Устройство для установки хвостовика обсадной колонны в скважине

Устройство для установки хвостовика обсадной колонны в скважине

Реферат

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, и в частности к креплению скважин хвостовиками обсадных колонн.

Известно устройство для установки хвостовика обсадной колонны в скважине с разъединителем, муфта и ниппель которого связаны друг с другом при помощи кулачков. Конструкция такого разъединителя надежна и исключает возможность аварийного отсоединения транспортировочной колонны от хвостовика в процессе его спуска [1].

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и необходимость разгрузки хвостовика на забой скважины для обеспечения его отсоединения от транспортировочной колонны, что нежелательно для хвостовика ввиду его неизбежных деформаций.

Известно устройство для установки хвостовика обсадной колонны в скважине, включающее:

- узел якоря, обеспечивающий подвеску хвостовика в колонне скважины;

- уплотнительный узел, обеспечивающий герметизацию межтрубного пространства;

- узел разъединителя, обеспечивающий спуск хвостовика в скважину и последующее отсоединение от него транспортировочной колонны [2].

Недостатками этого устройства являются:

его сложность, а также вероятность преждевременного срабатывания уплотнительного узла, выполненного в виде гидромеханического пакера, обусловленная непредвиденным повышением давления в процессе цементирования хвостовика, и возникновения аварийной ситуации, связанной с оставлением тампонажного раствора в колонне и, следовательно, его недоподъемом в затрубном пространстве скважины;

ограниченная область применения, обусловленная тем, что при наличии в хвостовике фильтра исключается возможность промывки хвостовика через башмак колонны, что в конечном итоге приводит к посадке хвостовика и невозможности его спуска на заданную глубину.

Техническим результатом изобретения является упрощение устройства, повышение надежности его работы в целом и расширение области применения.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для установки хвостовика обсадной колонны в скважине включает собственно хвостовик с воронкой в верхней части, радиальными отверстиями, наружным уплотнительным узлом ниже воронки, якорем с кольцевой камерой, транспортировочную колонну с установочной втулкой в верхней части, соединяющей эту колонну левой резьбой с воронкой, промывочную колонну с посадочным седлом, выполненную с радиальными отверстиями, гидравлически связанными с радиальными отверстиями хвостовика, размещенную в полости хвостовика и связанную с транспортировочной колонной, внутренний уплотнительный узел, размещенный в полости хвостовика для герметизации транспортировочной колонны по ее наружной поверхности, втулку с посадочным седлом, зафиксированную в верхней части промывочной колонны на срезном элементе, по меньшей мере одном, и перекрывающую радиальные отверстия этой колонны, при этом устройство имеет возможность гидравлического сообщения полости транспортировочной колонны с рабочей камерой, через радиальные отверстия промывочной колонны и хвостовика, при посадке втулки на посадочное седло промывочной колонны и последующего приведения в действие наружного уплотнительного узла при отсоединении транспортировочной колонны.

Кроме того:

наружный уплотнительный узел выполнен в виде кольцевого седла на наружной поверхности хвостовика, верхнего и нижнего уплотнительных элементов, имеющих возможность их последовательного размещения на боковой поверхности кольцевого седла при отсоединении транспортировочной колонны, а якорь имеет гидротолкатель с плашками и конус для выдвижения плашек, при этом кольцевая камера якоря образована гидротолкателем и хвостовиком;

воронка имеет в нижней части промежуточную втулку и толкатель, а хвостовик против промежуточной втулки выполнен с продольным шлицевым пазом, в который помещена шпонка, исключающая поворот воронки относительно хвостовика.

Изобретение поясняется чертежом. Хвостовик обсадной колонны включает собственно хвостовик (составной) 1 с воронкой 2 в верхней части, радиальными отверстиями 3 и наружным уплотнительным узлом ниже воронки. В частном случае наружный уплотнительный узел выполнен в виде кольцевого седла 4 на наружной поверхности хвостовика 1, верхнего 5 и нижнего 6 уплотнительных элементов. Устройство имеет якорь для подвески (фиксации) хвостовика 1 в предыдущей обсадной колонне (не показана). Якорь имеет гидротолкатель 7 с плашками 8 и конус 9, выполненный на хвостовике 1, который служит для выдвижения плашек 8 до внутренней поверхности предыдущей обсадной колонны в рабочем положении устройства. Гидротолкатель 7 выполнен в виде дифференциальной втулки, образует с хвостовиком 1 кольцевую камеру 10 и жестко связан с плашками 8 посредством планок 11 и винтов 12. Для спуска в скважину служит транспортировочная колонна 13. Она имеет установочную втулку 14 в нижней части, которая соединяет транспортировочную колонну 13 левой трапецеидальной резьбой 15 с воронкой 2. С нижней частью транспортировочной колонны 13 через установочную втулку 14 и, в частности, через проставочный патрубок 16 связана промывочная колонна 17 с ее посадочным седлом 18. Промывочная колонна 17 размещена в полости хвостовика 1 по его длине и выполнена с радиальными отверстиями 19, гидравлически связанными с радиальными отверстиями 3 хвостовика 1, например, через кольцевую проточку 20. На внутренней поверхности хвостовика 1 (в его полости) размещен внутренний уплотнительный узел. В частном случае он установлен в патрубке 21 (части хвостовика 1) и имеет составную упорную втулку 22 с помещенной в ней манжетой 23, имеющей возможность герметизации промывочной колонны 17 по ее наружной поверхности. Промывочная колонна 17 может быть оборудована и башмаком 24. В верхней части промывочной колонны 17 зафиксирована на срезном элементе 25 втулка 26 с посадочным седлом 27. Втулка 26 перекрывает радиальные отверстия 19 промывочной колонны 17. К воронке 2, к ее нижней части, подсоединены промежуточная втулка 28 и толкатель 29. Эта втулка и толкатель связаны между собой срезным элементом 30. Толкатель 29 имеет фиксатор конечного положения 31. Он предусматривает возможность взаимодействия с упорными кольцевыми проточками 32. Ограничительное кольцо 33 исключает перемещение толкателя 30 вверх во время спуска устройства в скважину. Хвостовик 1 против промежуточной втулки 28 выполнен с продольным шлицевым пазом 34. В нем помещена шпонка 35. Она служит для исключения проворота воронки 2 относительно тела хвостовика.

