Устройство для подвески потайной обсадной колонны 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

Известна одинарная подвеска хвостовика модели ДАЕ фирмы Baker1 гидравлического действия, включающая как саму подвеску, так и гидравлический спускной инструмент модели KS

Для подключения плашек в движение (т.е. для освобождения плашек размещенных в карманах) используется дифференциальная насадка модели G (Baker oil tools Technical manual. Baker model DAE Simplex liner hanger, product № 263-02, № 266-03 № 200-50, uecember, 1985). Данное устройство предназначено для подвешивания потайных обсадных колонн в малых межколонных зазорах

Одинарная подвеска хвостовика состоит из системы одиночных плашек, установленных в карманах, удерживаемых в одной стороны пальцами, а с другой - пружинами корпуса с барабаном, распорного кольца и набивочного элемента (пакера)

О

сь со ел

Гидравлический спускной инструмент включает переходник с калибровочным кольцом (центратором), установочную гайку, узел пальцевого кольца и гидравлическую систему для освобождения плашек одинарной подвески.

Дифференциальная насадка состоит из седла, дроссельных клапанов, один из которых включается сбросовым шаром.

Для управления процессом цементирования применяются фиксирующие пробки.

Недостатками подвески являются:

1.Ненадежность включения плашечной системы путем создания избыточного внут- реннего.давления в потайной колонне, осуществляемого после сброса шара и закрытия дроссельного клапана.

Это вызвано тем, что через дроссельный клапан проходит весь объем бурового раствора, заполняющего потайную колонну в процессе восстановления его циркуляции, что приводит либо к размыву клапана, либо к его засорению.

В этом случае техническим руководством фирмы Baker предусматривается использовать механический спускной инструмент,

2.Значительная сложность устройства и обслуживания, включающего более 100 технологических операций и приемов при креплении скважины потайными колоннами.

Наиболее близким к предлагаемому. выбранному в качестве прототипа, является устройство для подвески потайных обсадных колонн, включающее корпус со сквозными прорезями; несущий ствол: установленную на нем подвижную втулку, узел разьединения с левой гайкой; размещенные на корпусе плашки, связанные с подпружиненной втулкой; замок, в виде рычагов, размещенных на осях в прорезях несущего ствола; пакерным элементом размещенным на корпусе и герметизирующим межтрубное пространство при создании нагрузки на раструб.

Недостатком данного устройства является то, что для освобождения механизма привода плашек необходимо развернуть рычаг замка внутри прорези корпуса вокруг оси .крепления рычага.

Это возможно только при очень точной сборке извлекаемой части устройства с подвешиваемой после наворота последней на первую в резьбе левой гайки. При дальнейшей сборке: (установка втулки, пружины, муфты, нижнегЪ патрубка и подвесной пробки) положение рычага относительно прорези визуально не контролируется, возможно их смещение, поворот рычага относительно оси внутри прорези станет невозможным . Механизм привода плашек при этом не сработает и станет невозможным осуществить подвеску потайной колонны

Целью изобретения является повышение надежности работы подвески потайной колонны при малых межколонных зазорах. Указанная цель достигается тем, что устройство, включающее левый переходник с

0 радиальными каналами, связанную с ним срезными элементами подвижную втулку. корпус с плашками, связанными с подпружиненной муфтой и узел разьединения, содержащий фиксирующий элемент

5 связанный одним концом с левым переходником и размещенный свободным концом в проточке муфты, совмещенной с радиальным отверстием корпуса, отличающееся тем. что оно снабжено жестко связанным с

0 подвижной втулкой уплотнительной втулкой с хвостовиком в верхней части, установленной под узлом фиксации с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса, причем хвостовик в исходном

5 положении имеет возможность взаимодействия с фиксирующим элементом, а последний подпружинен относительно левого переходника.

Существенными отличиями заявляемо0 го объекта изобретения от аналога и прототипа являются:

новая совокупность деталей - фиксирующий элемент с пружиной узла разьединения, уплотнительная втулка с хвостовиком.

5 наличие связи между деталями - совместное перемещение подвижной втулки и уплотнительной втулки с хвостовиком взаимодействие нижней части подпружиненного фиксирующего элемента с поверх0 ностью хвостовика уплотнительной втулки На фиг. 1 изображен общий вид устройства в разрезе; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг 3 - узел I фиг 1 после срабатывания.

