RU36429U1 - Устройство для цементирования дополнительной обсадной колонны - Google Patents

Description

ОБЪЕКТ-УСТРОЙСТВО

Устройство для цементирования дополнительной

Предложение относится к нефтегазодобывающей нромышленности, 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 (А.С. SU №1819986, МКИ Е 21 В 33/14, 1993 г.), включающее верхний и нижний трубчатые корпуса с присоединительными резьбами, последний из которых снабжен пакерующим элементом, заякоривающий узел, фиксаторы и переводник.

Недостатком устройства является его большая металлоемкость и трудоемкость изготовления и сборки, а также сложность технологического процесса его применения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство (Патент RU №2161241, МПК 7 Е 21 В 33/14, 2000 г.), содержащее герметизирующий узел, включающий корпус с зубчатыми насечками, пакер, установленный на корпусе и состоящий из манжеты и обратный клапан; заливочный узел, включающий корпус с радиальными каналами и шибер, взаимодействующий с корпусом через посредство шарового фиксатора и уплотнения .

Указанному устройству в той или другой степени присущи все недостатки, отмеченные выше. 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 насосно-компрессорными трубами (НКТ) и устройством.

203130534

МПК7Е21ВЗЗ/14 обсадной колонны

Вызывает сомнение также надежность работы поднружиненного поршня. Дело в том, что при выходе его из цилиндра, уплотнительные кольца выдавливаются из канавок и при последующем его возвращении в исходное положение, он не обеспечивает необходимой герметичности. Кроме того, применение продавочной пробки не гарантирует подъем расчетного объема цементного раствора до устья.

Задачей полезной модели является создание устройства более простой конструкции, минимально сужающее проходное сечение ствола скважины, простого в изготовлении и применении и более надежного в части обеспечения герметизации.

Поставленная задача решается предлагаемым устройством, содержащим герметизирующий узел, включающий корпус, пакер, установленный на корпусе и состоящий из манжеты и обратный клапан, заливочный узел, включающий корпус с радиальными каналами и шибер, взаимодействующий с корпусом посредством шарикового фиксатора и уплотнения.

Новым является то, что корпусы герметизирующего и заливочного узлов соединены между собой по длине посредством патрубка, а корпус герметизирующего узла сверху и снизу снабжен расширениями, при этом в нижнее расширение установлен обратный клапан, пропускающий снизу вверх, основание которого прикреплено к корпусу герметизирующего

узла срезными винтами, а в верхнее расширение корпуса вставлен расширяющий конус с углом при вершине, достаточным для плотного прижатия патрубка к стенкам обсадной колонны, и с диаметром основания, меньшим внутреннего диаметра патрубка в рабочем положении и имеющий отверстие с седлом под сбрасываемый с устья клапан, при этом к расширяющему конусу жестко прикреплена самоуплотняющееся сверху вниз уплотнение, причем корпус более пластичен чем трубы дополнительной обсадной колонны, при этом щибер 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 ycfytioM и радиальными каналами в верхней части и кольцевой проточкой для взаимодействия с шариками фиксатора.

Новым является также то, что шибер заливочного узла выполнен с конусным уступом в верхней части для взаимодействия с конусным уступом ниппеля.

Новым является также то, что корпус герметизирующего узла между верхними и нижними расширениями оснащен продольными гофрами.

Новым является также то, что расширяющий конус и основание обратного клапана выполнены из легко разбуриваемых материалов.

Анализ известных аналогичных рещений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков сходных с отличительными признаками в заявленном устройстве, т.е. о соответствии заявляемого решения критериям «новизна и «промыщленное применимость.

На фиг. 1 изображен продольный разрез герметизирующего узла устройства.

На фиг. 2- изображен продольный разрез заливочного узла устройства с введенным во внутрь ниппелем на НКТ.

На фиг.З изображен поперечный разрез А-А герметизирующего узла устройства.

На фиг.4 изображен продольный разрез герметизирующего узла устройства в процессе запакеровки.

Предлагаемое устройство включает в себя два узла: герметизирующий 1 и заливочный 2.

