Устройство для подвески секций обсадных колонн

 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к креплению скважин секциями обсадных колонн. Цель - повышение надежности работы устр-ва путем исключения возможности преждевременного разрушения фиксирующех элементов . Устр-во содержит корпус (К) 1 с промывочныГш отверстиями 2, несущий ствол (НС) с узлом фиксации и 1 сл 00 о ю го

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECrlYB JlHH

„„SU„„>З 4022 (51) 4 Е 21 В. 43/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3851003/22-03 (22) 04. 12.84 (46) 30.05.87. Бюл М 20 (71) Ахтырское управление буровых работ (72) В.В.Сережников, N.Â.Ïëàõåòêo, К.А.Шевченко, A.Ô.Êîâàëü, А.П.Терлецкий, А,А.Шумиловский и Н.С.Дякив (53) 622.245.13 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 861556, кл. E 21 В 33/14, 1980.

Авторское свидетельство СССР.

F. 787619, кл. Е 2! В 33/14, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВЕСКИ СЕКЦИЙ

ОБСАДНЫХ КОЛОНН (57) Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к креплению скважин секциями обсадных колонн. Цель — повышение надежности работы устр-ва путем исключения возможности преждевременного разрушения фиксирующех элементов. Устр-во содержит корпус (К) 1 с промь1вочныГ и отверстиями 2, несущий ствол (НС) с узлом фиксации и

1314022 замок левой резьбы. Последний выполнен с виде сухарей 18, установленных в окнах К1 и зафиксированных втулкой 19 со срезным элементом (C3) 20 и проточкой 21. При этом между К1 и нижней частью НС размещена дифференциальная втулка 7 на СЭ 8, перекрывающая отверстия 2. Узел фиксации НС выполнен в виде у< тановленной в верхней части К1 и связанной с HC посредством С3 !4 муфтов,N обоймы.

Она состоит из жестко связанных между собой двух кулачковых муфт 9 и 10.

Причем муфта 10 взаимодействует с

Изобретение относится к оборудованию для крепления нефтяных и газовых скважин секциями обсадных колонн.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства путем 5 исключения возможности преждевременного разрушения фиксирук>и,их элементов.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в исходном положении при спуске секции обсадной колонны; на фиг. 2 — разрез А-Л на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез H.Б на фиг. 1.

Устройство содержит корпус 1 с промывочными отверстиями 2, несущий ствол, состоящий иэ верхней 3 и ниж!

5 ней 4 частей, ниппель 5 и воронку 6.

В полости между корпусом 1 и нижней частью 4 несущего ствола размещена дифференциальная втулка 7, зафиксированная среэными элементами 8 относительно нижней части 4 несущего ствола и перекрывающая промывочные отверстия 2 корпуса.

Узел фиксации несущего ствола относительно корпуса выполнен в виде муфтовой обоймы, включающей две кулачковые муфты 9 и 10, жестко связанные между собой, первая из которых взаимодействует с несущим стволом, а вторая — с корпусом. Муфта 9 байонетного типа предохраняет несущий ствол от продольного перемещения относительно корпуса и конструктивно выполнена в вице кулачков 11 и пазов I2 на несущсм стволе 3 и ку- 35 лачков 13 в обойме муфты, От самоК1, а муфта 9 — с HC который имеет пружинный фиксатор 15 для удержания обоймы в выключенном положении. После спуска колонны на заданную глу- бину и посадки цементировочной пробки на упорное кольцо Стоп" внутри нее резко повышается давление. Происходит разрушение СЭ 8, а втулка 7 перемещается вверх, открывая отверстия 2. Давление в колонне падает, и появляется циркуляция в затрубье.

Промывочная жидкость вымывает излишки цемента выше устр-ва, 1 э.п. ф-лы . 3 ил, произвольного выключения при возможном провороте обсадной колонны во время спуска ее в скважину муфта 9. зафиксирована срезным элементом 14.

Муфтовая обойма может быть выполнена заодно с корпусом 1 устройства в его верхней торцовой части (на фиг. 1 при отсутствии разъема и кулачковой муфты 1О). Однако такое исполнение может привести к возможному разрушению кулачков муфты 9 при проведении работ по отсоединению устройства от зацементированной обсадной колонны или при аварийном открытии промывочных отверстий 2.Разрушение кулачков муфты 9 под нагрузкой от веса обсадной колонны или от натяжения бурильной колонны привело бы к возникновению яссового удара и возможному порыву обсадной колонны. Чтобы исключить это явление, в устройстве предусмотрена подвижная в осевом направлении муфтовая обойма. Для обеспечения воэможности выключения муфты 9 при наличии ее подвижной муфтовой обоймы предусмотрена кулачковая муфта 10, которая для выполнения этой функции жестко связана с муфтой 9 °

