре 12, стравливается через противопесочные отверстия 11. Тарелка 13 также смещается до упора с верхней муфтой 6. Пластовая жидкость, находившаяся над тарелкой 13, стравливается через противопесочные отверстия 14. Если над эластичной самоуплотняющейся манжетой 8 и тарелкой 13 находятся механические частицы, то они забиваются в противопесочные отверстия 11 и 14 соответственно, в результате чего отсепарированные механические частицы остаются в кольцевом зазоре 12 и поднимаются на поверхность вместе с противопесочным хвостовиком.

Применение предложенных эластичных самоуплотняющихся манжет на 41 добывающих скважинах АО "Шешмаойл", АО "Иделойл" и АО "Геология" (Республика Татарстан) в качестве разобщителя пространства эксплуатационной колонны показало хорошую технологическую эффективность в виде надежного устройства по разобщению заколонного пространства.

Преимущества противопесочного хвостовика - увеличение коэффициента сепарации механических частиц, повышение надежности крепления верхней трубы с насосным оборудованием, упрощение изготовления манжеты, улучшение монтажа хвостовика.

Изобретение относится к нефтедобывающей области и может найти применение в скважинах с повышенным содержанием песка и образованиями песчаных пробок, для борьбы с вредным влиянием песка и шлама на работу скважинного оборудования. Противопесочный хвостовик содержит нижнюю трубу с центральным каналом, нижний патрубок с противопесочными отверстиями, на котором установлено эластичное самоуплотняющееся средство, отводы, заглушку, тарелки, нижнюю муфту, верхний патрубок с противопесочными отверстиями. Нижний патрубок соединен с нижней трубой посредством нижней муфты, нижний патрубок соединен с верхним патрубком средней муфтой, тарелки установлены на верхний патрубок. Верхняя труба соединена с верхним патрубком соединительной муфтой. Верхняя труба выполнена с возможностью резьбового соединения с насосным оборудованием. С верхней трубой неразъемно соединены отводы с каналами. Заглушка установлена в центральном канале верхней трубы с возможностью прохождения пластовой жидкости от центрального канала нижней трубы к центральному каналу верхней трубы и далее по каналам отводов. Отводы выполнены г-образными по отношению к верхней трубе. Каналы отводов верхней трубы направлены в сторону тарелок. Заглушка установлена в верхней трубе на резьбе в ее центральном канале и имеет впадину под ключ. Самоуплотняющееся средство состоит из нескольких эластичных самоуплотняющихся манжет. Над, под и между эластичными самоуплотняющимися манжетами установлены промежуточные металлические детали, имеющие сквозные отверстия по центру. Нижняя и средняя муфты выполнены с такой толщиной стенок, которая исключает проход через них отверстий промежуточных металлических деталей с возможностью закрепления эластичных самоуплотняющихся манжет на нижнем патрубке. К внутренней стенке каждой тарелки неразъемно присоединено через ребра центрирующее кольцо с возможностью центрирования тарелки относительно верхнего патрубка. Эластичные самоуплотняющиеся манжеты выполнены в виде усеченного конуса, гибкие буртики которых выгнуты и направлены в сторону устья скважины. Технический результат заключается в увеличении коэффициента сепарации механических примесей, надежном креплении верхней трубы к насосному оборудованию, улучшении транспортировки манжеты при монтаже и демонтаже противопесочного хвостовика. 2 ил.

Противопесочный хвостовик, содержащий нижнюю трубу с центральным каналом, нижний патрубок с противопесочными отверстиями, на котором установлено эластичное самоуплотняющееся средство, отводы, заглушку, тарелки, нижнюю муфту, верхний патрубок с противопесочными отверстиями, при этом нижний патрубок соединен с нижней трубой посредством нижней муфты, нижний патрубок соединен с верхним патрубком средней муфтой, тарелки установлены на верхний патрубок; верхняя труба соединена с верхним патрубком соединительной муфтой; верхняя труба выполнена с возможностью резьбового соединения с насосным оборудованием; с верхней трубой неразъемно соединены отводы с каналами; заглушка установлена в центральном канале верхней трубы с возможностью прохождения пластовой жидкости от центрального канала нижней трубы к центральному каналу верхней трубы и далее по каналам отводов, отличающийся тем, что отводы выполнены г-образными по отношению к верхней трубе, при этом каналы отводов верхней трубы направлены в сторону тарелок, заглушка установлена в верхней трубе на резьбе в ее центральном канале и имеет впадину под ключ, самоуплотняющееся средство состоит из нескольких эластичных самоуплотняющихся манжет; причем над, под и между эластичными самоуплотняющимися манжетами установлены промежуточные металлические детали, имеющие сквозные отверстия по центру, нижняя и средняя муфты выполнены с такой толщиной стенок, которая исключает проход через них отверстий промежуточных металлических деталей с возможностью закрепления эластичных самоуплотняющихся манжет на нижнем патрубке; к внутренней стенке каждой тарелки неразъемно присоединено через ребра центрирующее кольцо с возможностью центрирования тарелки относительно верхнего патрубка, эластичные самоуплотняющиеся манжеты выполнены в виде усеченного конуса, гибкие буртики которых выгнуты и направлены в сторону устья скважины.