Герметизирующий узел 1 (см. Фиг. 1) состоит из патрубка 3, расширяющего конуса 4 с углом 5 (см. Фиг. 4) при вершине, достаточным для плотного прижатия патрубка 3 к стенкам обсадной колонны 6, и с диаметром основания 7 меньщим внутреннего диаметра 8 патрубка 3 в рабочем положении. Снизу и сверху патрубок 3 снабжен расширениями 9 и 10, при этом в нижнее расширение 9 установлен обратный клапан И, пропускаюший снизу вверх, основание 12 которого герметично прикрепленВк патрубку 3 срезными винтами 13. На наружной поверхности 14 парубка 3 расположена эластичная оболочка 15, а в верхнее расширение 10 патрубка 3 вставлен расширяющий конус 4, имеющий отверстие 16с седлом 17 под сбрасываемый с устья клапан 18. К расширяющему конусу 4 жестко прикреплена самоуплотняющаяся сверху вниз манжета 19.

лум

Патрубок 3 между нижними и верхними расширениями 9 и 10 может быть снабжен продольными гофрами 20 (см. Фиг.З) для облегчения расширения патрубка 3. Расширяюший конус 4 (см. Фиг.1) и основание 12 обратного клапана И могут быть выполнены из легко разбуриваемых материалов при необходимости дальнейшего разбуривания.

Патрубок 3 более пластичен, чем трубы дополнительной обсадной колонны 21. Герметизируюший узел 1 посредством патрубка 22 соединен с корпусом 23 заливочного узла 2 (см. Фиг.2) снабженным радиальными каналами 24 и кольцевой проточкой 25. Телескопически к корпусу23, внутри него, напротив радиальных каналов 24 и кольцевой проточки 25 установлен шибер 26, соединенный с корпусом срезными элементами 27. Шибер имеет гнезда 28, в которых установлены шарики 29 фиксатора, взаимодействуюшие с кольцевой проточкой 25 корпуса 23. Сопрягаемые поверхности узлов снабжены уплотнениями 30.

Работает устройство следуюшим образом.

Герметизирующий 1 и заливочный 2 узлы, соединенные между собой с помош;ью патрубка 22, на дополнительной обсадной колонне 21 спускают в скважину, и устанавливают в неизношенном участке обсадной колонны 6 с неразрушенным заколонным цементным кольцом, подтвержденным геофизическими исследованиями, при этом в процессе спуска дополнительная обсадная колонна 21 заполняется через обратный клапан 11. После этого внутри дополнительной обсадной колонны 21 создают избыточное давление, которое предварительно раздает только патрубок 3, приближая по сечению к внутреннему диаметру обсадной колонны 6, так как патрубок 3 выполнен более пластичным, чем трубы дополнительной обсадной колонны 21.

Если патрубок 3 снабжен продольными гофрами 20 (см. Фиг.З), то они под действием давления распрямляются, приближаясь по сечению к внутреннему диаметру обсадной колонны 6. Избыточное давление поднимают в дополнительной обсадной колонне до разрушения срезных винтов 13 и освобождения от патрубка 3 основания 12 обратного клапана 11, который падает на забой скважины (на Фиг. не показан).

Затем с устья сбрасывают клапан 18 (например, шар), который садится в седло 17 расширяющего конуса 4, перекрывая отверстие 16. Затем в дополнительной обсадной колонне 7 снова создается избыточное давление в результате расширяюший конус 4 (см. Фиг. 4) выходит из верхнего расширения 10 и перемещается вниз, дожимая патрубок 3 после расширения давлением. Благодаря углу 5 при вершине расширяющего конуса 4 патрубок 3 окончательно плотно прижимается к обсадной колонне 6, а расположенная на

наружной поверхности 14 патрубка 3 эластичная оболочка 15 , заполняет все неровности обсадной колонны 6.

Герметизирующий узел 1 не сужает проходное сечение внутреннего диаметра 31 дополнительной обсадной колонны 21, что впоследствии не затруднит спуск необходимого скважинного оборудования ( на Фиг. не показано) для последующей эксплуатации скважины. Самоуплотняющаяся манжета 19 закрепленная на расширяюще1 1. конусе 4 исключает несанкционированные перетоки сверху вниз при перемещении расширяющего конуса 4 за счет избыгочного давления в дополнительной обсадной колонне 21. После прохождения патрубка 3 расширяющий конус 4 с самоуплотняющейся манжетой 19 и клапаном 18 падают на забой.

