Устройство для подвески потайной обсадной колонны Советский патент 1988 года по МПК E21B33/14 

00

00 01 4;

ляющими 9, имеющими ограничители пв ремещения плашек 10. На их верхнем и нижнем торцах выполнены канавки 11, оси которых перпендикулярны оси устройства и пересекаются с ней,причем внутренняя ЦП плашек 3 имеет об- разующую радиусом, равным наружному радиусу НП 2, а ось ее смещена отно сительно оси внешней ЦП плашки 3 на величину, определяемую из специального выражения.. При спуске колонны

1388547

плашка 3 прижимается к стенке предыдущей колонны 5 и скользит по ней. Подвеска осуществляется тремя плашками 3, расширяющимися при помощи пружин 6, упирающихся в НП 2. Плашки при Спуске удерживаются в сомкнутом состоянии до попадания до ПИ 4« Затем они расширяются и заходят во внутреннюю проточку ПИ 4. Это обеспечивает зависание колонны под муфтой 1. 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей пром-ти и позволяет повысить эффективность и надежность работы устройства. Оно включает посадочный ниппель (ПН) 4 предыдущей обсадной колонны 5, подвесную муфту 1, упор 7, направляющий патру- бок (НП) 2, подпружиненные плашки 3 с внутренней цилиндрической поверх- ностью (ЦП) и внешней ЦП с радиусом, равным радиусу внутренней ЦП указанного ПН 4 в-месте установки плашек 3. Муфта 1 и упор 7 снабжена направ

,L

1

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может бы.ть применено при подвеске потайных обсадных колонн на упоре.

Цель изобретения - повьш1ение эф- фективности и надежности работы устройства.

На фиг. 1 представлено устройство в рабочем положении, общий вид;- на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вертикальная проекция плаш- ки; на фиг. 4 - горизонтальная проекция плашки, вид Б на фиг. 3, где R - радиус внешней поверхности плаш- ки, равный радиусу внутренней поверх ности посадочного ниппеля в месте ; установки плашки, г j - радиус внутренней поверхности плашки, равный . наружному радиусу направляющего пат- рубка, с - смещение осей внешней и внутренней поверхностей плашки; на фиг. 5 - подвесная муфта, направля- йщий патрубок и упор с направляющими, разрез; на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 - схема расположения контуров деталей устройства при транспортировке (выше линии ВБ). и в рабочем положении (ниже линии ВВ,); на фиг. 8 - схема, поясняющая расчет образования дополнительной площади контакта между плашкой и под весной муфтой, где S - площадь кон-; тактирующей поверхности плашки в существующем положении, S - площадь контактирующей поверхности плашки в соответствии с формулой изобретения, Гд - радиус, равный наружному радиусу подвесной муфты; на фиг. 9,

15

5

; О 35

10, 11 - схема образования дополни- ;тельной контактирующей площади. ; Устройство для подвески потайных обсадных колонн состоит из подвесной муфты 1, направлянщего патрубка 2, плашек 3, посадочного ниппеля 4, ко-, торый включен в компоновку предыдущей обсадной колонны 5, пружины 6, например, пластинчатой, упора 7 и продольного промывочного канала 8. С целью исключения кругового перемещения плашек подвесная муфта и упор снабжены направлякицими 9, выполненными, например, в виде шпонок, а для удержания плашек от выпадения в радиальном направлении направляющие снабжены ограничителями 10. Для размещения направляющих на верхнем и нижнем торцах плашек выполнены канавки 11 (фиг. 3). При этом оси канавок перпендикулярны оси устройства и пересекаются с ней, что исключает заклинивание плашек при их радиальном перемещении. На плашке, для установки пружины выполнено углубление 12, внешняя цилиндрическая поверхность плашек выполнена радиусом, равным радиусу внутренней цилиндрической поверхности 13 посадочного ниппеля в месте установки плашек, а внутренняя цилиндрическая поверхность имеет образующую радиусом, равным наружному радиусу внешней цилиндрической поверхности 14 направлякяцего патрубка, причем оси внешней и BHVT- ренней поверхностей плашки смещены |одна по отношению к другой на величи- «у, определяемую из выражения

с |(R -л/4г - R2.),

где с - см.ещение осей,

R - радиус внешней поверхности плашки, равный радиусу внутренней поверхности посадочного ниппеля в месте установки плашек;

г - минимальный внутренний ра- диус предьщущей обсадной колонны вьппе места установки плашек.

