RU34622U1 - Устройство для цементирования дополнительной обсадной колонны - Google Patents

Description

- веткьш отд i ..- fiMHI . ОБЪЕКТ-УСТРОЙСТВО х / .,-., IМПК 7 Е 21 в 33/14 Устройство для цементирования дополнительной обсадной колонны

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к строительству и ремонту скважин, обсадные колонны которых пришли в негодность, в связи с чем требуется их полная замена.

Известно устройство для цементирования хвостовика в скважине, включаюш ее верхний и цижний трубчатые корпуса с присоединительными резьбами, последний из которых снабжен пакеруюш,им элементом, заякоривающий узел, фиксаторы и переводник (А.С. SU № 1819986, МКИ Е 21 В 33/14, опубл. БИ №21 от 07.06.93.).

Недостатком устройства является его большая металлоемкость и трудоемкость изготовления и сборки, а также сложность технологического процесса его применения и отсутствие возможности использования при обсадной нарушениях колонны с высокой проницаемостью.

Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому является устройство, содержашее: герметизируюш;ИЙ узел, включаюш.ий корпус с зубчатыми насечками, пакер, установленный на корпусе и состоящий из манжеты верхнего и нижнего упоров и обратный клапан; заливочный узел, включающий корпус с радиальными каналами и шибер, взаимодействующий с корпусом через посредство шарового фиксатора и уплотнения (Патент RU .N02161241, МПК 7 Е 21 В 33/14, опубл. БИ №36 от 27.12.2000.).

Указанному устройству в той или другой степени присущи все недостатки аналога. Кроме того, оно сложное по конструкции, расположение заливочного узла внутри герметизирующего резко уменьшает проходное сечение устройства, а использование замковой

конической резьбы не позволяет обеспечить герметичное соединение между насоснокомпрессорными трубами (НКТ) и устройством, а также не решает задачи поглощения закаченного цементного раствора в зонах нарушения эксплуатационной колонны с высокой проницаемостью.

Технической задачей изобретения является создание устройства более простой конструкции, простого в изготовлении и применении и более надежного в части обеспечения герметизации, а также позволяюш;его поднять цементный раствор между дополнительной и эксплуатационной колоннами на устье скважины без потерь в зонах нарушений эксплуатационной колонны с высокой проницаемостью.

Поставленная техническая задача решается предлагаемым устройством для цементирования дополнительной обсадной колонны, содержащим герметизирующий узел, включающий корпус с зубчатыми насечками, пакер, установленный на корпусе и состоящий из манжеты, верхнего и нижнего упоров и обратный клапан; заливочный узел, включающий корпус с радиальными каналами и шибер, взаимодействующий с корпусом через посредство шарикового фиксатора и уплотнения.

Новым является то, что корпусы герметизирующего и заливочного узлов соединены между собой по длине через посредство переводника и патрубка; корпус герметизирующего узла снабжен продольными пазами и подвижным седлом, установленным внутри корпуса, и соединен срезными элементами с верхним упором пакера через продольные пазы, причем нижний упор пакера соединенным срезными элементами с корпусом; шибер заливочного узла соединен с корпусом срезными элементами, а его внутренний диаметр выбран под наружный диаметр ниппеля, установленного на нижнем конце насоснокомпрессорных труб и снабженного конусным уступом и радиальными каналами в верхней части и кольцевой проточкой для взаимодействия с шариками фиксатора, при этом на дополнительной обсадной колонне выше каждой зоны нарушения жестко зафиксирована самоуплотняющиеся манжеты, пропускающая снизу вверх.

Новым также является то, что:

обратный клапан герметизирующего узла установлен в нодвижном седле; верхний упор пакера выполнен в виде клиновидного цилиндра и соединен с переводником срезными элементами;

шибер заливочного узла выполнен с конусным уступом в верхней части для взаимодействия с конусным уступом ниппеля. На фиг. 1 изображен герметизирующий узел устройства.