5 Устройство для подвески потайной обсадной колонны состоит из переводника 1 в нижней части которого устанавливается центратор 2 и левый переходник 3. снабженный шпонкой 4. Посредством шпонки и

0 левой гайки 5 левый переходник соединяется с корпусом 6. Герметизация соединения левого переходника с корпусом осуществляется манжетой, расположенной на гайке 7. закрепленной в резьбе на левом переходни5 ке. На левом переходнике размещена втулка 8. снабженная пазом под шпонку и выступами 9. перемещающимися в пазах 10 корпуса. Между втулкой 8 и крышкой 11 навернутой на левый переходник установлена пружина 12 Крышка 11 упирается в

торец раструба 13 через втулку 14. закрепленную штифтами 15. В проточках раструба установлены стопорные кольца 16, взаимодействующие с кольцевыми канавками 17 корпуса и препятствующие обратному ходу раструба от усилия деформации пакерного элемента 18, размещенного на корпусе.

В транспортном положении раструб 13 удерживается на корпусе штифтами 19. С обеих сторон пакерного элемента 18 устанавливаются экструзионные шайбы 20.

В корпусе б выполнены карманы 21, в которых размещаются плашки 22, соединенные с муфтой 23 тягами 24 и винтами 25 и 26. В муфте 23 выполнена проточка 27 для размещения в ней свободного конца фиксирующего элемента. К нижней части корпуса в резьбе присоединен патрубок 28, имеющий сквозные отверстия 29, расположенные напротив проточки в муфте 23

Патрубок 28 соединен в резьбе с нипп е- лем 30. Между ниппелем и муфтой 23 на патрубке размещена пружина 31. находящаяся в сжатом состоянии с упором в торцы 32 и 33.

В нижней части к левому переходнику в резьбе присоединена головка 34. в боковые отверстия которой вворачиваются стаканы 35 для размещения в них фиксирующих элементов 36, поджатых пружиной 37. В проточке левого переходника с помощью штифтов 38 установлена подвижная втулка 39, имеющая возможность смещения, после среза штифтов 38 до посадки выступа 40 подвижной втулки 39 на упор 41 головки 34. для открытия радиальных каналов 42 в левом переходнике.

Герметизация места соединения левого переходника 3 и подвижной втулки 39 осуществляется уплотнительными кольцами 43. На подвижной втулке в резьбе установлена уплотнительная втулка 44. выполненная в виде поршня, герметизирующего пространство между, патрубком 28 и подвижной втулкой 39 с помощью манжеты 45 и уплотнительного кольца 46. В транспортном положении нижняя часть фиксирующего элемента, выполненная в виде сферы, опирается на цилиндрическую поверхность 47, а после смещения подвижной втулки 39 - на цилиндрическую поверхность 48 хвостовика 49. Разность диаметров указанных поверхностей должна обеспечивать выход свободного конца фиксирующего элемента из проточки 27 в муфте 23.

К нижней части подвижной втулки 39 штифтами 50 закреплена подвижная пробка 51 с наконечником 52. На наконечнике установлено разрезное кольцо 53. а во внутренней проточке - втулка 54 удерживаемая

штифтами 55. В наконечнике 52 выполнены боковые сквозные отверстия 56 для циркуляции буровогодаствора.

Технологические операции по подвеске и цементированию потайной колонны с применением устройства осуществляются в следующей последовательности.

После допуска потайной колонны до забоя восстанавливается циркуляция бурового раствора и скважина промывается Затем в бурильные трубы сбрасывается шар, который, пройдя по бурильным трубам, садится во втулку 54 подвесной пробки. Под действием давления срезаются штифты 38 и начинается совместное движение вниз подвижной втулки 39 с уплотнительной втулкой 44 до упора выступа 40 подвижной втулки 39 в торец 41 головки 34. При смещении уплотнительной втулки 44 под деиствием пружины 37 происходит перемещение сферической части фиксирующего элемента 36 с цилиндрической поверхности 47 на цилиндрическую поверхность 48 хвостовика 49. Происходит выталкивание верхней части

фиксирующего элемента 36 из проточки муфты 23, давая возможность смещения муфте до зацепления плашек с внутренней поверхностью промежуточной колонны, под действием сжатой пружины 31.