Устройство навинчивается на последнюю трубу потайной колонны с по- мощью упора 7, далее через направляющий патрубок 2 и подвесную муфту 1 соединяется с резьбовым разъединителем и бурильными трубами (не показаны) , на которых спускается в сква- жину.

Устройство работает следующим образом.

При спуске потайной колонны плашка 3 пластинчатой пружиной 6 прижима ется к внутренней стенке предьщущей колонны 5 и скользит п.о ней. При этом взаимодействие направляющей 9, выполненной на подвесной муфте 1 и упоре 7 в виде шпонки с канавками 11 на плашке, позволяет исключить возможность кругового перемещения плашки 3 и тем самым обеспечивает равномерную подвеску потайной колонны. Подвеска осуществляется с помощью трех плашек 3, внешняя поверхность которых точно соответствует внутренней поверхности посадочного ниппеля, т.е. внешняя поверхность плашки образована цилиндром радиусом R (фиг. 7), равным ра- диусу 13 внутренней цилиндрической поверхности посадочного ниппеля 4 в месте установки плашек. Скошенные заплечики в нижней и верхней части плашек позволяют им свободно прохо- дить при спуске и подъеме по обсадны трубам без осложнений. Плашки 3 расширяются в стороны при помощи трех пластинчатых пружин 6, упирамщихся тыльной частью в направляющий патру- бок 2. Во время спуска потайной колонны плашки 3 удерживаются на направляющем патрубке 2 в сомкнутом состоянии до тех пор, пока не попадают до посадочного ниппеля 4, за счет пружины плашки 3 расширяются в стороны, заходят во внутреннюю проточку посадочного ниппеля 4, что обеспечивает зависание спускаемой потайной

колонны под подвесной муфтой 1. Потайная колонна остается подвешенной и цементируется в растянутом состоянии.

Для увеличения площади зацепления плашки 3 с подвесной муфтой 1,- что имеет важное значение особенно при малых межколонных кольцевых зазорах и при тяжелых потайных колоннах, внутренняя и внешняя поверхность плашек 3 имеют разные центры кривизны, где радиус кривизны внутренней поверхности плашки 3 равен радиусу кривизны внешней поверхности направляющего патрубка 2, а радиус кривизны внешней поверхности плашки 3 равен радиусу кривизны внутренней поверхности посадочного ниппеля 4.

Такое исполнение плашки обусловлено Двумя обстоятельствами: достигается максимальная площадь зацепления, она позволяет оптимально использовать ограниченную габаритную размерность подвесного устройства как в транспортном, так и в рабочем положении, плашка дает возможность увеличить площадь контактирующей поверхности плашки 3 и тем самым позволяет увеличить площадь зацепления с под- весной муфтой 1.

На фиг, 7 и 8 и обозначена окруж- ность 13 внутренней поверхности посадочного ниппеля, проведенная радиусом R, равным радиусу внешней поверхности плашки в месте ее установки, окружность 14 внешней поверхности направляющего патрубка, проведенная радиусом г,, равным радиусу внутренней цилиндрической поверхности плашки, окружность 15 радиусом г, равным минимальному радиусу внутренней поверхности предьщущей обсадной колонны вьше места установки плашек; окружность 16 радиусом г, равным наружному радиусу подвесной муфты; S , - площадь контактирующей поверхности плашки в существующем исполнении; S 2 - площадь контактирующей поверхности плашки в соответствии с формулой изобретения; с - смещение осей внешней и внутренней поверхностей плашки.

