Устройство для опрессовки обсадных колонн

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕССОВКИ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, содержащее корпус, самоуплотняющуюся манжету, полую подпружиненную гильзу с радиальными отверстиями и соединенный с гильзой распорный конус с пазами:на боковой поверхности, взаимодействующий с манжетой, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет уменьшения времени на проведение операции по опрессовке, оно снабжено установленным в верхней части гильзы дифференциальным поршнем со струйным насосом .в нижней части, причем поршень в верхней части имеет боковые отверстия для связи полостей устройства над и под лоршнем, а приемная камера струйного насоса связана с подпоршнебой ,полостью. (Л кэ ел О5

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИН !

Е 21 B 34/10

1, О

1 (=:.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3336676/22-03 (22) 31.08.81 (46) 07.04.83. Бюл. Р 13 (72) Б. В. Крых и Н. С. Сундугей .(71) Полтавское отделение Украинского научно-исследовательского геологоразведочного института (53) 622.245.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 810939 кл. Е 21 В 33/12, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9. 892773, кл. Е 21 B 34/10., 1978 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕССОВКИ

ОБСАДНЫХ КОЛОНН, содержащее корпус, самоуплотняющуюся манжету, полую под„„SU„„1010256 A пружиненную гильзу с радиальными отверстиями и соединенный с гильзой распорный конус с пазами.на боковой поверхности, взаимодействующий с манжетой, о т л и ч а ю ta е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет уменьшения времени на проведение операции по опрессовке, оно снабжено установленным в верхней части гильзы дифференциальным поршнем со струйным насосом .в нижней части, причем поршень в верхней части имеет боковые отверстия для связи полостей устройства над и под поршнем, а приемная камера струйного насоса связана с подпоршнеэой полостью.

1010256

Изобретение относится к бурению глубоких скважин и предназначено для опрессовки обсадных колонн.

Известно устройство для"опрессовки обсадных колонн, включающее корпус, уплотнительную манжету, распор- 5 ный конус и механизм .нагружения (1 ).

Недостатком укаэанного устройства является то, что источником давления является гидравлическое сопротивление каналов корпуса над и под поршнем и кольцевого зазора между поршнем и корпусом для реальных промывочных жидкостей, которым присуще большое разнообразие реологических параметров (плотность, структурная 15 вязкость и динамическое напряжение, сдвига}, величина реально получаемого давления может оказаться недостаточной, чтобы распереть манжету. В этом случае при закрытом про- . тивовыбросовом оборудовании давление нагнетаемой жидкости будет передаваться на всю обсадную колонну .и необсаженный ствол скважины и может вызвать тяжелые ослЬжнения (поглощения промывочной жидкости, гидроразрыв пород, заколонную циркуляцию), а основная цель — опрессовка колонны выме устройства не будет достигнута.

Заведомое уменьшение сечения каналов и кольцевого зазора, с целью увеличения гидравлических сопротивлений, не эффективно, ибо потребует больших энергетических затрат, увеличения времени всей операции.по опрес- З5 совке и не обеспечит нормального вытекания промывочной жидкости из ко-. лонны опрессовочных труб при их подьеме из скважины.!

Н ан более близ ким техническим реше-40 если э апорный элемент опускать в

65 нием к изобретению является устройство для опрессовки обсадных колонн, содержащее корпус, самоуплотняющуюся манжету, полую подпружиненную гильзу с радиальными отверстиями и 45 соединенный с гильзой распорный конус с пазами на боковой поверхности, взаимодействующий с манжетой (2 ).

Недостатком известного устройства является то, что для его распакеров- 50 ки, с целью последующей опрессовки обсадной колонны, необходимо перекрывать проходной канал гильзы сбрасываемым в бурильную колонну шаром или другим каким-либо запорным устройством. В этом случае при подъеме бурильной колонны после опрессовки раствор, находящийся в трубах выше устройства, не будет попадать в скважину, а будет выливаться из бурильных труб пр мере их развинчивания 60 над ротором. При этом неизбежны потери растворов и загрязнение пола, буровой,. что ухудшает безопасность ведения работ. Э:.того можно избежать, трубы на проволоке или канате и извлекать его перед подъемом устройства иэ скважины. Но в этом случае увеличиваются затраты времени и труда на спуск и подъем запорного элемента, необходимо также иметь спускоподъемный механизм — лебедку. Все это усложняет ведение работ по опрессовке.

