Устройство для подвески потайных обсадных колонн Советский патент 1990 года по МПК E21B33/14 E21B43/10 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для спуска, подвешивания и цементирования потайных колонн в малых межколонных зазорах.

Целью изобретения является повышение надежности подвески потайной колонны при малых межколонных зазорах.

На фиг.1 изображено устройство, разрез; на фиг.2 - то же,-после окончания подвешивания потайной колонны; на фиг.З - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1.

Устройство для подвески потайных обсадных колонн состоит из переходника 1, в нижней части которого устанавливается центратор 2, и несущий

ствол 3, снабженный щпонкой 4. Посредством шпонки 4 и левой гайки 5 несущий ствол 3 соединяется с нижней частью 6 корпуса устройства. Герметизация соединения несущего ствола 3 и нижней части 6 корпуса устройства осуществляется манжеткой 7. Левая гайка 5 подпружинена через крышку 8 пружиной 9 относительно верхней части 10 корпуса устройства. Крышка 8 закреплена в верхней части 10 штифтами 11. Верхняя часть 10 и нижняя часть 6 корпуса установлены телескопическими относительно друг друга. Вверху нижня часть 6 корпуса снабжена стопорами 12 с зацепами 13, взаимодействующими с . коническими проточками 14 верхней части 10 корпуса. Верхняя часть 10 и нижняя часть 6 корпуса связаны штифтами 15. На несущем стволе 3 размещена втулка 16, снабженная выступами 17, перемещающимися в пазах 18 нижней части 6 корпуса (фиг.З) и передающая вращение от несущего ствола 3 на корпус. Между верхней частью 10 и выступом 19 нижней части 6 корпуса устанавливается пакер 20, с обеих сторон которого установлены экструзионные шайбы 21.

Герметизация соединения нижней 6 и верхней 10 частей корпуса осуществляется уплотнительным кольцом 22.

В верхней части выступа 19 выполнены карманы 23, которые располагаются на выступах 24 нижней части 6 кор- пуса. Между выступами выполнены пазы 25 для уменьшения гидравлических сопротивлений при циркуляции бурового и тампонажного растворов. В карманах 23 размещены плашки 26, которые связаны с втулкой 27 тягами 28 и винтами 29. Втулка 27 перекрывает и герметизирует сквозные прорези 30 в нижней части 6 корпуса уплотнктельными кольцами 31. Между втулкой 27 и муфтой 32 устанавливается пружина 33, находящаяся в сжатом состоянии. Муфта 32 снабжена выступами 34, между которыми располагаются пазы 35 для уменьшения гидравлических сопротивлений при циркуляции бурового и тампонажного растворов. В сквозных прорезях 30 нижней части корпуса размещены рычаги 36 замка, которые упираются в торец проточки 37 втулки 27 и удер- живают пружину 33 в сжатом состоянии Рычаги 36 замка закреплены в сквозных прорезях 38 несущего ствола 3 на осях

Q j л 5

50 55

0

40

39. В сквозных прорезях.размещены штифты 40, которыми снабжена подвижная втулка 41. Подвижная втулка соединена с несущим стволом штифтами 42, а герметизация осуществляется уплот- нителькым .копьцом 43. Подвижная втулка 41 снабжена-выступом 44, который взаимодействует с выступом 45 несущего ствола 3 при перемещении подвижной втулки вниз. Рычаги 36 удерживаются в исходном положении при взаимодействии одной их стороны с поверхность 46 подвижной втулки. Подвижная втулка 41 соединяется в нижней части с седлом 47 штифтами 48. -Корпус 49 разделительной пробки соединяется в верхней части с седлом, а в нижней части с ловушкой 50. В ловушке штифтами 51 закреплено нижнее седло 52, на которое садится шар 53.

Для разделения бурового и тампонажного растворов при их движении по колонне обсадных труб на корпусе 49 размещены лепестки 54, между которыми размещаются промежуточные элементы 55.

I

Колонна бурильных труб 56 присоединяется к переходнику 1 в резьбе 57, а колонна обсадных труб - в резьбе 58 муфты 32. Для разделения бурового и тампонажного растворов в колонне бурильных труб применяется прода- вочная пробка 59. Подвешивание потайной колонны 60 осуществляется на промежуточную колонну 61.