На фиг, 7 выше оси ВВ представлена схема расположения деталей устройства в транспортном положении, когда плашка прижата к внешней поверхности направляющего ниппеля, а ее углы а и Ь скользят по внутренней

поверхности предыдущей обсадной колонны. Ниже оси ВВ дана схема деталей, когда плашка находится в рабочем положении. Из фиг. 7 видно, что смещение осей с для получения максимальной контактной площади и обеспечения прохождения плашек в межколонном зазоре должно определяться из выражения

с j (R V3 - 4г - R2 .

Фиг. 8 иллюстрирует определение контактирующих площадей, где контактирующая поверхность плашки в существующем исполнении ограничена дугами окружностей х + у г с центром в начале координат и радиусом Гд, и х + у2 (rj + с) с центром в начале координат и радиусом (rj + + с), а также отрезками X

R V R - 2 иХ Поэтому площадь

этой поверхности равна

й(г

S, ( -R/S

- V(r, + с) - хМ dx, а контактирующая поверхность плашки в соответствии с формулой изобретения : ограничена дугами окружностей

х

+ У

2

С центром в начале

координат-а радиусом г 5, их

2 +

+ (у - с)

с центром в 0,

имеющей ординату С и радиусом г , а

R также отрезками прямых- X -- и

X 2 Поэтому площадь этой поверхности равна: R/2

5 (г.- х - Vr - х -RI1

- c)dx.

На фиг. 8 площадь , S ,, а площадь , S .

Плашки расположены на направляющем патрубке и размещены на 120 друг от друга, т.е. три плашки в одном устройстве. Полученный эффект определяется разностью площадей S Si для каждой плашки, которой на на фиг. 8 соответствует площадь ,.

На фиг. 9 показано образование площади S,, когда внешняя и внутренняя поверхности плашек выполнен с одним, общим центром кривизны, а радиус внутренней поверхности не с

5

ответствует наружному радиусу направляющего патрубка 2. На фиг. 10 представлена площадь Sj, когда внешняя

- и внутренняя поверхности плашки выполнены из разных центров со смещением с, где внутренняя и наружная поверхности плашек соответствуют наружному радиусу направляющего патрубQ ка 2 и внутреннего радиусу посадочного ниппеля 4. Образование дополнительной контактирующей площади, определяемой разностью S - S,, иллюстрируется фиг.11.

5 В результате изготовления плашек с разными центрами кривизны их поверхностей обеспечивается максимальная посадочная площадь плашек как на посадочный ниппель, так и на под0 весную муфту и тем самым повьш1ается грузоподъемность устройства и обеспечивается нормальная проходимость его внутри предыдущей обсадной колонны.

5 Формула изобретени:я

0 колонны, подвесную муфту, направляющий патрубок, подпружиненные плашки с внутренней цилиндрической поверхностью и внешней цилиндрической поверхностью с радиусом, равным радиусу внутренней цилиндрической поверхности посадочного ниппеля в месте установки плашек, отличающ ее- с я тем, что, с целью повьш1ения эффективности и надежности работы, подд весная муфта и упор снабжены направляющими, на верхнем и нижнем торце плашек для размещения последних выполнены канавки, оси которых перпендикулярны оси устройства и пересекас ются с ней, причем внутренняя/цилиндрическая поверхность плашек имеет образуницую радиусом, равным наружному радиусу направляющего патрубка, а ось ее смещена относительно оси внешней поверхности плашки на величину, определяемую из выражения

с I (R V3 - /4г, - КЪ ,

где с - смещение осей;

R - радиус внешней поверхности

плашки, равный радиусу внутренней поверхнос1И посадочного ниппеля в месте установки плашекi

0

5

минимяльныи пиутремшш радиус Г1род|.1ду1цей обсадной колонны вьпие места установки плашек.

Д-/4

ФИ8.2

(ригЛ

2, Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что направляющие подвесной муфты и упора снабжены ограничителями перемещения плашек.

6

ш

Г

7

фи5.

дзие.5

Фиг.9

Фиг. 10