Оборудование для отсоединения и повторного соединения колонны труб с пакером Советский патент 1992 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для отсоединения и повторного соединения колонны труб с пакером.

Известно оборудование для отсоединения и повторного соединения колонны труб с пакером, в состав которого входит разъединитель колонны, содержащий захваты, цангу, уплотнительные манжеты, извлекавмую часть и оставляемую в скважине часть, внутри которой устанавливается глухая пробка, содержащая уравнительный клапан, ловильную головку, корпус, уплотни- тельные манжеты, шток для соединения с посадочным инструментом, содержащим сердечник, пружину, корпус и срезные винты.

Известно также оборудование для отсоединения и повторного соединения колонны труб с пакером, в состав которого входит разъединитель колонны, содержащий захваты, уплотнительные манжеты, извлекаемую часть и оставляемую в скважине часть, внутри которой устанавливается глухая пробка, содержащая корпус, уплотнительные манжеты, уравнительный клапан, ловильную головку, шток для соединения с посадочным инструментом, содержащим сердечник, пружину, корпус и срезные винты.

Каждая составная часть этого оборудования имеет следующие недостатки.

Извлекаемая часть разъединителя колонны может отсоединиться от пакера только путем вращения колонны труб, которое нежелательно, в глубоких и наклонно искривленных скважинах почти невозможно. Кроме того, вращение колонны труб требует установки на устье вспомогательного оборудования типа ротор. Глухая пробка этих комплектов при посадке и извлечении не взаимодействует с извлекаемой частью разъединителя колонны, а именно посадка и извлечение глухой пробки не являются надежной информацией об отсоединении и повторном соединении колонны труб. Посадочный инструмент, входящий в состав этого оборудования, металлоемок, имеет сложную конструкцию и освобождение его от глухой пробки не является информацией о полной и надежной посадке глухой пробки, поскольку посадочный инструмент может отсоединиться от глухой пробки при заклинивании последнего во время транспортировки его по колонне труб и внутри оставшейся части разъединителя колонны.

Известно также оборудование для отсоединения и повторного соединения колонны труб от пакера, в состав которого входит разъединитель колонны, содержащий захваты, уплотнительные манжеты, гильзу, извлекаемую часть и оставляемую в скважине часть, внутри которой устанавливается глухая пробка, содержащая корпус, уплотнительные манжеты, ловильную головку, уравнительный клапан и шток для соединения с посадочным инструментом, содержащий сердечник, пружину, корпус и срезные винты.

Составные части этого оборудования также имеют некоторые недостатки.

Несмотря на то, что отсоединение и повторное соединение разъединителя колонны осуществляются без вращения колонны труб, информация об этих процессах на поверхности также может быть неточной и требует дополнительной проверки. Соединение путем натяга колонны труб наверх

0 может привести к срыву пакера. Кроме того, такая проверка требует демонтажа устья, повторного монтажа и др. дополнительных сложных работ. В известной конструкции разъединителя колонны посадка и извлече5 ние глухой пробки также не является информацией об отсоединении и повторном соединении колонны труб с пакером, а освобождение посадочного инструмента от глухой пробки не является надежной инфор0 мацией о завершении ее посадки, поскольку пружина, удерживаемая корпус в нижнем положении, может не дать освобождения последнего от ловильной головки глухой пробки.

5 Наиболее близким к предлагаемому является оборудование для отсоединения и повторного соединения колонны труб с пакером, содержащий разъединитель колонны с глухой пробкой.

0 Известные разъединитель колонны и глухая пробка имеют следующие недостатки.

Подпружиненная втулка, удерживающая захваты, при помощи которых соединя5 ются извлекаемая и оставляемая в скважине части разъединителя колонны, перемещается вниз глухой пробкой при ее посадке путем нанесения ударов вниз, которые поглощает пружина, играя роль амортизато0 ра. Исходя из этого, посадка осложняется и часто становится невозможной. Кроме того, при извлечении глухой пробки пружина должна обязательно возвращать втулку в верхнее положение, чтобы вновь зафиксировать

5 через захваты соединение двух частей, разъединителя колонны. Однако из-за возможности забивания кольцевых пространств и остаточной деформации пружин втулка не всегда возвращается в исходное положе0 ние, вследствие чего извлечение глухой пробки может являться неточной информацией о соединении колонны труб с пакером и привести к непредвиденным осложнениям. В связи с этим она ненадежна в работе.

