Приводной узел устройства спуска обсадной колонны Российский патент 2023 года по МПК E21B7/20 E21B43/10 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено при строительстве нефтяных или газовых скважин.

Известны устройства для спуска колонны обсадных труб (см., например, патенты RU №№: 2745315, МПК E21B 23/01, E21B 43/10, E21B 47/09, опубликован 23.03.2021г.; 2768316, МПК E21B 17/08, E21B 17/10, опубликован 23.03.2022 г.), содержащие приводной механизм для спуска обсадной трубы с элементами ее фиксации на нем, при этом внутри приводного механизма выполнен канал для подачи бурового раствора.

Известные устройства позволяют с высокой степенью эффективности осуществлять спуск труб обсадной колонны в необсаженный ствол скважины с возможностью подачи в него бурового раствора и расхаживания обсадной колонны при спуске.

Однако они имеют существенный недостаток, заключающийся в необходимости резьбового муфтового соединения труб обсадной колонны между собой в процессе наращивания обсадной колонны, что увеличивает общее время спуска колонны.

Известно принятое в качестве ближайшего аналога устройство для спуска обсадных колонн (см. патент RU № 2770011, МПК E21B 7/20, E21B 19/00, опубликован 14.04.2022 г.), состоящее из переводника для крепления к выпускному патрубку верхнего силового привода буровой установки, корпуса устройства с упорной муфтой, выполненной с возможностью крепления переводника к корпусу устройства резьбовым соединением, причем 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.

Известное устройство позволяет в процессе спуска обсадных труб производить промывку и расхаживание обсадной колонны, однако также как и в других известных аналогах, наращивание труб обсадной колонны с его использованием предполагает их соединение путем накручиваемых на выполненную на концах труб резьбу муфт, что усложняет процесс спуска колонны.

Задачей заявляемого изобретения является разработка устройства, обеспечивающего быстрый спуск обсадной колонны в необсаженный ствол скважины с осуществлением долива и циркуляции промывочной жидкости через обсадную колонну при спуске.

Технический результат изобретения заключается в увеличении скорости монтажа колонны обсадных труб.

Технический результат достигается за счет того, что приводной узел устройства спуска обсадной колонны, содержит полый корпус, в котором установлены гайка с фрикционным механизмом, полый шток, составной из двух частей - верхней и выполненной с возможностью выдвижения из нее нижней, соединенных между собой шарнирно, при этом на верхнем торце нижней части штока установлен отсечной клапан с каналом подачи жидкости, сопряженный при поднятом положении нижней части штока с кольцевым уплотнением, установленным в верхней части штока, с возможностью перекрытия канала подачи жидкости, нижняя часть штока имеет кольцевое уплотнение, установленное ниже отсечного клапана и сопрягаемое при выдвижении нижней части штока с гильзовым уплотнением, выполненным на внутренней поверхности верхней части штока, на нижнем конце нижней части штока выполнен оголовок для фиксации на нем пакера, при этом верхняя часть штока содержит наружную резьбу, взаимодействующую с гайкой корпуса, образуя механическую передачу винт-гайка.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная конструкция устройства.

Приводной узел содержит корпус 1, шток 2 с верхней частью 3 с резьбой, на торце которой установлен отсечной клапан 4, ниже которого установлено кольцевое уплотнение 5 штока, и нижней (пакерной) частью 6, на конце которой выполнен оголовок 7, связанные шарнирным соединением 8. В отсечном клапане выполнен канал 9 подачи жидкости, сам отсечной клапан сопрягаем с установленным над ним кольцевым уплотнением 10, а на внутренней поверхности верхней части штока установлено гильзовое уплотнение 11. Также внутри корпуса непосредственно под каналом подачи жидкости коаксиально со штоком установлена гайка 12 с фрикционным механизмом.

Кроме того, на чертеже представлен захватный механизм 13 устройства, и пакер 14, устанавливаемый на оголовок.

Работа приводного узла осуществляется следующим образом.

При вращении штока 2, осуществляемом от двигателя, относительно неподвижного корпуса 1 через гайку 12 с фрикционным механизмом достигается выдвижение нижней (пакерной) части 6 штока 2 на длину, необходимую для спуска трубы обсадной колонны в ствол скважины. Установленный на оголовке 7 пакерной части 6 штока 2 пакер 14 плотно входит внутрь трубы и остается зафиксированным в таком положении. При выдвижении штока 2 установленный на верхнем торце его верхней части 3 отсечной клапан 4 выходит из кольцевого уплотнения 10 и открывает канал 9 подачи жидкости, которая через внутреннюю полость штока поступает в трубу колонны и далее в ствол скважины. Одновременно кольцевое уплотнение 5, установленное на штоке 2, входит в сопряжение с выполненным на внутренней поверхности верхней части 3 штока гильзовым уплотнением 11, герметизируя систему подачи жидкости, обеспечивая тем самым исключение ее утечек.

