Устройство для подвески и герметизации потайной обсадной колонны Советский патент 1992 года по МПК E21B33/14 E21B33/12 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено при креплении нефтяных и газовых скважин потайными обсадными колоннами.

Известно устройство для подвески потайной обсадной колонны, включающее цилиндрический корпус с радиальными отверстиями, разъединитель с отверстиями, совмещенными с отверстиями корпуса, разделительную пробку, установленную на разъединителе с возможностью перекрытия отверстий на разъединителе, кольцевой поршень, кожух и зафиксированные на корпусе шлипсы.

Известно также устройство для подвески потайной обсадной колонны включающее цилиндрический корпус с радиальными отверстиями закрепленную на корпусе конусообразную муфту, кожух и поршень, соединенный планками с клиновидными плашками

Недостатки известных устройств заключается в отсутствии узла герметизации межколонного пространства и невозможности применения устройств при малых межколонных зазорах (менее 30 мм). В известных устройствам плашки (шлипсы) расположены или на конической проточке корпуса устройства, или на конической поверхности жестко закрепленной конусообразной муфты что при малых межколонных зазорах при спуске потайной колонны приводит к нарушению фиксации плашек (шлипсов) и может привеXJ

- О О

СА) О

CTI/S к аварии. В наибольшей степени нару- шемие фиксации плашек (шлипсов) может возникнуть при применении в предыдущей обсадной колонне обсадных труб разного диаметра или со стенками разной толщины.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для подвески и герметизации потайной обсадной колонны, включающее посадочный ниппель, устанавливаемый Б башмаке предыдущей колонны, подвесную муфту, направляющий патрубок, плашку, пластинчатую пружину, уплотнение, две соединенные срезным элементом втулки, концентрично размещенные между уплотнителем и плашкой, причем одна из них(распорная) жестко связана с направляющим патрубком, а вторая (опорная) установлена с возможностью взаимодействия с уплотнителем.

При спуске потайной колонны с известным устройством плашка пластинчатой пружиной прижимается к внутренней стенке предыдущей колонны и, когда плашка устанавливается против посадочного ниппеля, расположенного в башмаке предыдущей колонны, она своими выступами входит в пазы ниппеля и поджимается пластинчатой пружиной. После производства цементировочных работ при последующем движении потайной колонны вниз опорная втулка опирается на плашку, шпилька срезается и распорная втулка, жестко скрепленная с направляющим патрубком, движется вместе с ним вниз до тех пор, пока упорный цилиндрический выступ распорной втулки не сядет в выступ опорной втулки, при этом подвесная муфта, перемещаясь вниз, сжимает уплотнение и герметизирует межтрубное пространство.

Однако для применения этого устройства требуется установка на вполне определенной глубине посадочного ниппеля в предыдущей обсадной колонне.

При незначительном недопуске потайной колонны до проектной глубины осуществить подвеску невозможно, невозможно при этом обеспечить и герметизацию межколонного кольцевого пространства.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение надежности работы устройства за счет предотвращения преждевременного срабатывания узла подвески при минимальных межколонных зазорах

Указанная цель достигается тем. что в устройстве для подвески и герметизации потайной обсадной колонны, включающем корпус с уплотнительным элементом на наружной поверхности, расположенную под уплотнительным элементом опорную втулку, связанную срезным элементом с корпусом, и установленный под опорной втулкой узел подвески, опорная втулка выполнена конусообразной, а узел подвески - в виде

кожуха с конической расточкой в верхней части, образующего с корпусом кольцевую полость, и установленного в последней кольцевого поршня и клиновидных плашек, связанных с ним упругими цанговыми кон0 солями, причем клиновидные плашки имеют наружные конические поверхности для взаимодействия с конической поверхностью кожуха в исходном положении устройства и внутреннюю коническую поверхность

5 для взаимодействия с конической поверхностью конусообразной опорной втулки в рабочем положении устройства.

Такое выполнение устройства позволяет уменьшить габариты узла подвески, иск0 лючить контакт клиновидных плашек при спуске потайной колонны со стенками предыдущей, а следовательно, исключить при этом преждевременное расклинивание ими конусообразной опорной втулки при умень5 шенных межколонных зазорах

Герметизация кольцевого межколонного пространства обеспечивается при движении колонны труб с корпусом вниз сжатием уплотнительного элемента нормированной

0 нагрузкой, меньшей веса потайной колонны, что исключает выдавливание уплотни- тельных элементов из герметизированного межколонного пространства.

Нормируемая нагрузка, зависящая от

5 размеров межколонного пространства, регулируется ограничением длины хода при посадке друг на друга выступов конусообразной опорной втулки и корпуса

Подвеска осуществляется в любом мес0 те предыдущей колонны

В исходном положении в момент спуска устройства в скважину клиновидные плашки находятся вне контакта с конусообразной опорной втулкой, охватывают корпус по

5 всему его периметру, что увеличивает общую полезную площадь плашек, а следовательно, при полной разгрузке потайной колонны на клиновидные плашки снижается удельная контактная нагрузка на стенки

0 предыдущей колонны.

На фиг 1 изображено предлагаемое устройство в момент спуска обсадной колонны в скважину, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1: на фиг. 3 - устройство после подвески

5 потайной колонны на клиновидных плашках в предыдущей обсадной колонне.

