Устройство для соединения секций обсадных колонн Советский патент 1991 года по МПК E21B17/08 E21B33/14 B23K20/08 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при спуске обсадных колонн секциями, а также в общем ма- шиностроении при необходимости соединения длинномерных трубчатых элементов.

Целью изобретения является повышение надежности соединения секций обсадных колонн за счет совмещения момента их стыковки со срабатыванием устройства.

На фиг.1 изображено устройство для соединения секций обсадных ко- лонн (последние не показаны) в момент стыковки; на фиг.2 - часть устройства после осуществления стыковки.

Устройство состоит из хвостовика 1, размещенного в нижней части верх- ней секции обсадной колонны. В нижней части его наружной поверхности имеется легкодеформирующаяся оболочка 2, концентрично которой в хвостовике расположена кольцевая камера 3, состоящая из корпуса 4, верхней пробки 5, нижней пробки 6 и соединительной втулки 7. Герметичность кольцевой камеры обеспечивается прокладками 8 и коническими резьбами 9. В верхней части нижней секции обсадной колонны установлен раструб 10с кольцевыми проточками 11 на внутренней поверхности. В кольцевой камере 3 размещено формообразующее средство 12, в качестве которого используется взрывчатое вещество. Узел привода устройства выполнен в виде электродетонаторов 13 с источником 14 питания . Электродетонаторы подпружинены пружинами 15 относительно хвостовика и имеют на концах предохранительные вставки 1Ь, например из легкоплавкого материала (сплав Куда), которые расположены на входе н кольцевую камеру 3 с взрывчатым веществом 12.

Средства фиксации момента стыковки раструба и хвостовика выполнены в виде магнитной вставки 17 на внутренней поверхности раструба 10 и магнит управляемых контактов 18, которые установлены на хвостовике и связывают источник 14 питания с электродетонаторами 13. В рабочем положении после стыковки устройства последние располагаются в одной поперечной плоскости. Все элементы, образующие кольцевую камеру, выполнены из разбуриваемого диамагнитного материала, напри

0 5

п

5

мер алюминия. Легкодеформирующаяся оболочка покрыта слоем 19 мягкого металла (например, цинком), являющегося уплотнителем места соединения. В корпусе раструба 10 просверлен ряд отверстий 20 для вытеснения раствора во время деформации оболочки 2,

Устройство работает следующим образом.

После спуска и цементирования нижней секции обсадной колонны в скважину спускают верхнюю секцию. Спуск сопровождается периодическими промывками через отверстия 21, По мере спуска колонны температура в скважине нарастает, происходит разогрев хвостовика. При достижении определенной температуры происходит расплавление предохранительных вставок 16 и электродетонаторы 13 под действием пружины 15 подаются в гнезда кольцевого заряда взрывчатого вещества 12,, Расплавленное вещество вставок 16 поступает в зазор между обоймой элек- тродетонаторов 13 и корпусом кольцевого заряда. В тот момент, когда маг- нитоуправляемые контакты 18 пересекут силовое поле магнитных вставок 17, произойдет замыкание электрической цепи, от напряжения источника 14 питания осуществится воспламенение электродетонаторов 13 и инициирование заряда взрывчатого вещества 12. При этом произойдет деформация легкодеформируемой оболочки 2 по профилю кольцевых проточек 11 внутренней части раструба 10, причем на поверхность поступит четкий сигнал о стыковке по бурильным трубам или по сейсмической линии связи.

После разрушения башмака и стыковки приступают к цементированию с применением продавочной пробки. Дойдя до втулки 22, пробка срезает штифты 23 и втулка 22 герметизирует цементационные отверстия 21.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить надежность соединения и стыковки колонн в сверхглубоких искривленных скважинах и получить четкий сигнал на поверхность о стыковке, что не зависит ни от удлинения бурильных и обсадных труб, ни от сжимаемости жидкости, ни от трения о стенки скважины, так как инициирование заряда ВВ, т.е. сигнал о стыковке, возникает только в момент пересечения магнитоуправляемыми контактами силовых линий магнита.

Формула изобретения

Устройство для соединения секций обсадных колонн, включающее установленный в верхней части нижней секции раструб с кольцевыми проточками на внутренней поверхности, размещенный в нижней части верхней секции хвостовик с легкодеформируемой оболочкой на наружной поверхности и концентрич- но расположенной кольцевой камерой с формообразующим средством, узел привода его в рабочее положение и средства фиксации момента стыковки раструба и хвостовика, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности соединения секций за счет совмещения момента их стыковки со срабатыванием устройства, в качестве формообразующего средства используют взрывчатое вещество, узел привода формообразующих средств в рабочее положение выполнен в виде электродетонаторов с источником питания, электродетонаторы подпружинены относительно хвостовика и имеют

на концах предохранительные вставки, расположенные на входе в кольцевую камеру, а средства фиксации выполнены в виде магнитной вставки, размещенной на внутренней поверхности раструба,

5 и магнитоуправляемых контактов, установленных на хвостовике и связывающих источник питания с электродетонаторами, причем магнитные вставки и магни- тоуправляемые контакты в рабочем по0 ложении устройства расположены в одной поперечной плоскости.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение надежности соединения секций обсадных колонн за счет совмещения момента их стыковки со срабатыванием устр-ва. Оно включает хвостовик 1 с легкодеформируемой оболочкой 2. Деформация последней осуществляется концентрично расположенным в кольцевой камере 3 зарядом взрывчатого вещества 12. Сдеформйрованная оболочка принимает форму внутренней поверхности раструба 10 с кольцевыми проточками 11, при этом обеспечивается стыковка секций и их герметизация. Инициирование взрывчатого вещества осуществляется электродетонаторами 13 после их коммутации с источником питания 14. Коммутация осуществляется с помощью магнитоуправляемых контактов 18 после пересечения им силового магнитного поля магнитных вставок 17, расположенных в раструбе 10. Благодаря этому осуществляется надежное соединение секций устройства. 2 ил. 15 (Л Фиг.1