Целью изобретения является повышение эффективности работы эа счет уменьшения времени на проведение операции по опрессовке °

Укаэанная цель достигается тем, что устройство для опресоовки обсадных колонн, содержащее корпус, самоуплотняющуюся манжету, полую подпружиненную гильзу с радиальными отверстиями и соединенный с гильзой распорный конус с пазами на боковой поверхности, взаимодействующий с манжетой, снабжено установленным в верхней части гильзы дифференциальным поршнем со струйным насосом в нижней части, причем поршень в верхней части имеет боковые отверстия дпя связи полостей устройства над и под поршнем, а приемная камера струйного насоса связана c подпоршневой полостью.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг. 2 — разрез A-A на фиг. 1.

Устройство состоит из корпуса 1 с каналами 2, подпружиненной гильзы 3, скрепленной посредством кулачков 4 и болтов 5 через окна 6 в стенке корпуса с распорным конусом 7 и закрепленной на корпусе с помощью гайки 8 самоуплотняющейся манжеты 9. Между гильзой и корпусом помещена возвратная пружина 10. В верхней части гильзы в цилиндрической расточке установлен ступенчатый поршень 11 с окнами 12, образующий с закрепленной в гильзе втулкой 13 герметичную полость

14. Кольцевая площадь поршня 11, ограничивающая.герметичную камеру, выполнена больше площади верхнего торца и образует меньшую ступень. В результате этого при наличии гидростатического давления жидкости, уравновешивающего вес поршня и потери на трение при его перемещении, поршень будет плавать. В нижней части поршня с торца большей его ступени установлен струйный насос 15. Через сквозные каналы 16 приемная камера

17 струйного насоса гидравлически связана с подпоршневой полостью 18, Для уменьшения поршневого эффекта при подъеме., устройства из. скважины в гильзе 3 выполнены отверстия 19, а на боковой поверхности распорного конуса 7 - пазы 20, по которым часть бурового раствора перетекает из обсадной колонны над устройством в бурильные трубы.

1010256

ВН 1ИПИ Заказ 2429/19 Тираж 601 . Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4

Устройство работает следующим образом.

В собранном виде устройство на бурильных трубах опускается в скважнну на требуемую глубину. Под воздействием гидростатического давления, находящегося в скважине бурового раствора, поршень со струйным насосом перемещается в верхнее: положение. При этом через гильзу 3, центральный канал поршня 11 и отверстия 12 будет происходить заполнение бурильной колонны буровым раствором, находящимся в скважине.

Для осуществления опрессовки. пос.ле .спуска устройства на требуемую глубину в трубы закачивается буровой раствор. При работе струйного насоса раствор из кольцевой полости 18 будет отсасываться, что приведет к снижению давления под поршнем. в результате этого поршень вместе со струйным насосом переместится в нижнее положение . Вследствие этого окна 12 перекроются, а под воздействи-ем давления закачиваемого раствора гильза 3 начнет перемещаться вниз до момента открытия каналов 2, открыв путь движению раствора в заколонное прострайство над уплотнительной манжетой. Одновременно с перемещением гильзы 3 распорный конус 7 разожмет манжету 9, прижав ее боковую поверхность к стенке обсадной колонны.

При герметизации устья скважины давление в пространстве за бурильными трубами будет увеличиватвся. Подняв давление до требуемой величины подачу раствора прекращают и производят опрессовку колонны выше устройстра. После опрессовки и снижения давления в трубах и в затрубном пространстве поршень перемещается в верхнее положение и через открывшиеся окна 12 давление в .трубах над и под устройством уравнивается. Одновременно происходит и перемещение гильзы с распорным конусом в верхнее исход ное положение.

При подъеме устройства раствор

10 из бурильных труб свободно перетекает в скважину ниже устройсЪва, по каналам 20 распорного конуса, в результате.чего исключаются его пОтери при раэвинчивании бурильных труб и 5 улучшаются условия работы в буровой.

При необходимости опрессовки колонны можно производить поинтервально на заданных глубинах за один спуск-подъем бурильных труб. Для это- . го необходимо только осуществить подачу бурового раствора и загерметизировать затрубное пространство на устье скважины, а распакеровка устройства будет. происходить автоматически.

Таким обраэом, помино экономии бурового раствора и улучшений условий работы буровой вахты отпадает необходимость в работах, связанных с опусканием и извлечением запорных устройств до и после опрессовки в каждом интервале. Это существенно повышает эффективность работ по опрессовке обсадных колонн.

ТехниКо-экономическая эффективность заключается в уменьшении мате" риальных затрат, связанных с прове- .. дением операций по опрессовке обсадных колонн, за счет сокращения времени на подготовительные операции.