Кулачковая муфта 10. обеспечивает возможность выключения байонетной муфты 9 при провороте несущего ствола 3 относительно корпуса 1, а также обеспечивает возможность продольного перемещения муфтовой обоймы относительно корпуса и процессе проведе-

I 3«- «О 0 ния работ „Такое перемещение исе<л«

< ) в виде сухаря 18 установленного в окне корпуса и зафиксированного в э;крытом положении втулкой 19 со cpe«f элементом 20 и проточкой ?1 под с..-хари 18. Нижняя часть 4 »есуще«о 20 ствола имеет возможность взаимодействия с торцом втулки 9.

Устройство рябо;-яст следующим образом.

После навинчивя:.!ия устройств» ня верхнюю трубу секции обсяд»ой «оло»ны на бурильных трубах производят спуск компоновки в скважину. В проЦессе спУска пРи посаДках с. к«1«ий обсадной колонны на уступы ствола скважины кожет произэйти рязгр"зкя секций на ус;уп. В этом слу :яе осевая нагрузя» от веса буриль«ой колонны в9?сгринимяется кулачковой муфтой 9 и через муфту 1О передается на корпус 1. Таким образом, осевого перемещения частей 3 и с; несущего ствола относительно корпуса 1 »е происходит, что предохраняет шт..фт

8 от преждевременноro разрушения, а промывоч»ые о:;.f

P9:процессе спуска секции обсадной колонны эа счет ее взаимодейст-вия с пространственно искривлен»в;,.I 45 стволом скважины может произойти проворачивание секции обсад«!ой колонны относительно бурильных труб.

Штифт 14 и кулачковая муфта 10, связанная с корпусом, препятствуют про- 50 вороту несущего ствола относительно корпуса, а следовательно, предохраняют муфту 9 от самопроизвольного выключения во время спуска секции обсадной колонны на бурильных трубах,55

После завершения спуска секции обсадной колонны на заданную глубину производят ее цекентирование с исполь22 э оl;я «,I «åì l«еl lе fl . I pî«?очнo0 П1? об«и (не показ»««я).

В момент посадки цементироночной пробки»я упс pl пе «осп цо Стоп, уста»овле»»ое в ниж»ей части секции, пнуlpl, обсяд !ой колонны резко повышается дявле»ие. При достижении

päс «

9 дифференциал! ..яя в?!утка 7 под действ,: е.! избытс?чногo давления перемещая«ся вверх, при этом открывают промыво,.!««ь«е отгерстия 2 в корпусе устро", твя. Зтот коме»т характеризуетсг, резким -.:,:;е:и!"м давления в обсаде«ой ко Iollllе . »оявле»ием циркуляции в эятрубном пространстве. После открытия промыво !них отверстий 2 прямой

»:и обрат««с и »рсмыв«ой вь«мывают излнш«<:! це«1е»т«!о«o ряств(?pa 9 поднявше! О

cR вьше устройства.

После смь«вки излишков цементного раствора и »стене««ия сроков начала егс? затвердевяния приступают к отсоединению устройства от зацементированной секц« и обсадной колонны, Поскольку после открытия промывочных отверстий 2 перепадом давления

;«<ест«о связа«!«!ые ме?«<„Еу собой муфты

9 и 10 остаются в исходном положен» гкг«юче«1«««,«ми, рабаты по отсоедине«<ию ус тройствя ««я!«!нян?т с выключения и,:т. Для этого бурильную колонну опускают, пока »ягрузка на устройство не стянет «!улевой, а затем проворачивают с помощью ротора вправо.

При провороте происходит разрушение срез««сro =.ëåìe«fòà,4, поскольку куляч«овяя муфта 10 удерживает обойму муфты 9 o г вра;пения относительно корпуса i. После среэке! фиксирующе"о элеме- .T» 14 кулачки 13 совмещаются с паза -1«I 12 Ei I»c TII 3 !I - е несуmего ствола опускаются до полного зацепления торцовых кулачков 16 с ответными кулачками ни»леля 5. Торец нижней части ч нес -пего ствола, пере«!ещяясь вниз, передает нагрузку на торец втулки 19, при этом разрушается срезной элемент 20 и втулка

19 »еремещяется в крайнее нижнее положение, выключая замок левой резьбы 17, тяк как сухари 18 западают в проточку 21 втулки 19.