При смещении подвижной втулки 39

происходит также и открытие отверстий 42 в левом переходнике 3, что создает дополнительное усилие от давления для перемещения муфты и плашек, повышая

надежность работы привода плашек.

Дальнейшее увеличение давления приведет к срезу штифтов 55. смещению втулки 54 с шаром вниз и открытию отверстий 56 в наконечнике 52 для циркуляции бурового

раствора.

Для подвешивания потайной колонны необходима разгрузка части веса потайной колонны, которая осуществляется с устья скважины через колонну бурильных труб

При этом плашки врезаются во внутреннюю поверхность трубы промежуточной колонны, причем глубина врезки плашек ,гтем больше, чем больше разгружен вес потайной колонны. Совместное перемещение

плашек и ввод их в зацепление обеспечивает центрирование устройства в стволе и равномерное распределение нагрузки на промежуточную колонну.

После подвешивания потайной колонны в скважину закачивается буферная жидкость и необходимый объем тампонажного раствора, вслед за которым из цементировочной головки пускается продавочная пробка

Пройдя по колонне бурильных труб, продавочная пробка заходит в седло подвесной пробки 51. При повышении давления срезаются штифты 50 и продавочная пробка совместно с подвесной пробкой 51 перемещаются по потайной колонне до кольца Стоп или обратного клапана. Получение сигнала Стоп свидетельствует о вытеснении тампонажного раствора из потайной колонны в затрубное пространство.

Устройство для подвески потайных обсадных колонн обеспечивает качественную подвеску, цементирование и герметизацию межтрубного пространства. Из-за неуправляемости указанных процессов в существующих устройствах, обеспечивающих подвешивание потайных колонн на цементном камне, а не на плашках, качество крепления потайных колонн в малых межколонных зазорах низкое, тампонажный раствор не поднимается на всю длину потайной колонны, верхняя часть остается свободной, что приводит к исправительным цементированиям или к наращиванию потайной колонны дополнительной секции с последующим ее цементированием. Это приводит к дополнительным затратам времени и материальных средств на проведение указанных работ.

Все указанные недостатки существующих технических средств исключает предлагаемое устройство.

Экономический эффект от применения устройства складывается из стоимости обсадных труб, цемента, проведения работ по цементированию, от затрат времени на про- стой скважины и на проведение необходимых исправительных работ.

Формула изобретения

Устройство для подвески потайной обсадной колонны, включающее левый переходник с радикальными каналами, связанную с ним средними элементами подвижную втулку, корпус с плашками, связанными с подпружиненной муфтой, и узел разъединения, содержащий фиксирующий элемент, связанный одним концом с левым переходником и размещенный свободным концом в проточке муфты, совмещенной с

радиальным отверстием корпуса, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы оно снабжено жестко связанной с подвижной втулкой уплотни- тельной втулкой с хвостовиком в верхней

части, установленной под углом фиксации с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса, причем хвостовик в исходном положении имеет возможность взаимодействия с фиксирующим элементом, а последний подпружинен относительно левого переводника.

SL

A.

&v.f

Фягг.

1740635

(О

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для спуска, подвешивания и цементирования потайных колонн. Цель изобретения - повышение надежности работы подвески потайной колонны. Устройство включает корпус с плашками для подвески в предыдущей колонне левый переходник с радиальными каналами и подвижную втулку Плашки связаны с подпружиненной муфтой приводящей их в рабочее положение Устройство снабжено жестко связанной с подвижной втулкой уплотни- тельной втулкой с хвостовиком в верхней части, которая выполнена в виде поршня герметизирующего пространства между патрубком и подвижной втулкой с помощью уплотнительных колец. Муфта удерживается фиксирующим элементом, который одной стороной опирается на цилиндрическую поверхность хвостовика, а другая сторона входя в проточку муфты, удерживает ее в транспортном положении После смещения подвижной втулки осуществляется освобождение зафиксированной муфты, которая под действием пружины сдвигает плашки до зацепления их с предыдущей колонной Благодаря герметичной установке уплотни- тельной втулки появляется возможность создания дополнительного усилия для перемещения плашек, что повышает надежность подвески потайной колонны. 3 ил