Устройство для подвески секций обсадных колонн Советский патент 1987 года по МПК E21B43/10 E21B33/14 

замок левой резьбы. Последний выполнен с виде сухарей 18, установленных в окнах К1 и зафиксированных втул кой 19 со срезным элементом (СЭ) 20 и проточкой 21, При этом между Kf н нижней частью НС размещена ди1})фе- ренциальная втулка 7 на СЭ 8, перекрывающая отверстия 2. Узел фиксации НС выполнен в виде установленной в верхней части К1 и связанной с НС посредством СЭ 14 муфтовой обоймы, Она состоит из жестко связанных между собой двух кулачковых муфт 9 и 10, Причем муфта 10 взаимодействует с

.

t

Изобретение относится к оборудованию для крепления нефтяных и газовых скважин секциями обсадных колонн.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства путем исключения возможности преждевременного разрушения фиксируюицгх элементо

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в исходном положении при спуске секции обсадной колонны на фиг, 2 - рязрез А-Л на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез li.B на фиг. 1.

Устройство содержит корпус 1 с промывочными отверстиями 2, несущий ствол, состоянии из верхней 3 и нижней 4 частей, ниппель 5 и воронку 6, В. полости между корпусом 1 и нижней частью 4 несущего ствола размещена дифференциальная втулка 7, зафиксированная срезными элементами 8 отно- сительно нижней части 4 несущего ;ствола и перекрывающая промывочные отверстия 2 корпуса.

Узел фиксации несущего ствола относительно корпуса выпол {ен в виде муфтовой обоймы, включающей две кулачковые муфты 9 и ГО, жестко связанные между собой, первая из кото- .-рых взаимодействует с несущим ство- лоМр а вторая - с корпусом. Муфта 9 байонетного типа предохраняет несущий ствол от продол ь юго перемещения относительно корпуса и конструктивно выполнена в виде кулачков 1 1 и пазов 12 па несущем стволе 3 и ку- лачков 13 в обойме муфты. От само

К1, а муфта 9 - с НС, который имеет пружинный фиксатор 15 для удержания обоймы в выключенном положении. После сггуска колонны на заданную глубину и посадки цементировочной пробки на упорное кольцо Стоп внутри нее резко повышается давление. Происходит разрушение СЭ 8, а втулка 7 перемещается вверх, открывая отверстия 2, Давление в колонне падает, и появляется циркуляция в затрубье. Промывочная; жидкость вымывает излишки цемента выше устр-ва. 1 з.п. ф-лы,, 3 ил.

J5

5 в.

35

30

произвольного выключения при возможном провороте обсадной колонны во время спуска ее в скважину муфта 9- зафиксирована срезным элементом 14.

Муфтовая обойма может быть выполнена заодно с корпусом 1 устройства в его верхней торцовой части (на фиг. 1 при отсутствии разъема и кулачковой муфты 10). Однако такое исполнение может привести к возможному разрушению кулачков муфты 9 при проведении работ по отсоединению устройства от зацементированной обсадной колонны или при аварийном открытии промывочных отверстий 2.Разрушение кулачков муфты 9 под нагрузкой от веса обсадной колонны или от натяжени я бурильной колонны привело бы к возникновению яссового удара и возможному порыву обсадной колонны. Чтобы исключить это явление, в устройстве предусмотрена подвижная в осевом направлении муфтовая обойма. Для обеспечения возможности выключения муфты 9 при наличии ее подвижной 1yфтoвoй обоймы предусмотрена кулачковая муфта 10, которая для выполнения этой функции жестко связана с муфтой 9,

Кулачковая муфта 10. обеспечивает возможность выключения байонетной муфты 9 при провороте несущего ствола 3 относительно корпуса 1, а также обеспечивает возможность продольного перемещения муфтовой обоймы относительно корпуса н процессе проведе

НИИ работ. Такое перемещение исключает возможность разру1иения кулачков му ;;-, ты 9. Пружиннь й фиксатор 1 5 . служит для удержания муфт 9 и Юн выключенном полоткении, что иредохраняет их от перекоса -и самопроизвольного пклю- чения при проведении работ по отсоединению устройства от за11ементиро-- ванной обсадной колонны.

