Устройство для предотвращения разрушения обсадных колонн Советский патент 1982 года по МПК E21B17/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ РАЗРУШЕНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН

Изобретение относится к сооружению скважин в зонах активных деформаций горных пород вследствие снятия напора подземных вод и значительного понижения их уровня в породах рыхлого строения или вследствие сдвижения пород в результате отработки подземного пространства.

Известно устройство для компенсации температурного расяаирения обсадных колонн, содержащее телескопически соединенные левой резьбой две трубы с сальником 1}.

Недостатком устройства является то, что для приведения его в рабочее положение необходимо: вывести из зацепления левую резьбу труб путем вращения колонны. Эта операция выполняетЬя только после твердения цементНсж-о раствора при условии, что устройство установлено в незацементированной части обсадной колонны,Устройство невозможно привести в рабочее положение, если его установить в зацементированной части.

Наиболее близким к предлагаеиюму является устройство для предотвращения разрушения обсадных колонн, включающее телескопически соединенные между собой втулку и патРУбок, жестко

связанные с обсадными трубами и образуквдие замкнутую полость, в которой размещен кольцевой эластичный уплоте нительный элемент. Патрубок имеет кольцевой выступ, образующий зазор в замкнутой полости С Недостаток устройства заключается в том, что его невозможно установить

4п В зоне скважины, подлежащей цементи рованию. Возрастание осевых нагрузок при наличии телескопического подвижного соединения в составе обсадной колонны и сплошного затрубного цементного камня приводит к возраста 5 нию осевых нагрузок в первую очередь в цементном камне и возникновению радиальных нагрузок на обсадную колонну, которые в свою очередь приве-.. .дут к смятию обсадной колонны и разрушению затрубного цементного камня.

Цель изобретения - повышение надежности защита обсадной колонны от разрушений ё зацементированной части.

25 Указанная цель достигается тем, что в устройство для предотвращения разрушения обсадных колонн, включающем телескопически соединенные между собой втулку и патрубок, жестко свя30 эанные с обсадными трубами, и кольценой эластичный элемент, последний расположен на наружной поверхности патрубка и снабжен кожухом,один „. торец которого жестко связан с-Латрубком, а стенка кожуха выполнена из легкодеформируемого материала. , На фиг. 1 показано устройство для предотвращения разрушения обсадных колонн до приложения нагрузки, продольный разрезf на фиг.. 2 - то же, после приложения нагрузки. Устройство для предотвращения разрушения обсадных колонн состоити втулки 1 и патрубка 2, телескопически соединенных между собой и жёстко связанных (с помощью резьбы или свар ки) с обсадными трубами 3 и 4. Патрубок 2 соединен с втулкой 1 с возможностью осевого перемещения расчетной величины Н. При крайних положениях патрубка 2 относительно втулки 1 (за счет их торцового зацепления) возможна передача осевой нагрузки. На наружной поверхности патрубка 2 расположен эластичный элемент 5, выполненный из пористого материала, например, керамзита,, и имеющий кожух б. Торец 7 кожуха б жестко связан с патрубком 2. Стенка 8 кожуха б выполнена из легкодефор;мируемого материала, например.резинотканевого. Устройство для предотвращения ра рушения обсадных колонн работает следующим образом. После спуска обсадной колонны, снабженной устройством для предотвр щения ее разрушения, в скважину 9 и проведения цементирования затрубног пространства в процессе значитель,ного понижения уровня подземных вод в породах рыхлого строения или отра ботки подземного пространства возни кают вертикальные нагрузки на верхнюю часть обсадной колонны и затруб ный цементный кгмень 10, посредство которого обсадные трубы 3 и 4 связа ны с массивом пород. Вертикалвная йагрузка через неподвижный фланец 7 деформирует эластичный пористый эле мент 5, при этом верхняя секция обсадных труб вместе с цементным камнем перемещается на величину Н вниз. Вертикальные нагрузки на крепь буровых скважин, которые сооружены в зонах активных деформаций горных пород, в результате релаксации развиваются постепенно и с течением времени увеличиваются до величины, в несколько раз превышающей прочность обсадных труб. Предлагаемое устройство за счет деформации эластичного пористого элемента и возможности осевого перемещения верхней секции обсадных труб совместно с затрубным цементным камнем по отношению к нижней снимает эти нагрузки по мере их накопления, тем самым предотвращая . обсадные трубы от разрушения и сохраняет затрубный цементный камень. Объем эластичного пористого элемента, определяющий величину перемещения Н в каждом конкретном случае . определяется исходя из прогнозируемой величины осадки пород. Технико-экономическая эффективность заключается в увеличении срока службы скважин в зонах активных деформаций горных пород. Формула изобретения Устройство для предотвращения разрушения обсадных колонн, включающее телескопически соединенные между собой втулку и патрубок, жестко связанные с обсадными трубами, и кольцевой эластичный элемент,, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьндения надежности защиты обсадной колонны от разрушений в зацементированной части, эластичный элемент расположен на наружной поверхности - патрубка и снабжен кожухом, один торец которого жестко связан с патрубком, а стенка кожуха выполнена из легкодеформируемого материала. ; Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 235675, кл. Е 21 В 17/08, 1965. 2.Авторское свидетельство СССР № 732485, кл. Е 21 В 17/08, 1971.

10

Фиг,

Фиг.2