Устройство для соединения секций обсадных колонн Советский патент 1992 года по МПК E21B17/08 E21B43/10 E21B33/14 

Изобретение относится к технологической оснастке при креплении скважин и может быть применено для соединения секций обсадных колонн.

Цель изобретения - исключение преждевременной стыковки секций обсадных колонн,

На фиг.1 изображен нижняя часть устройства в сборе с Воронкой перед навинчиванием ее на верхнюю обсадную трубу нижней секции обсадной колонны; на фиг.2 - верхняя часть устройства в сборе с пагтруЬком и кожухом; на фиг.З - устройство в момент стыковки секций; на фиг.4 - то же, после окончания стыковки секций обсадных колонн.

Уctpoйcтвo для соединения секций об садных колонн состоит из корпуса 1 с ворон- кой 2 и патрубка 3с посадочной поверхностьк и с установленным на неЦ кожухом 4 (фиг.1 и 2). Корпус t сочинен с переводником В, имеющим резьбу 6 для со- единения с обсадными трубами 7. Во внутренней полости корпуса 1 над переводником 5 установлен узел уплотнения в виде подвижной втулки с уплотнитель- ными кольцам и 8. В верхней части подвижной втулки установлена конусная металлическая пара. Конусная пара выполнена в виде разжимного конуса 9 и двух конусных колец 10, угол конуса деталей 9 и 10 меньше угла Трения. У плотните льные кольца 8 по наружн«зпи|у диаметру контактируют с внутренней поверхностью Корпуса 1, а их внутренний диаметр, меньше наружного диаметра патрубка 3 на величину, доста точную для обеспечения Их герметичного контактирования с патрубка 3. Корпус 1 имеет левую резьбу 11 для соединения t резьбовым разъедините«юм для спуска нижней секции Обсадной колонны труб 7. Конструкция разъединителя исключает доступ цементного раствора первой ступени к уплотнительному узлу и внутренней поверхности верхней части воронки.

В воронке 2 имеется проточка 12 в виде резьбовой нарезки, соответствующей резьбовой нарезке 13 разрезного пружинного фиксатора 14, установленного в кольцевой полости между патрубком 3 и кожухом 4 (вместо резьбовой нарезки могут быть использованы кольцеобразные нарезки). Патрубок 3 имеет конусный буртик 15, предназначенный для ограничения захода патрубка3 в воронку 2. В воронке имеется ответный уступ, выполненный ниже резЬ бы 12.В кольцевом зазоре между кожухом 4 и патрубком 3 над пружинным фиксатором 14 установлена втулка 16, выполненная в верхней части с конической поверхностью.

взаимодействующей с ответной ей конической поверхностью кожуха 4. Под втулкой 16 установлено зластичное уплотнение (манжета) 17 с металлическим кольцом 18, зафиксированным относительно кожуха 4 с помощью срезного элемента 19. В верхней части патрубка 3 имеются радиальные отвёрстия 20, соединяющие внутреннюю полость колонны с кольцевым пространством

21, имеющимся над втулкой 16.

Устройство для соединения секций обсадных колонн работает следующим образом.. : - Нижнюю Секцию обсадной колонны с

навернутой воронкой присоединяют к разьединителю с помощью левой резьбы 11 и на бурильных трубах спускают в скважину. После окончания цементирования нижней секции и ожидания затвердевания

цемента (ОЗЦ) отсоединяют разъединитель от нижней секции и производят его подъем из екважИны. В скважину спускают верхнюю секцию обсадной колонны с навернутым на её нижний конец стыковочным

.патрубком 3 (фиг.2). Допускают верхнюю секцию до головы зацементированной нижней секции и определяют момент захода патрубка 3 в воронку 2 до упора конусного буртика 15 патрубка в уступ воронки. Момент захода определяют по Индикатору веса колонны. После зтого верхнюю секцию приподнимают так, чтобы патрубок 3 находился выше воронки на 1-2 м. и приступают к цементированию секции. После

продавливания цементного раствора в затрубное пространство верхнюю секцию опускают до посадки кожуха 4 на торец воронки 2. После зтого в обсадной колонне создает давление, на 2-3 МПа превышающее давление в момент окончания продавливания цементного раствора. Под действием избыточного давления уплотнительные кольца 8 совместно с подвижной втулкой, герметично перекрывающие кольцевой зазор между патрубком 3 и корпусом 1. воздействуют на разжимной конус 9, который-, поднимаясь вверх, распирает конусные кольца 10. Последние, деформируясь, дополнительно герметизируют кольцевой