На фиг. 2- заливочный узел устройства с введенным во внутрь ниппелем на НКТ. На фиг. 3 изображена схема установки устройства в скважине. Предлагаемое устройство включает себя два узла: герметизирующий 1 и заливочный 2.

Герметизирующий узел 1 (фиг. 1) состоит из корпуса 3 с продольными пазами 4 и зубчатыми насечками 5. Телескопически к корпусу снаружи установлен пакер, включающий в себя нижний упор 6, соединенный с корпусом срезными элементами 7. эластичную 8, клиновой наконечник 9, соединенный с верхним упором 10, выполненным в виде цилиндра с коническими и цилиндрическими поясами на наружной поверхности, который, в свою очередь, соединен с переводником И с помощью срезных элементов 12. Между клиновым наконечником 9 и нижним торцом верхнего упора 10 находится стопорное кольцо 13. Внутри корпуса 3 установлено подвижное седло 14, соединенное срезными элементами 15с верхним упором 10 в зоне продольных пазов 2. В седле 14 расположен обратный клапан 16 с продольными пазами 17 и винтами 18, ограничивающими перемещение клапана 16 в осевом направлении. На конце корпуса 3 навернут бащмак 19 с конической внутренней поверхностью.

. Герметизирующий узел 1 посредством патрубка 20 и переводника 11 соединен с корпусом 21 заливочного узла 2 (фиг. 2), снабженным радиальными каналами 22 и кольцевой проточкой 23. Телескопически к корпусу, внутри него, напротив радиальных кана.

лов и кольцевой проточки установлен шибер 24, соединенный с корпусом срезными элементами 25. Шибер имеет гнезда 26, в которых установлены шарики 27 фиксатора, взаимодействуюшие с кольцевой проточкой 23 корпуса. Сопрягаемые поверхности узлов снабжены уплотнениями 28.

Корпус 21 заливочного узла соединен с дополнительной колонной 29, на которой жестко закреплены самоуплотняюш:иеся манжеты 30 (фиг. 3) и размещены так, чтобы находиться выше зон нарушений 31 эксплуатационной колонны 32.

Работает устройство следующим образом.

Герметизирующий 1 и заливочный 2 узлы, соединенные вместе с помощью переводника 11 (фиг. 1 и 2.) и патрубка 20, на дополнительной обсадной колонне 29 спускают в скважину и устанавливают на неизношенном участке эксплуатационной колонны 32 с не разрушенным заколонным цементным кольцом, при этом устанавливают на дополнительную обсадную колонну 29 (фиг. 3) самоуплотняющиеся манжеты 30 так, чтобы они оказались выше на 2 - 5 метров выше зон нарушений 31 эксплуатационной колонны 32, исходя из предварительных геофизических исследований. После этого внутри дополнительной колонны 29 (фиг. 1) создают избыточное давление, под действием которого седло 14 и, соответственно, верхний упор 10 пакера перемещаются вниз, при этом разрушаются срезные элементы 12. Верхний упор пакера своей клиновой частью раздвигает манжету 8 и плотно прижимает ее к стенке эксплуатационной колонны 32 (фиг. 3). Процесс запакеровки продолжается до тех пор, пока давление в колонне 29 (фиг. 1) не достигнет расчетной величины и стопорное кольцо 13 не зацепится за зубчатые насечки 5 на корпусе 3. Срезные элементы 15 достигнут нижней части паза 4 и разрушатся. Подвижное седло 14 с клапаном 16 под действием давления будут выдавлены из корпуса 3 и упадут на забой скважины. Процесс запакеровки окончен. Циркуляцией проверяют герметичность посадки устройства.

при необходимости извлечения, устройство вместе с дополнительной обсадной колонной 29 извлекают из скважины. Для этого делают натяжку дополнительной обсадной колонны 29, при этом срезные элементы 7 разрушаются, манжета 8 отходит от стенки эксплуатационной колонны 32 (фиг. 3).