Процесс запакеровки окончен. Циркуляцией проверяют герметичность посадки устройства.

После проверки герметичности посадки устройства во внутрь дополнительной обсадной колонны 21 спускают колонну НКТ 32, снабженную на конце ниппелем 33, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру шибера 26. Ниппель 33 в нижней части на наружной поверхности имеет проточку 34 для взаимодействия с шариками 29 фиксатора, а в верхней части - радиальные каналы 35 и конусный уступ 36 для взаимодействия с конусным уступом 37 шибера 26.

Спуск НКТ 32 продолжают, в определенный момент ниппель 33 войдет во внутрь шибера 26, конусный уступ 36 сядет на конусный уступ 37 шибера 26, при этом кольцевая проточка 34 установится напротив шариков 29 фиксатора. Срезной элемент 27 разрушается, шарики 29 фиксатора притапливаются в проточке 34 ниппеля и тем самым выходят из зацепления с кольцевой проточкой 25 в корпусе 23 заливочного узла. При дальнейшем спуске НКТ 32 шарики 29 упрутся в верхний торец патрубка 22, после чего инструмент разгружают и герметизируют устье скважины. Затем по колонне НКТ 32 в межколонное пространство между дополнительной обсадной колонной 21 и обсадной колонной 6 закачивают расчетный обьем цементного раствора, после чего колонну НКТ 32 приподнимают. При этом ниппель 33 толкает шарики 29 с шибером 26 вверх, последний перекрывает радиальные каналы 24. Дойдя до кольцевой проточки 25 корпуса 23, шарики 29 фиксатора входят в нее и тем самым освобождают ниппель 33. Колонну НКТ 32 с ниппелем 33 поднимают на поверхность. После ожидания затвердевания цемента шибер 26 сбивают любым инструментом на НКТ. После этого в скважину спускают необходимое оборудование и продолжают ее дальнейшую эксплуатацию.

патрубке 3 (например, в случаях критического нарушения геометрии внутреннего сечения обсадной колонны 1) основание 10 циркуляционного клапана 11 и расширяющий конус 4 выполняются из легко разбуриваемых материалов (например, чугун), исключая аварийные ситуации.

Предлагаемое устройство проще по конструкции, что позволяет снизить материальные затраты на сборку, спуск и посадку а, следовательно, проще в изготовлении и применении. Все используемые узлы и детали отличаются высокой надежностью в работе. Обеспечивается относительно большое проходное сечение в зоне устройства, что гарантирует успешность проведения дальнейших работ по эксплуатации скважины. Обеспечивается надежность герметизации в комплексе устройство - скважина.

)CV|

Claims (4)

1. Устройство для цементирования дополнительной обсадной колонны, содержащее герметизирующий узел, включающий корпус, пакер, установленный на корпусе и состоящий из манжеты, и обратный клапан, заливочный узел, включающий корпус с радиальными каналами и шибер, взаимодействующий с корпусом посредством шарикового фиксатора и уплотнения, отличающееся тем, что корпусы герметизирующего и заливочного узлов соединены между собой по длине посредством патрубка, а корпус герметизирующего узла сверху и снизу снабжен расширениями, при этом в нижнее расширение установлен обратный клапан, пропускающий снизу вверх, основание которого прикреплено к корпусу герметизирующего узла срезными винтами, а в верхнее расширение корпуса вставлен расширяющий конус с углом при вершине, достаточным для плотного прижатия патрубка к стенкам обсадной колонны, и с диаметром основания, меньшим внутреннего диаметра патрубка в рабочем положении и имеющий отверстие с седлом под сбрасываемый с устья клапан, при этом к расширяющему конусу жестко прикреплено самоуплотняющееся сверху вниз уплотнение, причем корпус более пластичен, чем трубы дополнительной обсадной колонны, при этом 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.

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

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что корпус герметизирующего узла между верхними и нижними расширениями оснащен продольными гофрами.

4. Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что расширяющий конус и корпус циркуляционного клапана выполнены из легко разбуриваемых материалов.