устройство для спуска, подвески и цементирования секций обсадных колонн

Формула изобретения

1. Устройство для спуска, подвески и цементирования секций обсадных колонн, содержащее корпус подвески со ступенчатой внутренней и наружной поверхностью, несущую трубу, гайку с левой резьбой по наружной поверхности для взаимодействия с корпусом подвески и шлицами на внутренней поверхности для взаимодействия со шлицами несущей трубы, при этом несущая труба снабжена окнами для промывки, внутри нее расположена втулка, снабженная гнездом под бросовый шар-бомбу, а снаружи - упорная втулка для фиксации подшипника, отличающееся тем, что конец несущей трубы выполнен ступенчатым, причем наружный диаметр средней ступени выполнен равным внутреннему диаметру корпуса подвески, наружный диаметр верхней ступени выполнен равным внутреннему диаметру гайки, а наружный диаметр нижней ступени - внутреннему диаметру подшипника, при этом подшипник выполнен опорным, а нижняя ступень несущей трубы установлена с возможностью разгрузки торцевой поверхностью на опорный подшипник и соединена с корпусом подвесной пробки с возможностью поворота относительно друг друга и разъединения.

2. Устройство для спуска, подвески и цементирования секций обсадных колонн по п.1, отличающееся тем, что нижняя ступень несущей трубы выполнена со сквозными отверстиями для штифтов.

3. Устройство для спуска, подвески и цементирования секций обсадных колонн по п.1, отличающееся тем, что наружная поверхность корпуса подвесной пробки выполнена с кольцевой канавкой для размещения концов штифтов.

4. Устройство для спуска, подвески и цементирования секций обсадных колонн по п.1, отличающееся тем, что наружная поверхность корпуса подвески выполнена с продольными, радиально размещенными канавками для прохождения промывочной жидкости.

5. Устройство для спуска, подвески и цементирования секций обсадных колонн по п.1, отличающееся тем, что одна торцевая поверхность гайки выполнена конусообразной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для спуска, подвески и цементирования секций обсадных колонн и может использоваться при креплении нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство для спуска и цементирования секций обсадных колонн, принятое в качестве прототипа, содержащее корпус подвески, несущую трубу с окнами для промывки, внутри которой расположена втулка с гнездом под бросовый шар-бомбу, соединенная с несущей трубой посредством штифтов, гайку с левой резьбой по наружной поверхности для соединения с корпусом подвески, соединенную с несущей трубой шлицевым соединением, и подшипник (см. описание изобретения к авторскому свидетельству SU №899858, МПК Е21В 33/14 от 18.01.1980 г.).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, что снижает надежность работы в осложненных условиях, например при цементировании может привести к неотсоединению устройства от секции обсадной колонны.

Технической задачей предлагаемого устройства является повышение надежности работы за счет обеспечения гарантированного отсоединения от спускаемой в скважину секции обсадной колонны и упрощение конструкции.

Техническая задача решается тем, что в устройстве для спуска, подвески и цементирования секций обсадных колонн, содержащем корпус подвески со ступенчатой внутренней и наружной поверхностью, несущую трубу, гайку с левой резьбой по наружной поверхности для взаимодействия с корпусом подвески и шлицами на внутренней поверхности для взаимодействия со шлицами несущей трубы, при этом несущая труба снабжена окнами для промывки, внутри нее расположена втулка, снабженная гнездом под бросовый шар-бомбу, а снаружи - упорная втулка для фиксации подшипника, при этом конец несущей трубы выполнен ступенчатым, причем наружный диаметр средней ступени выполнен равным внутреннему диаметру корпуса подвески, наружный диаметр верхней ступени выполнен равным внутреннему диаметру гайки, а наружный диаметр нижней ступени - внутреннему диаметру подшипника, при этом подшипник выполнен опорным, а нижняя ступень несущей трубы установлена с возможностью разгрузки торцовой поверхностью на опорный подшипник и соединена с корпусом подвесной пробки с возможностью поворота относительно друг друга и разъединения. Нижняя ступень несущей трубы выполнена со сквозными отверстиями для штифтов, а наружная поверхность корпуса подвесной пробки выполнена с кольцевой канавкой для размещения концов штифтов. Для прохождения промывочной жидкости наружная поверхность корпуса подвески выполнена с продольными, радиально размещенными канавками для прохождения промывочной жидкости. Для облегчения прохождения предлагаемого устройства в скважине верхняя торцовая поверхность гайки выполнена конусообразной.

Предлагаемая конструкция устройства проста и надежна в эксплуатации и позволяет осуществлять спуск в скважину как сверхлегких хвостовиков в количестве 2-3 труб, так и тяжелых колонн и подвесных пробок, причем как с последующим цементированием, так и без него, обеспечивая при этом гарантированное отсоединение несущей трубы с извлекаемой частью от корпуса подвески, а следовательно, и бурового инструмента от устройств, предназначенных для спуска.

Во втором случае разъединение несущей трубы 2, соединенной с обсадными трубами 17, осуществляют сразу после закачки цемента, с опорой хвостовика на забой.

Устройство для спуска, подвески и цементирования секций обсадных колонн иллюстрируется чертежами, где:

на фиг.1 изображено продольное сечение общего вида устройства;

на фиг.2 - то же, момент разъединения устройства при цементировании скважины;

на фиг.3 - то же, момент разъединения устройства с опорой на забой при спуске колонны без цементирования скважины;

на фиг.4 - то же, момент разъединения устройства с опорой на муфту при спуске колонны;

на фиг.5 - то же, сечение А-А на фиг.1;

на фиг.6 - то же, сечение Б-Б на фиг.1;

на фиг.7 - то же, выносной элемент В с фиг.1;

на фиг.8 - то же, сечение Г-Г на фиг.4.

