Устройство для испытания обсадной колонны на герметичность в скважине

 

Изобретение относится к бурению скважин. Цель - повышение эффективности работы за счет обеспечения многократной опрессовки при исключении гидравлических ударов. Для этого с нижней частью опоры 10 жестко связан ступенчатый в верхней части по внутренней поверхности патрубок 16 с осевым каналом и радиальными каналами 22 в верхней части. В нижней части полости патрубка 16 расположен подпружиненный относительно него стакан 26. Устройство также имеет седло под бросовый шар 21, выполненное в виде ступенчатой втулки 18, расположенной в верхней части патрубка 16, подпружиненная относительно него и установленной с возможностью перекрытия ее боковой поверхностью большей ступени 17 каналов 22 в рабочем положении устр-ва. Жидкость из бурильной колонны через отверстие полость ступени 17 и каналы 22 изливается в скважину, что обеспечивает подъем и отворачивание труб без сифона. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUHA JlHCTPHECHHX

РЕСПУБЛИК (191 (ll) (ц 4 E 21 В 17/00 34/10

ОПИСАНИВ ИЭОБЕКТЬНиЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СЛ

С©

Ю 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4212809/23-03 (22) !6.03.87 (46) 23.12.89. Бюл. Ф 47 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторс— кий институт технологии глубокого разведочного бурения (72) В.С.Войтенко, Б.Ю.Хайруллин, В.Д.Шабалин, В.П.Рыболовлев и В.И.Тутаев (53) 622.243 ° 13(088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР

У 1010256, кл. Е 21 В 34/10, 1981.

Патент США У 2857972, кл. 277-116, опублик. 1958.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ В СКВАЖИНЕ (57) Изобретение относится к бурению скважин. Цель — повышение эффективности работы эа счет обеспечения многократной опрессовки при исключении гидравлических ударов. Для этого с нижней частью опоры 10 жестко связан ступенчатый в верхней части по внутренней поверхности патрубок 16 с осевым каналом и радиальными каналами 22 в верхней части. В нижней части полости патрубка 16 расположен подпружинен1530738

25 ный относительно него стакан 26. Устройство также имеет седло под бросовый шар 21, выполненное в виде ступенчатой втулки 18, расположенной в верх-5 ней части патрубка 16, подпружиненной относительно него и установленной с возможностью перекрытия ее боковой

Изобретение относится к бурению, а именно к устройствам для испытания на герметичность обсадных колонн сква-15 жин.

Цель изобретения — повышение эффективности в работе за счет обеспечения многократной опрессовки при исключении гидравлических ударов. 20

На фиг. 1 изображено устройство для испытания обсадной колонны на герметичность перед спуском в скважину, разрез; на фиг. 2 — то же, при испытании.

Устройство для испытания обсадной колонны на герметичность включает предназначенный для связи с колонной бурильных труб переводник 1, к которому присоединен корпус 2 с осевым 30 каналом 3. На наружной поверхности корпуса 2 установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения поршень 4 с обечайкой 5, перекрывающей радиальные каналы 6, сообщающие

35 полость 7 переводника и полость корпуса со скважиной. B переводнике 1 выполнено отверстие 8, сЬобщающее полость переводника с надпоршневой полостью 9. Поршень 4 установлен с воэ- 40 можностью взаимодействия через опору

10 с уплотнительным элементом 11, расположенным нг корпусе 2. Под уплотнительным элементом 11 установлена жестко связанная с корпусом опора 12. 45

Тело уплотнительного элемента 11 армировано внутри упругодеформируемыми элементами, выполненными, например, в виде равномерно расположенных по кольцевому сечению изогнутых пластин

13, обращенных выпуклостью к наружной поверхности уплотнителя 11 и взаимодействующих в средней части с упругодеформируемыми разреэными кольцами 14, или в виде пружины 15 сжатия, выполненной в виде выпуклого цилиндра второго порядка. С нижней частью опоры 12 жестко связан патрубок

16, выполненньщ в верхней части со поверхностью большей ступени 17 каналов 22 в рабочем положении устр-ва.

Жидкость иэ бурильной колонны через отверстие полость ступени 17 и каналы

22 изливается в скважину, что обеспечивает подъем и отворачивание труб без сифона. 2 ил, ступенью 17 большего диаметра внутренней его поверхности. В осевом канале патрубка 16 в верхней его части установлено седло в виде втулки 18 с отверстием 19 и уплотнением 20 под бросовый шар 21, диаметр которого меньше диаметра отверстия 19. В верхней части патрубка на ступени 17 выполнены радиальные каналы 22 для сообщения полости патрубка с затрубным пространством. Втулка 18 выполнена ступенчатой и подпружинена относительно патрубка пружиной 23, расположенной в расточке 24 патрубка, диаметр которой меньше диаметра ступени 17 и соответствует меньшей ступени втулки 18.

Диаметр ступени 17 патрубка соответствует диаметру большей ступени втулки 18, причем последняя в рабочем положении устройства (фиг. 2) боковой поверхностью имеет воэможность перекрытия радиальных каналов 22 патрубка 16. В нижней части полости патрубка 16 в расточке 25 под втулкой 18 установлен стакан 26, взаимодействующий с пружиной 27. Стакан 26 имеет полость 28, а расточка 25 сообщается со скважиной отверстием 29, выполненным в нижнем торце патрубка 16.

Устройство работает следующим образом.