5 Кроме того, глухая, пробка имеет сложную конструкцию и из-за значительного высту- пания ее штока над ловильной головкой затрудняется повторное залавливание при извлечении. Ее посадочной инструмент так- же имеет изложенные недостатки и освобождение его от глухой пробки не является информацией на поверхности о надежной посадке глухой пробки.

Целью изобретения является повышение надежности работы оборудования за счет получения более достоверной информации на поверхности об отсоединении и повторном соединении колонны труб с па- кером.

Для этого оборудование для отсоединения и повторного соединения колонны труб с пакером, включающее извлекаемую часть, состоящую .из корпуса с переводником для соединения с колонной труб, уплотнения на внутренней поверхности корпуса и цанги для передачи крутящего момента пакеру, оставляемую часть, состоящую из ствола с окнами, жестко связанного с ним штока для связи с пакером и захватов, установленных в окнах ствола для фиксации извлекаемой и оставляемой частей оборудования, и глухую пробку, состоящую из корпуса с циркуляционным клапаном и уплотнительным элементом, установленного внутри корпуса с возможностью осевого перемещения штока с головкой, связанной фиксатором с посадочным инструментом, концентрично установленных относительно штока и связанных между собой опоры с ловитель- ной головкой и кожуха, и стопора для фиксации глухой пробки относительно штока оставляемой части, снабжено наружной и внутренней цангами, концентрично установленными соответственно на наружной и внутренней поверхностях штока оставляемой части с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с захватами в крайнем верхнем положении цанг, при этом кожух глухой пробки на наружной поверхности и корпус извлекаемой части на внутренней поверхности выполнены с буртами, взаимодействующими соответственно с внутренней цангой при посадке и извлечении глухой пробки и с наружной цангой при отсоединении и повторном соединении извлекаемой части, и имеют кольцевые проточки под буртами для размещения внутренней и наружной цанг в их крайнем нижем положении. Кроме того, оно снабжено срезным элементом, установленным на головке глухой пробки для ее дополнительной фиксации с посадочным инструментом.

На фиг. 1 показан разъединитель колонны, который соответствует положению, занимаемому им в скважине после установки пакера, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - извлекаемая часть разъединителя колонны; на фиг.5 - оставляемая часть разъединителя колонны, положение внутри нее

подвижной цанги и глухой пробки, а также положение наружной подвижной цанги; на фиг.6 - положение извлекаемой части разъединителя колонны и наружной подвижной

цанги после спуска извлекаемой части до упора в оставляемую часть разъединителя колонны; на фиг.7 - глухая пробка и положение ее уравнительного клапана в процессе посадки, общий вид; на фиг.8-сечение В-В

0 на фиг.7; на фиг,9 - сечение Г-Г на фиг.7; на фиг; 10 - сечение Д-Д на фиг.7; на фиг.11 - посадочный инструмент до соединения его со штоком глухой пробки, общий вид; на фиг. 12 - сечение Е-Е на фиг.11; на фиг. 13 5 сечение Ж-Ж на фиг. 11; на фиг. 14 - соединение посадочного инструмента и глухой пробки, которое соответствует их совместному транспортному положению и положение при посадке глухой пробки; на фиг. 15 0 положение посадочного инструмента, подвижной цанги и глухой пробки внутри оставляемой части разъединителя колонны в конце процесса посадки глухой пробки. Разъединитель колонны состоит из

5 ствола 1, внутри которого размещена подвижная цанга 2, верхнее положение которой фиксируется перьями а в канавке б ствола 1.

Со стволом 1 снизу соединяется шток 3,

0 внутри которого имеется полированная поверхность в под уплотнительные манжеты и канавки г под захваты глухой пробки. Шток 3 на наружной поверхности также имеет полированную поверхность д под

5 уплотнительные манжеты 4, размещенные внутри корпуса 5 и удерживаемые гайкой 6, защищенной против самоотворачивания винтами 7. На поверхности гайки 6 насквозь профрезерованы окна е под лепестки цан0 ги 8, которые размещены в пазах ж имеющихся на наружной поверхности штока 3.

На наружной поверхности ствола 1 установлена наружная цанга 9, верхнее положение которой фиксируется кольцевой

5 канавкой д, имеющейся на ее наружной поверхности.

