Устройство для подвески потайных обсадных колонн Советский патент 1992 года по МПК E21B43/10 E21B33/14 

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

Известно устройство для подвески потайных обсадных колонн, включающее корпус с размещенными на нем плашками для подвески, пакерующий элемент, раструб, имеющий кольцевые конические проточки на внутренней поверхности и1 связанный срезными элементами с корпусом, и узел стопорения с коническими выступами, взаимодействующими с коническими кольцевыми

проточками раструба, предназначенный для удержания пакера в сжатом состоянии.

Однако в данном устройстве при снятии нагрузки с раструба последний имеет возможность перемещения вдоль корпуса вверх, и ввиду имеющегося люфта в кольцевых проточках раструба и конических выступов происходит разгерметизирование пакерного элемента.

Наиболее близкой к предлагаемой является уплотнительная заливочная муфта фир- мы Бейкер, размеры 4-1/2-9-5/8 изделие, № 200-50, включающая уплотни- тельный элемент (пакер), уплотнительную гильзу с кольцевыми канавками и наружную

(Ј

О

уплотнительную гильзу с размещенным в его проточке запорным кольцом.

Недостатком данной муфты является наличие обратного хода втулки, равного длине шага кольцевых канавок, после сбро- са давления, необходимого для деформации уплотняющего элемента, что подтверждают случаи газопроявлений на скважинах № 102, 107, 106 и 117 Тенгиз п/о Прикас- пийбурнефть.

Уменьшение длины шага кольцевых канавок не дает результата, так как это приводит к уменьшению глубины канавок, размеров запорного кольца и снижает возможность удержания пакера в сжатом состоянии. Другой недостаток - наличие обратного хода ра с- труба - аналогичен описанному выше устройству.

Цель изобретения - повышение надеж- ности работы устройства для подвески потайных обсадных колонн за счет уменьшения обратного хода раструба.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, включающем корпус с разме- щенными на нем плашками для подвески и пакерующим элементом, раструб, связанный срезными элементами с корпусом и имеющий кольцевые проточки на внутренней поверхности, и узел стопорения для удержания пакера в сжатом состоянии, последний выполнен в виде стопорных колец, размещенных в кольцевых проточках растру- ба.а корпус для взаимодействия со стопорными кольцами имеет ответные кольцевые канавки, причем расстояние между кольцевыми проточками раструба кратно отношению шага кольцевых канавок корпуса к количеству стопорных колец.

Отличием предлагаемого изобретения является установка расчетного количества стопорных колец в зависимости от необходимой величины обратного хода раструба, при этом расстояние между проточками в раструбе для установки стопорных колец должно быть кратно 1/п длины кольцевых канавок патрубка.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид, разрез; на фиг 2 - узел I на фиг. 1 (выносной элемент) после срабатывания уз- ла стопорения).

Устройство для подвески потайных обсадных колонн состоит из переводника 1, в нижней части которого устанавливается центратор 2 и левый переходник 3, снаб- женный шпонкой 4. Посредством шпонки и левой гайки 5 левый переходник соединяется с корпусом 6. Герметизация соединения левого переходника с корпусом осуществляется манжетой, расположенной на гайке 7. На левом переходнике размещена втулка

8, снабженная пазом под шпонку и выступами 9, перемещающимися в пазах корпуса. Между втулкой 8 и крышкой 10, навернутой на левый переходник, установлена пружина 11. Крышка 10 упирается в торец раструба 12 через втулку 13, закрепленную штифтами 14. В проточках раструба установлены стопорные кольца 15, взаимодействующие с кольцевыми канавками 16 корпуса и препятствующие ходу раструба от усилия деформации пакерного элемента 17, размещенного на корпусе при попадании одного из стопорных колец в ответные кольцевые канавки корпуса. Расстояние Lмежду проточками в раструбе для установки стопорных колец определяется по формуле

L-A.I.

где А - целое число;

Е- длина шага кольцевых канавок;

п - число стопорных колец, при этом максимальная длина обратного хода раструба равна

-1

т.е. при установке п стопорных колец максимальная длина обратного хода раструба уменьшается в п раз.

В транспортном положении раструб 12 удерживается на корпусе штифтами 18. С обеих сторон пакерного элемента 17 установлены экструзионные шайбы 19.

В корпусе 6 выполнены карманы 20, в которых размещаются плашки 21, соединенные с муфтой 22 тягами 23 и винтами 24. В муфте выполнена проточка 25 для размещения в ней свободного конца 26 фиксирующего элемента. К нижней части корпуса в резьбе присоединяется патрубок 27 со сквозными отверстиями 28, расположенными напротив проточки в муфте 22.