Устройство для спуска и подвески секций обсадных колонн содержит корпус 1 подвески со ступенчатой внутренней и наружной поверхностью, несущую трубу 2, соединенную с бурильным инструментом 3, гайку 4 с левой резьбой по наружной поверхности взаимодействия с корпусом 1 подвески и шлицами на внутренней поверхности для взаимодействия со шлицами несущей трубы 2 с образованием шлицевого соединения 5. Для облегчения прохождения предлагаемого устройства в скважине верхняя торцовая поверхность гайки 4 выполнена конусообразной.

Несущая труба 2 снабжена окнами 6 для промывки. Внутри несущей трубы 2 расположена втулка 7, снабженная гнездом под бросовый шар-бомбу 8, а снаружи на конце установлена упорная втулка 9 для фиксации опорного подшипника 10. Втулка 7 зафиксирована в несущей трубе 2 посредством штифтов 11, установленных в сквозных отверстиях, выполненных в несущей трубе 2 (сквозные отверстия на чертеже условно не показаны).

Конец несущей трубы 2 выполнен ступенчатым, причем наружный диаметр средней ступени выполнен равным внутреннему диаметру корпуса 1 подвески, наружный диаметр верхней ступени выполнен равным внутреннему диаметру гайки 4, а наружный диаметр нижней ступени - внутреннему диаметру опорного подшипника 10. При этом нижняя ступень несущей трубы 2 торцовой поверхностью установлена с возможностью ее разгрузки на опорный подшипник 10 и используется в качестве его верхней обоймы.

Нижняя ступень несущей трубы 2 выполнена со сквозными отверстиями (сквозные отверстия на чертеже условно не показаны) для соединения с корпусом 12 подвесной пробки посредством штифтов 13, концы которых расположены в кольцевой канавке 14, выполненной на наружной поверхности корпуса 12 подвесной пробки для обеспечения возможности поворота относительно друг друга и последующего разъединения.

Для спуска оборудования в скважину в отсутствии цементирования наружную поверхность корпуса 1 подвески выполняют с продольными, радиально размещенными канавками 15 для прохождения промывочной жидкости.

Для соединения нижнего конца корпуса 1 подвески посредством втулки 16 с колонной обсадных труб 17 по его наружной поверхности выполнена резьба (резьба на чертеже условно не показана).

Устройство для спуска, подвески и цементирования секций обсадных колонн собирают следующим образом.

Вначале опорный подшипник 10 устанавливают на несущей трубе 2 и фиксируют на ней посредством упорной втулки 9. Затем внутри корпуса 1 подвески размещают конец несущей трубы 2 и устанавливают гайку 4, размещая шлицы гайки 4 между шлицами несущей трубы 2, образуя шлицевое соединение 5. Поворачивая гайку 4, производят соединение несущей трубы 2 с корпусом 1 подвески по резьбовому соединению.

Затем в зависимости от ситуации производят соединение корпуса 1 подвески с колонной обсадных труб 17 посредством втулки 16 или несущей трубы 2 с корпусом 12 подвесной пробки посредством штифтов 13.

Конструкция предлагаемого устройства позволяет производить разъединение несущей трубы 2 с буровым инструментом 3 от обсадной колонны при цементировании скважины как после окончания твердения цементного раствора, так и до его затвердевания, например при разгрузке на забой.

В первом случае после закачки цементного раствора вначале производят промывку кольцевого пространства за бурильной колонной через окна 6 в несущей трубе 2, которые открываются при перемещении втулки 7 вниз, происходящем при срезе штифтов 11 под действием избыточного давления, создаваемого после сбрасывания и посадки шара-бомбы 8 в гнездо втулки 7. После окончания затвердевания цементного раствора опускают бурильный инструмент 3 и, медленно поворачивая его, взаимодействуют торцовой поверхностью несущей трубы 2 на опорный подшипник 10, производя при этом разгрузку на величину части веса труб (15-20 тонн) и освобождая тем самым резьбу гайки 4 от затяжки. Дальнейшим вращением вправо отворачивают гайку 4, поднимая ее вверх вдоль несущей трубы 2 по шлицевому соединению 5 (см. фиг.2), разъединяя несущую трубу 2 и корпус 1 подвески.

Во втором случае разъединение несущей трубы 2 с извлекаемой частью от корпуса 1 подвески, соединенного с обсадными трубами 17, осуществляют сразу после закачки цемента, с опорой хвостовика на забой.

При спуске хвостовиков в скважину, в отсутствие цементирования, корпус 1 подвески не комплектуют подвесной пробкой, при этом отсоединение несущей трубы 2 от корпуса 1 подвески происходит после разгрузки на опорный подшипник 10 при опоре хвостовика на забой (см. фиг.3), а промывочная жидкость проходит по продольным радиально размещенным канавкам 15, выполненным на наружной поверхности корпуса 1 подвески.

В некоторых случаях, при спуске хвостовика в отсутствие цементирования, разгрузку на опорный подшипник 10 производят без опоры на забой, используя в качестве опоры муфту 18, специально установленную в предыдущей обсадной колонне, для чего ее внутренний диаметр выполняют меньше диаметра корпуса 1 подвески на 1,2-1,5 мм, в зависимости от веса хвостовика (см. фиг.4).