Устройство имеет переводник 36. На нем с помощью срезных элементов 37 зафиксирован гидротолкатель 7. Кольцевое седло 4 зафиксировано на теле хвостовика с помощью срезных элементов 38. Необходимую герметичность устройства обеспечивают уплотнительные кольца 39. Необходимую работоспособность верхним 5 и нижним 6 уплотнительным элементам обеспечивают защитные втулки 40.

Устройство работает следующим образом.

В процессе спуска хвостовика обсадной колонны в скважину в его нижней части на заданной глубине устанавливают внутренний уплотнительный узел с манжетой 23. Перед установкой хвостовика в него спускают промывочную колонну 17 с башмаком 24. Промывочную колонну 17 соединяют с посадочным седлом 18 и продолжают спуск хвостовика 1 на транспортировочной колонне 13 до заданной глубины. При этом в процессе спуска хвостовика в любой момент времени или в случае его посадки или прихвата может быть осуществлена промывка скважины через транспортировочную колонну 13, проставочный патрубок 16, промывочную колонну 17 и башмак 24.

После спуска хвостовика на заданную глубину производят окончательную промывку скважины вышеописанным образом и пуск шара или разделительной пробки (на чертеже условно не показаны), которые садятся на посадочное седло 27. Повышают давление в полости хвостовика. В результате срезается элемент 25 и продавочная жидкость через радиальные отверстия 19 посадочного седла 18, кольцевую проточку 20, радиальные отверстия 3 корпуса 1 поступает в кольцевую камеру 10. При дальнейшем наращивании давления происходит срез элементов 37, перемещение гидротолкателя 7, планок 11 и наползание плашек 8 на конус 9. Происходит заякоривание хвостовика в обсадной колонне. После заякоривания хвостовика производят вращение вправо транспортировочной колонны 13. При этом происходит перемещение вниз воронки 2, втулки 28, шпонки 35 в продольном шлицевом пазу 34, толкателя 29 и наползание верхнего уплотнительного элемента 5 на коническую, а затем на цилиндрическую поверхность кольцевого седла 4. При дальнейшем перемещении толкателя 29 происходит его взаимодействие с кольцевым седлом 4, срез элемента 38 и наползание нижнего уплотнительного элемента 6 на кольцевое седло 4. Таким образом, расширяясь в радиальном направлении, верхние 5 и нижние 6 уплотнительные элементы герметично прижимаются к внутренней поверхности обсадной колонны скважины (на показана). При этом фиксатор конечного положения 31 удерживает толкатель 29 в конечном положении. При этом межколонное пространство скважины герметично перекрыто. При дальнейшем вращении транспортировочной колонны 13 срезаются элементы 30, что обеспечивает воронке 2 свободный ход, достаточный для беспрепятственного отворота и освобождения хвостовика с установленными на ней втулкой 14, проставочным патрубком 16, промывочной колонной 17 с посадочным седлом 18 и башмаком 24.

Источники информации

1. А.И.Булатов и др. Справочник инженера по бурению, т.3, Москва, Недра, 1995 г., стр.149-151.

2. «Каталог комплектов технических средств для крепления скважин хвостовиками 89, 102, 114 и 127 мм», Рязань, ОАО «Тяжпрессмаш», ООО НТЦ «ЗЭРС», 2005 г., стр.32-36.

1. Устройство для установки хвостовика обсадной колонны в скважине, включающее собственно хвостовик с воронкой в верхней части, радиальными отверстиями, наружным уплотнительным узлом ниже воронки, якорем с кольцевой камерой, транспортировочную колонну с установочной втулкой в верхней части, соединяющей эту колонну левой резьбой с воронкой, промывочную колонну с посадочным седлом, выполненную с радиальными отверстиями, гидравлически связанными с радиальными отверстиями хвостовика, размещенную в полости хвостовика и связанную с транспортировочной колонной, внутренний уплотнительный узел, размещенный в полости хвостовика для герметизации транспортировочной колонны по ее наружной поверхности, втулку с посадочным седлом, зафиксированную в верхней части промывочной колонны на срезном элементе, по меньшей мере одном, и перекрывающую радиальные отверстия этой колонны, при этом устройство имеет возможность гидравлического сообщения полости транспортировочной колонны с рабочей камерой, через радиальные отверстия промывочной колонны и хвостовика, при посадке втулки на посадочное седло промывочной колонны и последующего приведения в действие наружного уплотнительного узла при отсоединении транспортировочной колонны.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наружный уплотнительный узел выполнен в виде кольцевого седла на наружной поверхности хвостовика, верхних и нижних уплотнительных элементов, имеющих возможность их последовательного размещения на боковой поверхности кольцевого седла при отсоединении транспортировочной колонны, а якорь имеет гидротолкатель с плашками и конус для выдвижения плашек, при этом кольцевая камера якоря образована гидротолкателем и хвостовиком.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воронка имеет в нижней части промежуточную втулку и толкатель, а хвостовик против промежуточной втулки выполнен с продольным шлицевым пазом, в который помещена шпонка, исключающая поворот воронки относительно хвостовика.