Несущий ствол 3 имеет кулачки 16. взаимодействующие с ответными кулачками ниппеля 5. В.нижней части корпуса 1 имеется левая резьба 17, взаимодействующая с ответной резьбой воронки 6, Замок левой выполнен в виде сухаря 18 установленного в окне корпуса и зафиксированного в закрытом положении нтулкой 19 со срезным элементом 20 и проточкой 21 под сухари 18. Нижняя часть 4 несущего ствола имеет возколшость взаимодействия с торцом втулки 9.

Устройство работает следугоцтим образом.

После навинчива:шя устройства на верхнюю трубу секции обсадрюй колонны на бурильных трубах про зводят спуск компоновки в сквалсину, В процессе спуска при посадках сскн,ий обсадной колонны на уступы стгзола скважины может произойти разгрузка- секций на усгуп. В э-гом случае осевая нагрузка от веса бурильной колонны воспринимается кулачковой муфтой 9 и через муфту 10 передастся на корпус 1, Таким образом осевого . перемещения частей 3 и 4 Hecyniero отвода относительно корпуса 1 не происходит 5 что предохраняет иггифт 8 от преждевременного разрушения, а промьшочиые окна 2 от ггреждевре-- менного открытия,

В процессе спуска секции обсадной колонны за счет ее взаимодействия с пространственно искривленны стволом скважины может произойти проворачивание секции обсадной колонны относительно бурильных труб. Штифт 14 и кулачковая муфта 10, связанная с корпусом, препятствуют про вороту несущего ствола относительно корпуса, а следовательно предохраняют муфту 9 от самопроизвольного выключения во время спуска секди : обсадной колонны на бурильных трубах После завершения спуска секции обсадной колонны на заданную глубину производят ее цементирование с исполь :.

;

-5

J 5

зог.аиием цемеь Т --ровочнсй пробки (HP. noKaiiaiia) .

R момент посадки цементировочной пробки на уггори.ое тсольцо Стоп, установленное в нижней части секции, пнугри обсадной колонны резко повышается да пление. При достижении расчстно ; неличины Давления происходит разрушение срезных элементов 8, диф4 сренциалы :ая влутка 7 под действием избыточно1 о давления перемещается вверх, при этом открывают про- bfWRочные отверстия 2 н корпусе усТ- . Этот характеризуется резким падеииом давления в обсадной колонне появлением циркуляции Б зптрубном пространстве. После отк- рьп р я проь Ь вочных отвсрстий 2 прямой или обратной npoMbiBKoj t вымывают из личик; цементного раствора, поднявшегося BbJiiie устройства.

После смывки излишков цементного раствора и истечения сроков начала его затвердевания приступают к отсоединению ycTpoiicTBa от зацементированной секц1 И обсадной колонны.

Поскольку после открытия промывочных отверстий 2 перепадом давления ;а естко связанные ме;аду собой муфты 9 и 10 остаются в исходном положении вкл;оче1 ньгми, работы по отсоединению устройства начинают с выключения мл фт. Для этого бурильную колонну опускают, пока нагрузка на устройство не станет нулевой, а затем проворачивают с помощью ротора вправо. При ггровороте происходит разр тиение срезгюго элемента la, поскольку кулачковая муфта 10 удерживает обойму муфть; 9 от вра иения относительно корпуса 1. После срезки фиксирующего элемента 14 кулачки 13 совмещаются с пазами 12 и части 3 и 4 несущего ствола опускаются до полного зацепления торцовых кулачков 16 с ответньми кулачками ниппеля 5. Торец нижней части 4 несущего ствола, пepe ieщaяcь вниз, передает нагрузку на торец втулки 19, при этом разрушается, срезной элемент 20 и втулка 19 перемещается в крайнее нижнее положение, выключая замок лево резьбы 17, так как сухари 18 западают в проточку 21 втулки 19.

Вращением бурильной колонны вправо производят разнорот устройства по левой резьбе 17. Отсоединение корпуса 1 устройстпа от нор-.шки 6

.5П

проверяется натяжением бурильной колонны. При натяжении, в случае, если отсоединение ке произошло (например из-за неполного зацепления тортовых кулачков 16), несущий ствол занимает исходное положение относительно корпуса 15 а пружииньй фиксатор 15 поднимает жестко связан- Hbie муфты 9 и 10 относительно корпуса 1, полностью выключая муфту 10.