Внутри корпуса 5 имеется расточка и под захваты 10, размещенные в окнах к ствола 1. Диаметральное перемещение за0 хватов 10 наружу ограничивается поверхностью и корпуса 5, а внутрь - внутренней цангой 2.

Сборка извлекаемой части разъединителя колонны прбизв 6дится по фиг.4, а

5 оставляемой части - по фиг.5. После выталкивания извлекаемой части к наружу оставляемой части до упора кожуха в ствол 1 (см. фиг,6) глухая пробка извлекается и обе части при помощи захватов 10 надежно соединяются.

Снизу на шток 3 навинчен патрубок 11 для соединения разъединителя колонны с пакером. В случае прихвата пакера или скважинного оборудования в целом во время спускоподъемных операций необходимо вращением колонны подъемных труб передать пакеру определенный крутящий момент, что обеспечивается при помощи цанги 8.

Глухая пробка состоит из корпуса 12, внутри которого размещен уравнительный клапан 13, соединенный со штоком 14, имеющим на верхнем конце канавку л под захваты и канавку м под срезные винты посадочного инструмента.

На наружной поверхности корпуса 12 установлен комплект уплотнительных манжет 15, удерживаемый переводником 16, на поверхности которого имеется отверстие н для циркуляции жидкости при посадке и выравнивании давления под и над глухой пробкой перед ее извлечением.

К переводнику 16 сверху присоединен кожух 17, имеющий сквозные окна с под захваты 18 и пазы п под ловильную головку 19.

Внутри кожуха 17 размещена опора 20, которая сверху соединена с ловильной головкой 19, а снизу - с кожухом 17 пружинным кольцом 21. На наружной поверхности опоры 20 имеется выступ р и канавка с, предназначенные соответственно для фиксации в канавке г разъединителя колонны и освобождения стопоров.

На наружной поверхности кожуха 17 имеется бурт 22 и кольцевая проточка 23, которые соответственно предназначены для передвижения вниз и размещения цанги 2 в процессе установки глухой пробки.

Посадочный инструмент состоит из сердечника 24, на нижнем конце которого имеется расточка у под головку штока глухой пробки.

Сердечник 24 на наружной поверхности имеет кольцевую канавку ф под срезные винты 25, окна х под захваты 26 и резьбовые отверстия под срезные винты 27.

Кроме указанного, на наружной поверхности сердечника 24 имеется кольцевая проточка э под пружинное кольцо 28, которое предназначено для фиксации корпуса 29 с опорой 30 в крайних положениях.

Работа изобретения осуществляется следующим образом.

В случае необходимости отсоединения колонны труб от пакера посадочный инструмент соединяется с глухой пробкой, спускается в скважину до остановки внутри оставляемой части разъединителя колонны, которая происходит при контакте комплекта уплотнительных манжет 15 глухой пробки с полированной поверхностью в штока 3 разъединителя колонны. При этом кожух 17 глухой пробки также контактирует с верхним торцом подвижной цанги 2 разъединителя колонны.

После этого производят удары при помощи механического ясса канатной техники и начинается движение вниз глухой пробки,

0 которая в свою очередь вынуждает передвигаться вниз цангу 2 благодаря сжатию лепестков до упора в кожух 17 глухой пробки.

После определенного выталкивания глухой пробки внутрь штока 3 разъедините5 ля колонны ловильная головка 19 глухой пробки входит в контакт с верхним торцом ствола 1 разъединителя колонны, вследствие чего последующие удары заставляют одновременно двигаться глухую пробку вниз

0 внутри штока 3, а ловильную головку 19 глухой пробки наверх.

При этом последняя контактирует с опорой посадочного инструмента, что способствует срезу винтов 25, движению наверх

5 опоры 30. При движении наверх ловильная головка 19 глухой пробки двигается наверх одновременно с опорой 20, которая заставляет захваты 18 войти внутрь канавки г штока 3 разъединителя колонны и тем са0 мым надежно фиксируется.

Движение подвижной цанги 2 в этом процессе освобождает захваты 10, соединяющие две части разъединителя колонны, а движение опоры 30 посадочного инстру5 мента наверх приводит к освобождению захватов 26, тем самым обе части приходят в состояние готовности для отсоединения соответственно от пакера и от глухой пробки. Далее производят удары наверх.