Патрубок 27 соединен в резьбе с ниппелем 29. Между последним и муфтой 22 на патрубке размещена пружина 30, находящаяся в сжатом состоянии.

В нижней части к левому переходнику в резьбе присоединена головка 31 с фиксирующими элементами 32, поджатыми пружиной 33. В проточке левого переходника с помощью штифтов 34 установлена подвижная втулка 35 с уплотнительной втулкой 36.

К нижней части подвижной втулки 35 штифтами 37 прикреплена подвесная пробка 38 с наконечником 39. Во внутренней проточке наконечника установлена втулка 40, удерживаемая штифтами 41.

Технологические операции по герметизации межтрубного пространства с применением устройства осуществляют следующим образом.

После подвески потайной колонны, закачки и про давки тампонажного раствора и получения сигнала Стоп производится герметизацию межтрубного пространства.

Для этого колонна бурильных труб разгружается до собственного веса. В дальнейшем при ходе вниз нагрузка от веса бурильной колонны через переводник 1, левый переходник 3, крышку 10, штифты 14 и втулку 13 передаётся на раструб 12, сжимающий после среза штифтов 18 пакерный элемент 17. При движении раструба относительно корпуса происходит последовательное срабатывание стопорных колец 15 при попадании их в кольцевые канавки 16 корпуса 6 до полного сжатия пакерного элемента.

При дальнейшем ходе вниз колонны бурильных труб происходит срез штифтов 14 и нагрузка на раструб не передается.

Максимальная длина обратного хода раструба от действия сжатого пакерного элемента в п раз меньше шага кольцевых канавок корпуса (при числе стопорных ко- лец п).V

Расчет числа стопорных колец и длины шага кольцевых канавок корпуса обеспечивает длину обратного хода раструба,-при которой не нарушается герметичность меж- трубного пространства после снятия нагрузки с раструба.

При креплении потайных колонн в малых межколонных зазорах, когда объем пакерного элемента ограничен его геометрическими размерами, существующие устройства аналогичного назначения обеспечивают герметичность межтрубного пространства только в том случае, если в момент полного сжатия пакерного элемента произошло срабатыва- ние узла стопорения. Только в этом случае обратный ход раструба минимален.

Предлагаемое устройство для подвески потайных обсадных колонн обеспечивает качественную герметизацию межтрубного пространства. Расчет и выбор шага кольцевых канавок и числа стопорных колец позволяет добиться минимальной длины обратного хода раструба, при которой не происходит разгерметизации межтрубного пространства.

Экономический эффект от применения устройства складывается из экономии времени и материальных средств на ликвидацию негерметичности межтрубного пространства.

Исправительные работы включают в себя наращивание потайной колонны с последующим ее цементированием.

Экономический эффект составляет 12000 руб. по одной скважине.

Формула изобретения

Устройство для подвески потайных обсадных колонн, включающее корпус с размещенными на нем плашками для подвески и пакерующим элементом, раструб, связанный срезными элементами с корпусом и имеющий кольцевые проточки на внутренней поверхности и узел стопорения для удержания пакера в сжатом состоянии, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет уменьшения обратного хода раструба, узел стопорения выполнен в виде стопорных колец, размещенных в кольцевых проточках раструба, а корпус для взаимодействия со стопорными кольцами имеет ответные кольцевые канавки, причем расстояние между кольцевыми проточками раструба4 кратно отношению шага кольцевых канавок корпуса к количеству стопорных колец.

Фиг.1

В

72

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для спуска, подвешивания и цементирования потайных колонн. Цель изобретения- повышение надежности работы за счет уменьшения обратного хода раструба. Устройство включает корпус с плашками и пакерующим элементом, раструб, имеющий кольцевые проточки и узел стопорения, выполненный в виде стопорных колец, размещаемых в кольцевых проточках раструба. На корпусе имеются кольцевые канавки для взаимодействия со стопорными кольцами, причем расстояние между кольцевыми проточками раструба для установки стопорных колец определяется по формуле -, мм, где А целое число; I- шаг кольцевых канавок, мм; п - число стопорных колец. Благодаря этому условию максимальная длина обратного хода раструба равна Ei -. Выбор шага кольцевых проточек раструба по приведенной зависимости позволяет добиться минимальной длины обратного хода раструба, при которой не происходит разгерметизация межтрубного пространства. 2 ил.

Редактор М.Петрова

Техред М.Моргентал

Заказ 593ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Фиг.2

Корректор И.Муска