Таким образом, разъединение муфты 10 предохраняет байонетную муфту 9 о разрушения при натяжении бурильной колонны, а пружинный фиксатор 15, удерживая муфты 9 н 10 от самопроизвольного вкхпочения, позволяет беспрепятственно повторять операцию по развороту устройства по леной резьбе 1 7 ,

При цементировании секций обсадных колонн возможны случаи, когда цементировочная пробка не доходит до упорного кольца Стоп. При этом избыточного давления в обсадной колонне и сигнала Стоп получить нельзя, В этих случаях открыть промывочные окна 2 с помощью гидравлики невозможно ,

Для ликви,цации аварийной ситуации произвЬдят следующие работы.

Плавно разгружают секцию обсадной колонны на забой скважины так, чтобы нагрузка на устройство стала нулевой,, далее осуществляют проворачивание бурильной колонны ротором до Срезки штифтов 14. При этом кулачки 13 байонетной муфты 9 устанавливаются напротив пазов 12 вер-хней части 3 несущего ствола, а несущий ствол получает возможность осевого перемещения относительно корпуса .1 .

При дальнейшей разгрузке веса бурильных труб на устройство несуишй ствол вместе с втулкой 7 перемещается вниз до упора последней в корпус. После увеличения осевой нагрузки до величины среза штифтов 8 происходит их разрушение и несуш.ий ствол перемещается вниз до соприкосновения с втулкой 19 замка левой резьбы,

Происходит срез штифта 20, удерживающего втулку 19, и последняя перемещается вниз до совмещения сухарей 18 с наружной проточкой 21 выполненной во втулке 19 в которую он и западает. Таким образом, происходит выключение левой резьбы 17.

O

5

0

5

Ог

5

0

5

0

г6

В момент среза штифтов 8 кулачки 13 муфты 9 находятся вып;е пруяя-тнного фиксатора 15. натяжении бурильной колонны на величину собственного веса несущий ствол занимает исходу ное положение относительно корпуса 1. При этом открываются промывочные отверстия 2, 1тружинный фиксатор 15 на несущем стволе поднимает -жестко связанны кулачковые муфты 9 и 10 относительно корпуса,выключая при этом муфту 10,

После открытия натяжением бурильной колонны промывочнь х отверстий производят смывку излишков цементно го раствора, поднявшегося выше устройства. По окончании смывки излишков цементного раствора и истечения, сроков начала его затвердевания производят oтcoe : инeниe бурильных труб от зацементированной секции. Для этого бурильную колонну пускают до тех пор, пока нагрузка на устройство не станет нулевой. Несущий ствол перемещается вниз до упора, при этом торцовые кулачки 16 входят в зацепление с ответными кулачками ниппеля 5. Перемещению несущего ствола вниз и включению торцовых кулачков 16 жестко связанные муфты. 9 и 10 не могут препятствовать, поскольку они надежно удерживаются пружинным фиксатором 15 в выключенном положении. Вращением бурильноц колонны вправо производят отворот левой резьбы 17. Отсоединение устройства по левой резьбе проверяется натяжением бурильной колонны, после чего ос тцествляется подъем устройства из скважины.

Формула изобретения1 . Устройство для подвески сек- ций обсадных колонн, включающее корпус, ствол, замок левой резьбы, узел фиксации несущего ствола относительно корпуса и дифферен- циальную втулку, отличающее- с я тем, что, с целью повьппения надежности работы устройства за счет исключения возможности преждевременного разрушения фиксирующих элементов, узел фиксации несущего ствола выполнен в виде установленной в верхней части корпуса и связанной с несущим стволом средними элементами муфтой обоймьц состоящей из жестко снизанных между собой двух

7 , 1314022 кулачковых муфт,имеющих возможность взаимодействия во взаимноперпенди- кулярных плоскостях соответственно с несущим стволом и корпусом, причем несущий ствол имеет фиксатор муфтовой обоймы в ее выключенном положении.

2. Устройство по п.1, о т л и- ч а. ю щ е е с я тем, что замок левой резьбы выполнен в .виде сухарей с возможностью осевого перемещения втулки с проточкой под сухари, а корггус имеет окна для размещения сухарей.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к креплению скважин секциями обсадных колонн. Цель - повышение надежности работы устр-ва путем исключения возможности преждевременного разрушения фиксирующех элементов. Устр-во содержит корпус (К) 1 с промывочныГш отверстиями 2, несущий ствол (НС) с узлом фиксации и 1 сл 00 о ю го

Редактор Е.Копча

Составитель В.Родина

Техред Л.Олейник Корректор Г. Решетник

Заказ 2189/33 Тираж 532 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4,

Фиг