0 При этом благодаря соединению сердечника 24 посадочного инструмента со штоком 14 глухой пробки при помощи срезных винтов 27 до их среза уравнительный клапан 13 глухой пробки закрывается (см.

5 рис.3 и 8), далее срезаются винты 27 и посадочный инструмент извлекается.

Из описанного процесса ясно, что, если глухая пробка во время спуска в скважину не войдет внутрь штока 3 разъединителя

0 колонны и кожух 17 глухой пробки не будет контактировать с подвижной цангой 2 разъединителя колонны, никакого движения последнего не будет и при этом будет невозможным освобождение захватов 10.

5 При этом ловильная головка 19 глухой пробки не будет контактировать со стволом 1 разъединителя колонны и не будет движения наверх ловильной головки 19 глухой пробки, не произойдет среза винтов 25 и не будут освобождаться захваты 26.

Тем самым при нанесении ударов наверх из-за отсутствия фиксации глухой пробки внутри штока 3 разъединителя колонны при извлечении наверх посадочного инструмента также извлечется и глухая пробка.

Таким образом, извлечение посадочного инструмента является надежной информацией на поверхности о надежной фиксации глухой пробки внутри оставляемой в скважине части разъединителя колонны и о закрытии уравнительного клапана глухой пробки.

После оставления глухой пробки в скважине производится замена скважинной среды на более тяжелую жидкость (например, раствор хлористого кальция и др.). Наличие глухой пробки предотвращает попадание раствора в пласт.

После этого производится демонтаж устья и колонна труб поднимается наверх. При этом извлекаемая часть разъединителя колонны тоже поднимается наверх. Вследствие этого цанга 9 также двигается наверх и проталкивает захваты 10 внутрь, лепестки цанги попадают в проточку з, после чего цанга останавливается, ограничивая диаметральное перемещение захватов 10.

Из описанного процесса видно, что если в процессе посадки глухой пробки подвижная цанга 2 не освобождала бы захваты 10, то движение наверх подвижной цанги 9 было бы неосуществимо, поскольку извлекаемая часть разъединителя колонны не выталкивала бы в подобных случаях захваты 10 внутрь ствола 1 разъединителя колонны.

Таким образом, отсоединение колонны труб является дополнительной надежной информацией о надежной посадке глухой пробки и наоборот.

Повторное соединение колонны труб совместно с извлекаемой частью разъединителя колонны с оставляемой в скважине частью (с пакером) осуществляется следующим образом.

Колонна труб с извлекаемой частью разъединителя колонны на конце спускается в скважину до остановки, которая возможна при упоре корпуса 5 (внутренним буртом) в ствол 1 оставляемой части.

При этом подвижная цанга 9 передвигается вниз в исходное положение, после чего производятся монтаж и опрессовка устья на герметичность. Далее производится замена раствора на нефть или другую более легкую жидкость, После этого при помощи инструментов канатной техники спускается в скважину специальная кувалда и при достижении ею верхнего торца штока 14 глухой пробки наносятся удары вниз и перемещение вниз штока 14 открывает уравнительный клапан 13, происходит выравнивание давления над и под глухой пробкой, которое наблюдается по манометру, уста5 новленному на фонтанной арматуре.

Извлекается на поверхность кувалда, спускается ловильный инструмент, залавливается ловильная головка 19 глухой пробки и ударами наверх последняя извлекается,

0 по пути передвигая подвижную цангу 2, а она в свою очередь перемещает захваты 10 диаметрально и в своем верхнем положении подвижная цанга 2 надежно фиксирует соединение двух частей разъединителя колон5 ны.

Таким образом, при спуске извлекаемой части, если не передвигалась бы подвижная цанга 9, тогда не освобождались бы захваты 10 и было бы невозможным из0 влечение глухой пробки, поскольку тогда не передвигалась бы и подвижная цанга 2 и не произошло бы и соединение двух частей разъединителя колонны. Следовательно, извлечение глухой пробки на поверхность яв5 ляется надежной информацией о повторном соединении колонны труб с пакером.