Опускание пакерной части 6 штока 2 с трубой осуществляется до ее полного погружения в ствол. В случаях, когда момент вращения при спуске превышает допустимые значения, срабатывает фрикционный механизм гайки 12 и поступательное движение штока 2 прекращается, поскольку гайка 12 начинает вращаться вместе с ним. Вращение происходит до тех пор, пока величина момента вращения не вернется в допустимые пределы, после чего снова начинается поступательное движение штока 2 относительно корпуса 1.

После погружения трубы обсадной колонны до необходимого уровня в ствол скважины вращение приводного узла останавливают, отсоединяют трубу с зафиксированным в ней пакером 14 от захватного механизма 13 приводного узла и обратным вращением штока 2 возвращают его в начальное положение (втягивают пакерную часть 6 штока 2 в корпус 1). При этом отсечной клапан 4 на верхнем торце штока 2 входит в кольцевое уплотнение 10 и перекрывает подачу жидкости через канал 9.

Далее на оголовок 7 устанавливают новый пакер 14, производят при помощи захватного механизма 13 присоединение к узлу новой трубы и повторяют процесс. При этом зафиксированный в уже установленной трубе пакер 14 своей верхней частью входит во вновь устанавливаемую трубу и в процессе ее задавливания в ствол обеспечивает надежное герметичное соединение труб между собой. Данное соединение не требует дополнительных технологических операций по сравнению с резьбовым, а также (за счет того, что пакер по факту выполняет роль втулки) не меняет наружного диаметра колонны (не создает узлов утолщения).

Выполнение штока 2 составным из частей 3 и 6, связанных между собой при помощи шарнирного соединения 8 позволяет отклонять ось спускаемой с пакером 14 трубы от оси привод в определенном диапазоне углов, что снижает нагрузки на устройство при деформациях «на излом».

Заявляемое техническое решение обеспечивает технологичность процесса спуска обсадной колонны, дает возможность работать с разными диаметрами обсадных труб и снижает вероятность аварийных остановок в процессе работ.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено при строительстве нефтяных или газовых скважин. Приводной узел устройства спуска обсадной колонны содержит полый корпус, в котором установлены гайка с фрикционным механизмом, полый шток, составной из двух частей - верхней и выполненной с возможностью выдвижения из нее нижней, соединенных между собой шарнирно. На верхнем торце нижней части штока установлен отсечной клапан с каналом подачи жидкости, сопряженный при поднятом положении нижней части штока с кольцевым уплотнением, установленным в верхней части штока, с возможностью перекрытия канала подачи жидкости. Нижняя часть штока имеет кольцевое уплотнение, установленное ниже отсечного клапана и сопрягаемое при выдвижении нижней части штока с гильзовым уплотнением, выполненным на внутренней поверхности верхней части штока, на нижнем конце нижней части штока выполнен оголовок для фиксации на нем пакера. Верхняя часть штока содержит наружную резьбу, взаимодействующую с гайкой корпуса, образуя механическую передачу винт-гайка. Обеспечивается увеличение скорости монтажа колонны обсадных труб. 1 ил.

Приводной узел устройства спуска обсадной колонны, содержащий полый корпус, в котором установлены гайка с фрикционным механизмом, полый шток, составной из двух частей - верхней и выполненной с возможностью выдвижения из нее нижней, соединенных между собой шарнирно, при этом на верхнем торце нижней части штока установлен отсечной клапан с каналом подачи жидкости, сопряженный при поднятом положении нижней части штока с кольцевым уплотнением, установленным в верхней части штока, с возможностью перекрытия канала подачи жидкости, нижняя часть штока имеет кольцевое уплотнение, установленное ниже отсечного клапана и сопрягаемое при выдвижении нижней части штока с гильзовым уплотнением, выполненным на внутренней поверхности верхней части штока, на нижнем конце нижней части штока выполнен оголовок для фиксации на нем пакера, при этом верхняя часть штока содержит наружную резьбу, взаимодействующую с гайкой корпуса, образуя механическую передачу винт-гайка.