Вращением бур «л!»ой ко:«о»ны вправо производят ряэвор ?т устройства по левой резьбе 17. 0тсосд»»е»ие корпуса 1 устройства от в ?р..»ки 6

131 022 5

«g

55 проверяется натяжением бурильной колонны. Прн натяжении, в случае, ! если отсоединение ке произошло (например из-эа неполного зацепления торцовых кулачков 1б), несущий ствол занимает исходное положение относительно корпуса 1, а пружинный фиксатор 15 поднимает жестко связанные муфты 9 и 10 относительно корпуса 1, полностью выключая муфту 10.

Таким образом, разъединение муфть>

10 предохраняет байонетную муфту 9 от разрушения при натяжении буриль«ой колонкы, а пружинки>йл фиксатор 15, удерживая муфты 9 и 10 от самопроизвольного включения, позволяет беспрепятственно повторять операцию по развороту устройства по левой резьбе 17.

При цементировании секций обсадных колонн возможны случаи, когда цементировочная пробка ке доходит до упорного кольца "Стоп . При этом иэбь>точного давления в обсадной колокне и сигнала "Стоп" получить нсльзя. В этих случаях открыть промывочные окна 2 с помощью гидравлики невозможно.

Для ликвидации аварийной ситуации производят следующие работы.

Плавно разгружают секцию обсадной колонны на забой скважины так, чтобы нагрузка на устройство стала нулевой,, далее осуществляют проворачивание бурильной колонны ротором до среэки штифтов 14. При этом кулачки

13 байонетной муфты 9 устанавливаются напротив пазов 12 верхней части

3 несущего ствола, а несущий ствол получает воэможность осевого перемещения относительно корпуса .1.

При дальнейшей разгрузке веса бурильных труб ка устройство несущий ствол вместе с втулкой 7 перемещаетСя вниз до упора последней в корпус.

После увеличения осевой нагрузки до величины среза штифтов 8 проксходит их разрушение и несущий ствол перемещается вниз до соприкоснонек>ля с втулкой 19 замка левой резьбы.

Происходит срез штифта 20, удерживающего втулку 19, и последняя перемещается вниз дo совмещения сухарей 18 с наружной проточкой 21 выполненной во втулке 19 в которую он и западает. Таким образом, происходит вь>клн>чекие за. >ка левой резьбы 11.

25>

В момент среза штифтов 8 кулачки

13 муфты 9 находятся выше пружинного фиксатора 15, При натяжении бурильной колонны на величину собственного веса несущий ствол занимает исходное положение относительно корпуса 1.

При этом открываются ггромывочные отверстия 2, >тружинкый фиксатор 15

На несущем стволе поднимает жестко связанные кулачковые муфты 9 и 10 относительно корпуса, выключая при этом муфту 10.

После открытия натяжением бурильной KofloHH6> I7PoMbIRoUHblx Отве17стий производят смывку излишков цементного раствора, поднявшегося вьппе устройства, По окончании смывки излишков цементного раствора и истечения

=роков начала его затвердевания производят отсоединечие бурильных труб от зацементированной секции, Для этого бурильную колонну пускают до тех I7op, пока нагрузка на устройство не станет нулевой. Иесущий ствол перемещается вниз до упора, при этом торцовые кулачки 1б входят в зацепление с ответными кулачками киппелн 5. Перемещекию несущего ствола вниз и включению торцовых кулачков 1б жестко связанные муфты.

9 и 10 не могут препятствовать, поскольку они надежно удерживаются ггружиккым фиксатором 15 в выключенном положении. Вращением бурильной колонны вправо производят отворот левой резьбы 17. Отсоединение устройства по левой резьбе проверяется натяжением бурильной колонны, госле чего осуществляется подъем устройства из скважины.

Формула изобретения

1. Устройство для подвески секций обсадных колонн, включающее корпус, нес гщий ствол, замок левой резьбы, узел фиксации несущего ствола относительно корпуса и дифферен циальную втулку, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повьппения надежности работы устройства за счет исклю >ения возможности преждевремеккого разрушения фиксирующих элементов, узел фиксации несущего ствола выполнен в виде установленной в верхней части корпуса и связанной с HpñóU;èì стволом средними элементами муфтой обоймы, состоящей из жестко сг.язаккых между собой двух

1314022

Составитель В.Родина

ТехредЛ..Олейник Корректор Г. Решетник

Редактор E.Êîï÷à

Заказ 2189/33 Тираж 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4, кулачковых муфт, имеющих возможность взаимодействия во взаимноперпендикулярных плоскостях соответственно с несущим стволом и корпусом, причем несущий ствол имеет фиксатор 5 муфтовой обоймы в ее выключенном положении.

2. Устройство по п.1, о т л ич а,ю щ е е с я тем, что замок левой резьбы выполнен в .виде сухарей с возможностью осевого перемещения втулки с проточкой под сухари, а корпус имеет окна для размещения сухарей.