Крепление скважин потайными колоннами с применением устройства осуществляется следующим образом.

Спуск потайной колонны.

I

Устройство присоединяется к потайной колонне 60 в резьбе 58 муфты 32, а колонна бурильных труб 56 - к переходнику 1 в резьбе 57. Спуск в скважину до забоя осуществляется на бурильных трубах. Верхняя часть устройства центрируется в стволе скважины центратором 2. Если в процессе спуска потайной колонны в осложненном стволе скважины возникает необходимость спуска с вращением потайной колонны, то вращение на нее от ко/юнны бурильных труб передается на переходник 1, несущий ствол 3, а от него через шпонку 4 на втулку 16. Но так как втулка 16 снабжена выступами 17, расположенными в пазах 18, то и вращение через выступы передает

515

ся на нижнюю часть корпуса, а затем на муфту 32 и потайную колонну.

Выключение рычагов замка.

При достижении потайной колонной , забоя устройство вместе с колонной приподнимается на 0,5-1 м. Восстанавливается циркуляция бурового раствора, и скважина промывается. Затем в бурильные трубы 56 сбрасывается шар 53, Который, пройдя- по бурильным трубам и части устройства, садится в седло 52. Так как штифтов 42 в 2 раза меньше, чем штифтов 51 (диаметры штифтов и материал, из которого они изготовлены, одинаковы), то вначале срезаются штифты 42 под действием давления.

Так как давление бурового раствора избыточное, то после среза штифтов 42 ловушка 50 вместе с седлом 52, шаром 53, корпусом 49, седлом 47 и подвижной втулкой 41 начинают перемещаться вниз. Перемещение указанных деталей прекращается в тот мо

мент, когда выступ 44 подвижной втулки 41 совместится с выступом 45 несущего ствола 3. В этот момент упорная поверхность подвижной втулки 41 перемещается вниз, освобождая рычаги 36 замка. Штифты 40 при этом разворачивают рычаги вокруг осей 39 и выводят их из пазов сквозных прорезей 30. При дальнейшем создании давления штифты 51 срезаются и седло 52 вместе с шаром 53 опускаются в ловушку 50. Дальнейшая циркуляция бурового раствора осуществляется через окна ловушки.

Подвешивание потайной колонны.

Выключение рычагов замка приводит к перемещению вверх втулки 27 за счет хода пружины 33, которая находилась до этого момента в сжатом состоянии. Движение втулки 27 вверх приводит к повороту рычагов 36 вокруг осей 40 и к одновременному выходу плашек 26 из карманов 23. Перемещение плашек 26 от втулки 27 передается посредством тяг 28. Так как центратор 2 центрирует устройство в промежуточной колонне 61, то часть плашек 26 входит в соприкосновение с внутренней поверхностью промежуточной колонны. Для подвешивания потайной колонны необходимо перемещение устройства вниз, что осуществляется с устья скважины посредством перемещения колонны бурильных труб 56 в том же направлении.

0

3

5

0

5

0

5

0

5

0

5

166

При этом плашки врезаются во внутреннюю поверхность трубы промежуточной колонный масса потайной колонны передается от муфты 32 на корпус, плашки 26 и промежуточную колонну 61. Нагрузка с колонны бурильных труб при этом снимается.

Технологическая операция по подвешиванию потайной колонны на этом заканчивается.

Цементирование потайной колонны.

После подвешивания потайной колонны в скважину закачивается буферная жидкость и необходимый объем тампо- нажного раствора, вслед за которым из цементировочной головки пускается продавочная пробка 59.

Продавочная пробка, пройдя по колонне бурильных труб 56, переходнику 1, несущему стволу 3, подвижной втулке 41, заходит в седло 47. При повышении давления штифты 48 срезаются и продавочная пробка вместе с корпусом 49, лепестками 54, промежуточными элементами 55, ловушкой 50, седлом 47 подачей бурового раствора перемещаются до кольца Стоп или обратного клапана.

Получение сигнала Стоп свидетельствует о вытеснении тампонажного раствора из потайной колонны в зат- рубное пространство, и об окончании процесса цементирования.

Отсоединение колонны бурильных труб и пакеровка затрубного пространства.