После проверки герметичности посадки устройства вовнутрь дополнительной обсадной колонны 29 (фиг. 2) спускают колонну НКТ 36, снабженную на конце ниппелем 34, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру шибера 24. Ниппель в нижней части на наружной поверхности имеет кольцевую проточку 35 для взаимодействия с шариками 27 фиксатора, а в верхней части - радиальные каналы 36 и конусный уступ 37 для взаимодействия с конусным уступом 37 шибера 24.

Спуск НКТ 33 продолжают, в определенный момент ниппель 34 войдет во внутрь шибера 24, конусный уступ 37 сядет на конусный уступ 38 шибера 24, при этом кольцевая проточка 35 установится напротив шариков 27 фиксатора. Срезной элемент 25 разрушается, шарики 27 фиксатора притапливаются в кольцевой проточке 35 ниппеля и тем самым вь1ходят из зацепления с кольцевой проточкой 23 в корпусе 21 заливочного узла. При дальнейшем спуске колонны НКТ 33 шарики 27 упрутся в верхний торец патрубка 20, после чего инструмент разгружают и герметизируют устье скважины. Затем по колонне НКТ 33 в межколонное пространство между дополнительной колонной 29 (фиг. 3) и эксплуатационной колонной 32 закачивают расчетный объем цементного раствора, который, поднимаясь минует зоны нарушений эксплуатационной колонны 29 через самоуплотняющиеся манжеты 30 до устья (на фиг. не показано) после чего колонну НКТ 33 (фиг. 2) приподнимают. При этом ниппель 34 толкает шарики 27 с шибером 24 вверх, последний перекрывает радиальные отверстия 22. Дойдя до проточки 23 корпуса 21, шарики 27 фиксатора входят в нее и тем самым освобождают ниппель 34. Колонну НКТ 33 с ниппелем 34 поднимают на поверхность. После ожидания затвердевания цемента шибер 24 сбивают

любым инструментом на колонне НКТ 33. После этого в скважину спускают необходимое оборудование и продолжают ее дальнейшую эксплуатацию.

Предлагаемое устройство проще по конструкции, чем известное и, следовательно, проще в изготовлении и применении. Все используемые узлы и детали отличаются высокой надежностью в работе. Запакеровка и цементирование осуществляются при значительно меньших величинах давлений, а наличие самоуплотняющихся манжет исключает поглощение цементного раствора в зонах нарушения эксплуатационной колонны с высокой проницаемостью. Обеспечивается относительно большое проходное сечение в зоне устройства,-что гарантирует успешность проведения дальнейших работ по эксплуатации скважины. Обеспечивается надежность герметизации в комплексе устройство - скважина.

Claims (4)

1. Устройство для цементирования дополнительной обсадной колонны, содержащее герметизирующий узел, включающий корпус с зубчатыми насечками, пакер, установленный на корпусе и состоящий из манжеты верхнего и нижнего упоров и обратный клапан; заливочный узел, включающий корпус с радиальными каналами и шибер, взаимодействующий с корпусом через посредство шарикового фиксатора и уплотнения, отличающееся тем, что корпусы герметизирующего и заливочного узлов соединены между собой по длине через посредство переводника и патрубка; корпус герметизирующего узла снабжен продольными пазами и подвижным седлом, установленным внутри корпуса, и соединен срезными элементами с верхним упором пакера через продольные пазы, причем нижний упор пакера соединен срезными элементами с корпусом; шибер заливочного узла соединен с корпусом срезными элементами, а его внутренний диаметр выбран под наружный диаметр ниппеля, установленного на нижнем конце насосно-компрессорных труб и снабженного конусным уступом и радиальными каналами в верхней части и кольцевой проточкой для взаимодействия с шариками фиксатора, при этом на дополнительной обсадной колонне выше каждой зоны нарушения жестко зафиксирована самоуплотняющаяся манжета, пропускающая снизу вверх.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обратный клапан герметизирующего узла установлен в подвижном седле.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхний упор пакера выполнен в виде клиновидного цилиндра и соединен с переводником срезными элементами.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шибер заливочного узла выполнен с конусным уступом в верхней части для взаимодействия с конусным уступом ниппеля.