Устройство для соединения секций обсадных колонн Советский патент 1992 года по МПК E21B17/08 

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин, в частности к технологической оснастке применяемой при спуске обсадных колонн секциями и их цементировании.

Известно устройство для соединения секций обсадных колонн, содержащее приемную воронку и соединительный патрубок со скребками и кольцами, защищенными кожухом.

Недостаток данного устройства в том, что стыковка производится за счет разгрузки верхней секции колонны и создаются неблагоприятные условия для работы обсадных труб, особенно в искривленных скважинах.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, включающее патрубок, установленный в нижней части верхней секции, воронку с упором и циркуляционными отверстиями, установленную в верхней части нижней секции, подвижный перекрыва- тель из легкодеформируемого материала с опорной втулкой в нижней части.

Однако стыковка секций производится за счет разгрузки верхней части колонны, что создает неблагоприятные условия для работы обсадных труб. При использовании известного устройства возникают сложности в работе на устье с цементировочным оборудованием,так как очень часто верхний конец обсадной трубы оказывается намного выше (5-6 м) уровня стола ротора. Отрегули J

сх а а

5

ровать положение верхнего конца обсадной трубы на устье скважины не предоставляется возможным, так как это связано с обеспечением необходимого технологического расположения стыковочных элементов внутри скважины.

Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства за счет обеспечения стыковки секций обсадной колонны перед цементированием верхней секции с возможностью манипуляции при этом по- следней и осуществления натяжения колонны труб после их цементирования.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, включающем патрубок, установленный в нижней части верхней секции, воронку с упором и циркуляционными отверстиями, установленную в верхней части нижней секции, подвижный перекрыватель из легкодеформируемого материала с опорной втулкой в нижней части, перекрыватель размещен в воронке под ее упором, опорная втулка выполнена с внутренней кольцевой выточкой, патрубок снабжен замковым механизмом, взаимодействующим с кольцевой выточкой опорной втулки, причем длина расточки воронки и длина патрубка принимаются равными средней длине обсадной трубы.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 -. схема расположения эле- ментов устройства в процессе цементирования; на фиг. 3 - то же, после натяжения верхней секции обсадных труб.

Устройство состоит (фиг. 1) из патрубка 1, на котором выполнена наружная круговая выточка 2 и размещен замковый механизм в виде шариков 3 и пружин 4. Замковый механизм закрыт кожухом 5, который закреплен штифтом 6 на патрубке 1. Воронка 7 содержит упор 8 и циркуляционные отвер- стия 9, которые закрыты перекрывателем 10. Верхняя часть перекрывателя 10 выполнена из легкодеформируемого материала (например, сплавы АДО, АД1 ГОСТ 1131-76 и др.), внутри которого размещен ограничи- тель 11 деформации (стальной стержень), а нижняя часть представляет собой опорную втулку, выполненную с внутренней кольцевой выточкой 12. Перекрыватель 10 зафиксирован в воронке 7 на срезных штифтах 13, Длины расточки 14 воронки 7 и патрубка 1 равны средней длине обсадной трубы (5-6 м). В верхней части воронка 7 имеет присоединительную резьбу 15.

Устройство для соединения секций обсадных колонн работает следующим обра- зом.

В скважину на колонне заливочных труб, присоединенных к резьбе 15, опуска- ют и цементируют по принятой технологии

нижнюю секцию вместе с воронкой 7 и расположенным внутри нее перекрывателем 10. Для того, чтобы циркуляционные отверстия 9 и часть воронки 7 выше этих отверстий не оказались зацементированными, в первую порцию тампонажного раствора вводят любой из известных замедлителей схватывания (например, НТФ, СВК), или после отсоединения колонны заливочных труб от воронки 7 их немного приподнимают и производят интенсивную промывку с целью вымыва тампонажного раствора из этой зоны. После поднятия колонны заливочных труб из скважины в нее опускают верхнюю секцию, оборудовав первую осадную трубу патрубком 1 с замковыми элементами 3 и 4 и кожухом 5. Допускают верхнюю секцию с промывкой и проверяют правильность захода патрубка 1 в воронку 7 по увеличению давления жидкости.

При правильной посадке производят разгрузку веса обсадной колонны на величину разрушения срезных штифтов 6. После среза штифтов 6 защитный кожух 5 остается на воронке 7, а патрубок 1 опускают дальше, пока шарик 3 под усилием пружины 4 не зайдет в кольцевую выточку 12 перекрывателя 10. Количество шариков должно быть достаточным, что устанавливают расчетным путем. Соединенные таким образом секции проверяют повышением давления жидкости.