Отсоединение колонны бурильных труб осуществляется при отвороте левого переходника 5 от нижней части 6 корпуса устройства. С этой целью колонна бурильных труб опускается до посадки нижнего торца переходника 1 на крышку 8. В этом положении не- сущий ствол 3 вместе со шпонкой 4 перемещается вниз. Левая гайка 5 освобождается от нагрузки. Ппонка выходит из паза втулки 16, что обеспечивает выключение передачи вращения от колонны бурильных труб на потайную колонну.

, При последующем вращении колонны бурильных труб левая гайка 5 отворачивается от нижней части 6, так как вращение от нее на переходник передается через шпонку 4. Дальнейшей разгрузкой веса колонны бурильных труб штифты 15 срезаются, и верхняя часть 10 корпуса перемещается вниз,

сжимая пакер 20. Экструзнойные гаай- бы 21 деформируются, удерживая материал пакера в сжатом положении. От распакеровки пакета верхняя часть 10 удерживается стопором 12, который своими зацепами 13 перемещается по коническим проточкам 14 и не имеет обратного хода. После пакеровки колона бурильных труб приподнимается и скважина промывается для удаления тампонажного раствора. В первоначальный момент подъема колонны бурильных труб несущий ствол 3 вместе с левой гайкой 5 сжимают пружину 9, а верх- ней частью шпонки 4 несущий ствол упирается в крышку 8 и незначительной нагрузкой срезаются штифты 11. Поднятие колонны бурильных труб осуществляется до выхода подвижной втулки 41 из верхней части 10 корпус устройства.

Устройство для подвески потайных колонн обеспечивает качественное крепление глубоких скважин в малых межколонных зазорах, управление технологическими операциями при выключении замка, цементировании потайной колонны и пакеровке.

Формула изобретения 1. Устройство для подвески потайных обсадных колонн, включающее корпус со сквозными прорезями, несущий

$ 0

5

0

ствол, установленную на нем подвижную втулку, узел разъединения с левой гайкой, размещенные на корпусе плашки, связанные с втулкой, имеющей проточку и поджатой пружиной, и зафиксированный подвижной втулкой замок для удержания плашек в исходном положении, расположенный в сквозных прорезях корпуса в проточке втулки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, несущий ствол выполнен со сквозными прорезями, расположенными напротив сквозных прорезей корпуса, замок выполнен в виде рычагов,размещенных на осях в прорезях несущего ствола, а подвижная втулка снабжена входящими в сквозные прорези несущего ствола штифтами, взаимодействующими с рычагами замка при его срабатывании.

2. Устройство по п.отличающееся тем, что, с целью повышения его надежности при малых межколонных зазорах, несущий ствол снабжен расположенными в его верхней части шпонкой и втулкой с выступами, в корпусе выполнены пазы для размещения выступов втулки, а шпонка установлена с возможностью взаимодействия с левой гайкой и втулкой, причем последние установлены с возможностью осевого перемещения относительно несущего ствола. I

/2/70

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение надежности работы. Устройство содержит корпус со сквозными прорезями и несущий ствол со сквозными прорезями. Последние расположены напротив сквозных прорезей корпуса. На несущем стволе установлена подвижная втулка. Устройство также содержит узел разъединения с левой гайкой. На корпусе расположены плашки, связанные с втулкой, имеющей проточку, поджатой пружиной и зафиксированной подвижной втулкой. Для удержания плашек в исходном положении служит замок, расположенный в сквозных прорезях корпуса в проточке втулки. Замок выполнен в виде рычагов, размещенных на осях в прорезях несущего ствола. Подвижная втулка имеет входящие в сквозные прорези несущего ствола штифты, взаимодействующие с рычагами замка при его срабатывании. Для подвешивания потайной колонны необходимо перемещение устройства вниз. При этом плашки врезаются во внутреннюю поверхность трубы промежуточной колонны и масса потайной колонны передается от муфты на корпус, плашки и промежуточную колонну. Изобретение обеспечивает крепление глубоких скважин в малых межколонных зазорах, управление технологическими операциями при выключении замка, цементировании потайной колонны и пакеровке. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

91Ш51

БуроЬой pacm&OD

/

59

-V4

w

Тампонажный ростдор

Фиг. Z

6

Фиг.З

6-6

Фиг А