Осуществление работ по отсоединению и повторному соединению колонны труб с пакером повторяется при каждом необходи0 мом отсоединении и повторном соединении,

Таким образом, оборудование для отсоединения и повторного соединения колонны труб с пакером по изобретению

5 обеспечивает получение более достоверной информации на поверхности о закрытии уравнительного клапана глухой пробки, которое необходимо для предотвращения притока раствора в пласт и тем самым защи0 щает фильтровую зону скважины; о надежной посадке глухой пробки внутри оставляемой в скважине части разъединителя колонны и готовности к подъему извлекаемой его части; о повторном соединении

5 колонны труб с пакером и извлечении глухой пробки на поверхность. Это обеспечивает предотвращение аварийных ситуациях и сводит к минимуму количество спуско- подъемных операции как по посадке и из0 влечению глухой пробки, так и по отсоединению и повторному соединению колонны труб с лакером.

Формула изобретения

1. Оборудование для отсоединения и

5 повторного соединения колонны труб с пакером, включающее извлекаемую часть, состоящую из корпуса с переводником для соединения с колонной труб, уплотнения на внутренней поверхности корпуса и цанги

для передачи крутящего момента пакеру,

оставляемую часть, состоящую из ствола с окнами, жестко связанного с ним штока для связи с пакером и захватов, установленных в окнах ствола для фиксации извлекаемой и оставляемой частей оборудования, и глухую пробку, состоящую из корпуса с циркуляционным клапаном и уплотнительным элементом, установленного внутри корпуса с возможностью осевого перемещения штока с головкой связанной фиксатором с посадочным инструментом, концентрично установленных относительно штока и связанных между собой опоры с ловильной головкой и кожуха, и стопора для фиксации глухой пробки относительно штока оставляемой части, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы оборудования за счет получения более достоверной информации на поверхности об отсоединении и повторном соединении колонны труб с пакером, оно снабжено наружной и внутренней цангами, концентрично

установленными соответственно на наружной и внутренней поверхностях штока оставляемой части с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с захватами в крайнем верхнем положении цанг, при этом кожух главной пробки на наружной поверхности и корпус извлекаемой части на внутренней поверхности выполнены с буртами, взаимодействующими соответственно с внутренней цангой при посадке и извлечении глухой пробки и с наружной цангой при отсоединении и повторном соединении извлекаемой части, и имеют кольцевые проточки под буртами для размещения внутренней и наружной цанг в их крайнем нижнем положении,

2. Оборудование по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено срезным элементом, установленным на головке глухой пробки для ее дополнительной фиксации с посадочным инструментом.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для отсоединения и повторного соединения колонны труб с пакером. Цель - повышение надежности работы оборудования за счет более достоверной информации на поверхности об отсоединении и повторном соединении колонны труб с пакером. Для этого оборудование, включающее извлекаемую часть, состоящую из корпуса с переводником, уплотнения на внутренней поверхности корпуса и цанги для передачи крутящего момента пакеру, оставляемую часть, состоящую из ствола с окнами, жестко связанного с ним штока для связи с пакером и захватов, установленных в окнах ствола для фиксации извлекаемой и оставляемой частей оборудования, и глухую пробку, состоящую из корпуса с циркуляционным клапаном иуплотнительным элементом, установленного внутри корпуса с возможностью осевого перемещения штока с головкой, связанной фиксатором с наса- дочным инструментом концентрично установленных относительно штока и связанных между собой опоры с ловильной головкой и кожуха, и стопора для фиксации глухой пробки относительно штока оставляемой части. Имеет наружную и внутреннюю цанги, концентрично установленные соответственно на наружной и внутренней поверхностях штока оставляемой части с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с захватами в крайнем верхнем положении цанг. Кожух глухой пробки на наружной поверхности и корпус извлекаемой части на внутренней поверхности выполнены с буртами, взаимодействующими соответственно с внутренней цангой при посадке и извлечении глухой пробки и с наружной цангой при отсоединении и повторном соединении извлекаемой части, и имеют кольцевые проточки для размещения цанг в крайнем их положении, при этом глухая пробка дополнительно связана срезным элементом с посадочным инструментом 1 з п. ф-лы, 15 ил Ј -х| ;о сл со о

/

0teJ

to

CO

in

0

oo

25531ЖЩ

WJW/rf&r-1

Л7

xh

5J

«

Разъедините/ юмнны

fiy/o /rfla&v

Фиг. 6

M

я

8

I

W4

л

H

/

C±A

s-()- -15

//

13

ФигЛ

Ж 3

h

Цъпф

SI

№dj

01

w j/ w

I9Ј99a

Y/.

f/

д-гпф

ж-ж

19И911

rk

3-3

йк#

/7

cpwff