После проверки производят разгрузку колонны на величину разрушения срезных штифтов 13 и дальнейшим движением патрубка 1 вниз открывают циркуляционные отверстия 9. При этом перекрыватель 10, соединенный с помощью шариков 3 с патрубком 1, перемещается вместе с последним вниз и выходит в расточку 14 воронки 7 (фиг. 2). Так как диаметр расточки 14 больше диаметра перекрывателя 10, то открывается канал для прохождения тампонажного раствора при цементировании верхней ступени. Спуск верхней секции производят до тех пор, пока труба на устье не установится на требуемом для удобства ведения работ уровне.

Этот процесс обеспечивается тем, что длины расточки 14 и патрубка 1 равны средней длине обсадной трубы, а значит, их взаимное расположение по высоте достигается просто. После открытия циркуляционных отверстий 9 производят промывку скважины и ее тампонирование по принятой технологии. Путь движения цементного раствора показан стрелкой на фиг. 2.

По окончании процесса цементирования производят натяжку верхней секции, поднимаясь вместе с патрубком 1 вверх,

перекрыватель 10 занимает исходное положение под упором 8 (фиг. 3). Создавая расчетное усилие натяжения колонны труб, верхняя часть перекрывателя 10 деформируется, заполняя циркуляционные отверстия 9 и наружную круговую выточку 2 патрубка 1, создавая дополнительное механическое соединение и надежно герметизируя стык-секций, При этом деформация верхней части перекрывателя 10 происходит до тех пор, пока ограничитель 11 дефор- мации не достигнет упора 8. Длина ограничителя 11 выбирается из того условия, что второй его конец должен находиться ниже уровня циркуляционных отверстий 9. Следовательно, объем деформируемой части перекрывателя 10 должен превышать суммарный объем заполняемых полостей и отверстий, что также устанавливается расчетным путем. Учитывая то, что устройство позволяет производить стыковку секций об- садной колонны натяжением верхней секции, обсадные трубы находятся в растянутом состоянии, что исключает их искусственный прогиб, а значит, улучшаются условия работы.

После цементирования колонну оставляют на ОЗЦ и дальнейшие работы проводят согласно утвержденному плану.

Таким образом, размещение в известном устройстве перекрывателя в воронке под ее упором, выполнение опорной втулки с внутренней кольцевой выточкой, снабжение патрубка замковым механизмом, взаимодействующим с кольцевой выточкой опорной втулки, и принятие длины расточки воронки и длины патрубка равными сред- ней длине обсадной трубы позволяют достичь повышения эффективности работы устройства.

Применение предлагаемого устройства улучшает условия работы обсадных труб за счет их натяжения и позволяет сэкономить

затраты материальных средств и времени, расходуемых на проведение исправительных работ, поскольку даже в аварийных ситуациях, т.е. при невозможности манипулирования верхней секцией после ее тампонирования, стыковка произведена и зона зацементирована. Кроме того, устройство обеспечивает удобство ведения работ на устье скважины с цементировочным оборудованием, что повышает производительность труда.

Формула изобретения

1.Устройство для соединения секций обсадных колонн, включающее патрубок, установленный в нижней части верхней секции, воронку с упором и циркуляционными отверстиями, установленную в верхней части нижней секции, подвижный перекрыватель из легкодеформируемого материала с опорной втулкой в нижней части, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы, оно снабжено установленным на патрубке замковым механизмом, опорная втулка выполнена с внутренней кольцевой выточкой для размещения последнего в рабочем положении, перекрыватель расположен под упором воронки, а последняя ниже перекрывателя вы- полнена с расточкой, причем длина расточки и длина патрубка равны средней длине обсадной трубы.

2.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что, с целью предупреждения преждевременного срабатывания замкового механизма, оно снабжено кожухом, расположенным на патрубке и перекрывающим замковый механизм.

3.Устройство п. 1,отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности герметизации, легкодеформируемая часть перекрывателя снабжена ограничителем деформации.

Изобретение относится к бурению, в частности к технологической оснастке при спуске обсадных колонн секциями. Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства. Устройство для соединения секций обсадных колонн, включающее патрубок верхней секции, воронку нижней секции и подвижный переключатель, часть которого выполнена из легкодеформируемого материала, имеет замковый механизм на патрубке, который может быть снабжен кожухом, а в воронке ниже перекрывателя выполнена расточка. Благодаря принятию длины последней равной средней длине обсадной трубы при цементировании работу на устье выполняют с высотой колонны над ротором, необходимой для удобства величины. Снабжение легкодеформируемой части перекрывателя ограничителями деформации позволяет избежать ее перенапряжения, что повышает эффективность работы устройства. 2 з. п. ф-лы, 3 ил,

8ФигЛ

V2f

7

П-j,