Устройство для подвески и герметизации потайной обсадной колонны имеет корпус 1. на концах которого выполнены резьбы для присоединения разъединительного переводника 2 и кожуха 3, с выступом 4 и радиальным отверстием 5.

К разъединительному переводнику присоединяется разъединитель (резьбовой или безрезьбовой) с нижней продавочной пробкой (не показаны), служащий для спуска по- тайной обсадной колонны. Кожух заканчивается резьбой для привинчивания устройства к верхней трубе потайной обсадной колонны. Относительно корпуса кон- центрично установлены уплотнительные элементы 6, разделенные фигурным металлическим кольцом 7 и опирающиеся через опорное кольцо 8 на выступ корпуса и конусообразную опорную втулку 9. служащие для герметизации заколонного пространства после цементирования потайной колон- ны. Конусообразная опорная втулка находится в зацеплении с корпусом по направляющей призматической шпонке 10 и зафиксирована срезными штифтами 11.

Шпоночное соединение предназначено для стопорения корпуса относительно конусообразной опорной втулки после подвески потайной колонны в предыдущей для облегчения освобождения разъединителя от потайной колонны при ее относительно малом весе (предупреждение проворачивания потайной колонны при применении резьбового разъединителя)

В конусообразной опорной втулке имеется разгрузочное отверстие 12 В кожухе установлен кольцевой поршень 13, переходящий через упругие цанговые консоли 14 к клиновидным плашкам 15. Поршень фиксируется срезным штифтом 16 и гер метизиру- ется упругими кольцевыми уплотнениями 17.

Устройство работает следующим образом.

На верхнюю трубу потайной обсадной колонны навинчивают предлагаемое устройство, соединяют через разъединитель с прикрепленной к нему нижней секцией составной разделительной пробки (не показана) с бурильными трубами, спускают потайную колонну до проектной глубины.

В бурильные трубы закачивают расчетный объем тампонажного раствора за ним пускают верхнюю разделительную пробку. После продавливания тампонажного раствора, посадки разделительной пробки на упорное кольцо (не показано) и получения сигнала Стоп в обсадной колонне повышают давление. Внутриколонное давление жидкости через отверстие 5 передается на кольцевой поршень 13. При достижении расчетной величины избыточного давления срезается штифт 16 (фиг 2), кольцевой поршень 13 вместе с упругими цанговыми консолями 14 и клиновидными плашками 15 смещается вверх. Упругие консоли выводят плашки к стенке предыдущей колонны, и при продолжающемся движении поршня

вверх клиновидные плашки распираются между конусообразной опорной втулкой 9 и стенками предыдущей обсадной колонны.

Одновременно с этим колонну труб подают вниз и обеспечивают подвеску потай0 ной колонны на клиновидных плашках. При этом под весом потайной обсадной колонны срезаются штифты 11, корпус вместе с колонной перемещается вниз, потайную колонну разгружают на ее полный вес и

5 нагрузка от части веса колонны передается на уплотнительный элемент 6

Межколонное пространство герметизируется. Сбрасывают давление и освобождают разъединитель от потайной колонны,

0 осуществляют промывку и поднимают бурильные трубы.

Технико-экономическая эффективность заключается в снижении материальных затрат, связанных с борьбой с заколонными

5 проявлениями или поглощениями после цементирования потайных обсадных колонн, за счет надежной подвески колонны и герметизации межколонного пространства, исключении дополнительных затрат времени

0 на работу буровой установки, прокат оборудования, на ожидание затвердевания цемента.

Формула изобретения Устройство для подвески и герметиза5 ции потайной обсадной колонны, включающее корпус с уплотнительным элементом на наружной поверхности, расположенную под уплотнительным элементом опорную втулку, связанную срезным элементом с

0 корпусом, и установленный под опорной втулкой узел подвески, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения надежности работы за счет предотвращения

5 преждевременного срабатывания, опорная втулка со стороны нижнего торца выполнена конусообразной, а узел подвески - в виде кожуха с конической расточкой в верхней части, образующего с корпусом кольцевую

0 полость, и установленного в последней кольцевого поршня и клиновидных плашек связанных с ним упругими-цанговыми консолями, причем клиновидные плашки имеют наружные конические поверхности для

5 взаимодействия с конической поверхностью кожуха в исходном положении устройства и внутреннюю коническую поверхность для взаимодействия с конической поверхностью опорной втулки в рабочем положении устройства

А- А

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено при креплении скважин. Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение надежности работы за счет предотвращения преждевременного срабатывания Устройство состоит из корпуса с уплотнительными элементами и узла подвески Последний выполнен в виде кожуха с конической расточкой в верхней части, образующего с корпусом кольцевую полость, в которой установлен приводящий в движение клиновидные плашки кольц евой поршень Клиновидные плашки имеют на наружной и внутренней сторонах конические поверхности. Под определенным давлением поршень смещает вверх клиновидные плашки, они распираются между конической поверхностью опорной втулки и стенками предыдущей обсадной колонны. Одновременно с этим колонну труб подают вниз и обеспечивают подвеску потайной колонны. При этом срезается штифт и корпус перемещается с колонной вниз, благодаря чему уплотни- тельные элементы расширяются и осуществляется герметизация межколонного пространства 3 ил (Л С

Фие. i

Ms

фаг.З .

Составитель В.Дмитриев Редактор М.ЦиткинэТехред М.МоргенталКорректор А.Ворович