зазор парой металл - металл. Благодаря наличию в патрубке 3 радиальных отверстий 20 полость колонны сообщена с кольцевым пространством 21 над втулкой 16. Поэтому под силой внутритрубного давления, воздействующего на втулку 16, происходит срезка элементов 19, удерживающих кол ьцо 18, Кольцо 18смещается вниз и перемещает пружинный резьбовой фиксатор 14 до упора его в верхнюю часть буртика 15. При этом резьбовая нарезка 13 фиксатора зацепляется с ответной ей проточкой 12 воронки 2. Во время перемещения кольца 18, уплотнения 17 и фиксатора 14 происходит вытеснение жидкости через неуплотненный контакт патрубок А - воронка 2 из кольцевого зазора между патрубком 3 и воронкой 2. После создания давления производят проверку соединения секций путем приподнимания верхней секции. При этом верхняя конусная часть буртика 15 упирается в ответнуют поверхность фиксатора 14. Резьбовое зацепление фиксатора с воронкой не позволяет патрубку 3 выйти из корпуса 1.

Убедившись в соединении секций обсадной колонны, давление в колонне сбрэ сывают. Поскольку за колонной находится цементный раствор, то его избыточное давление через неуплотненный контакт кожух 4 - воронка 2 воздействует на эластичную манжету 17 снизу. Усилие от давления приводит к перемещению втулки 16 и уплотнения 17 вверх до захода конусной части втулки 16 в ответную конусную поверхности кожуха 4. Верхняя часть втулки 16 деформируется и герметизирует зазор между патрубком 3 и кожухом 4 дополнительным уплотнением типа металл - металл. П«)скольку угол конуса пары меньше угла тре ния, а площадь нижнего торца втулки 16 выбирается в 10-12 раз больше площади её верхнего торца, то после перемещения втулки вверх и ее заклинивания между кожухом 4 и патрубком 3 внутри колонны может быть создано давление, в несколько раз превышающее давление, при котором произошло заклинивание втулка Ш Так, при Заклинивании втулки 16 затрубным давлением в 5-6 МПа для того, чтобы произошло ее смещение вниз, необходи1)4о создать внутритрубное давление 50-72 МПа.

Таким образом, принудительное передвижение пружинного ф ксатора с помощью втулки, установленной между патрубком и кожухом, позволяет исключить преждевременную стыковку секций обсадных колонн в случае необходимости цементирования верхней секции с расхаживанием или при ошибке в размере колонны. Кроме того, применение предложенного устройства позволяет сократить расходы добывающих предприятий на поддержание обсДдной колонны в исправном состоянии в период всего срока эксплуатации скважины за счет предотвращения разгерметизации узла стыковки секции обсадной колонны.

Ф о р м у л а изобретения Устройство для соединения секций обсадных колонн, включающее установленный на одной из соединяемых секций патрубок с посадочной поверхностью, кожухом и пружинным фиксатором, установленную на другой секции воронку с проточкой на внутренней поверхности под фиксатор патрубка и узел уплотнения в виде подвижной втулки с ушютнительными кольцами на ее наружной поверхности, от л tt ч а ющ е е с я тем, что, с целью исключения преждевременной стыковки секций обсадных колонн, оно снабжено установленной Между патрубком и кожухом над пружинным фи1ссатором втулкой, связанной с кожухом срезным элементом и выполненной в вахней части с конической пов ерхностью, а кожух для взаимодействия с ней имеет ответную коническую поверхность, причем патрубок выполнен с радиальными отверстиями для сообщения полости колонны с кольцевым пространством над втулкой.

Q&U8./

Фиг.З

Фиг.

Изобретение относится к технологической оснастке при креплении скважин. Цель - исключение преждевременной стыковки секций обсадных колонн. Для этого междупатрубком 3 и кожухом 4 над пружинным фиксатором 14 установлена втулка 16, связанная с кожухом 4 срезным элементом 19, и выполнена в верхней части с конической поверхностью. Кожух 4 для взаимодействия с последней имеет ответную коническую поверхность. Патрубок 3 выполнен с радиаль- ными отверстиями 20 для сообщения полости колонны с кольцевым пространством 21. Принудительное передвижение фик- сатора 14 с помощью втулки 16, установленной между патрубком 3 и кожухом 4, позволяет исключить преждевременную стыковку секций с расхаживанием или при обшивке в размере колонны. Использование данного устр-ва пoзвdляet сократить расходы добывающих предприятий на поддержание колонны в исправном состоянии. 4 ил.Ч|О Юg