В положении, показанном на фиг.1, без бросового шара 21 устройство на колонне бурильных труб спускают в скважину (не показана) в требуемый интервал . При этом колонна бурильных труб заполняется жидкостью из скважины через отверстие 19 каналы 22 и 3 и полость 7, чем исключаются трудозатраты и время, связанные с доливом труб.

После спуска в колонну бурильных труб забрасывают шар 21 и включают .часос для нагнетания жидкости. При пссадке шара 21 на уплотнение 20 канал 3 перекрывается, и давление жидкости над втулкой 18 начинает возрастать, вслед5 15307 ствие чего втулка 18 смещается вниз, сжимая пружину 23. Перемещение втулки 18 осуществляется до ее упора в торец ступени 17, при этом перекрываютря радиальные каналы 22 и возрастаю5 щим давлением шар 21 вытесняется чеpcs уплотнение 20. При перемещении шара 21 через уплотнение 20 в полости расточки 24 возрастает давление, усилием которого стакан 26 отжимается вниз сжимая пружину 27 и вытесняя жидкость из полости расточки 25 через отверстие 29 в скважину. Пройдя уплотнение 20, map 21 падает под собственным весом в полость 28 стакана 26 (фиг. 2). За счет повышения давления в отверстии 19 втулки и расточки 24 патрубка 16 по сравнению со скважиной и разницы площадей торцов втулки 18, 20 последняя прижимается вниз и тем самым постоянно на время нагнетания жидкости перекрывает отверстия 22, обеспечивая проведение испытаний.

По.мере увеличения давления н колон-25 не труб и полости 9, куда жидкость нагнетается через отверстие Я,поршень

4 постепенно перемещается вниз, сжимая через опору 10 уплотнительный элемент 11, в котором упругодеформируе- 30 мые элементы 13 или !5, сжимаясь, увеличивают величину прогиба в средней части и тем самым прижимают резину уплотнителя к стенке обсадной колонны.

При величине давления в полости 9, равном давлению пакеровки, обсадная колонна герметично разобщена и обечайка 5 открывает радиальные каналы

6, вследствие чего жидкость нагнетается иэ полости 7 в испытуемый учас- 40 ток обсадной колонны. При этом поршень 4 с обечайкой 5 не возвращается в исходное положение, так как хотя давление в полости 7 и несколько снижается за счет сообщения радиальных 45 каналов 6 со скважиной, вследствие дросселирующего эффекта отверстия 8 давление в полости 9 снижается медленнее. Кроме того, хотя сжатые элементы 13 и 15 стремятся переместить опору 10, а следовательно, и поршень

4 вверх, это перемещение замедляется релаксацией резины и ее трением о стенки обсадной колонны. Дальнейшее нагнетание жидкости н скважину до величины давления пакеровки, а затем и опрессовки, приводит к тому, что усилия иа поршне 4 сверху и снизу уравновешиваются и дальнейшее сжатие

38 уплотнительного элемента 11 происходит эа счет эффекта самоуплотнения.

После выдержки под давлением опрессовки давление стравливают нначале в скважине до величины давления пакеровки,при этом поршень 4 постепенно от действия опоры 10, взаимодействующей с раэжимающимися элементами 13 ипи 15 перемещается вверх и закрынает радиальные каналы 6. Таким образом полость скважины отделяется от полости 7.

Однако уплотнительный элемент 11 еще деформирован, так как в колонне труб и полости 9 давление пакеровки сохраняется. После снятия давления н скважине стравливают давление н колонне бурильных труб, вследствие чего уплотнительный элемент 11 постепенно возвращается в исходное положение благодаря воздействию элементов 13 или 15. После выравнивания давлений в колонне бурильных труб и н скважине от действия пружин 27 и 23 поршень и втулка 18 возвращаются н исходное положение, вследствие чего радиальными каналами.22 скважина гидравлически сообщается с полостью уплотнительного элемента, а следовательно, и с колонной бурильных труб.

При необходимости поинтервального испытания устройство поднимают выше.

При этом жидкость из колонны бурильных труб через полость 7, канал 3, отверстие 19, полость верхней ступени 17 и радиальные каналы 22 изливается в скважину, что обеспечивает подьем и отнорачинание труб без сифона

Порядок проведения испытаний прежний с очередным сбрасыванием шара 21, т,е. каждое испытание н новом интервале требует забрасывание еще одного шара 21, н связи с чем полость 28 стакана 26 имеет необходимую величину для размещения нескольких шаров.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для испытания обсадной колонны на герметичность н скважине, включающее корпус с радиальными каналами, установленный на наружной поверхности корпуса с возможностью ограниченного осевого перемещения и вза имодействия с уплотнительным элементом поршень, опору, связанную с корпусом и расположенную под уплотни1530738

Составитель В.Родина

Редактор Н. Яцола Техред M. Ходанич Корректор М.Васильева

Заказ 7873/32 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Госудàðñтвенного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г.ужгород, ул. Гагарина,101 тельным элементом, и установленное в осевом канале корпуса седло под 6росовый шар, отличающееся тем, что, с целью повышения эффектив- 5 ности в работе за счет обеспечения многократной опрессовки при исключении гидравлических ударов, оно снабжено жестко связанным с нижней частью опоры ступенчатым в верхней части по 10 внутренней поверхности патрубком с осевым каналом и радиальными каналами в верхней части и расположенным в нижней части полости патрубка подпружиненным относительно него стаканом, причем седло под бросовый шар выполнено в виде ступенчатой втулки, расположенной в верхней части патрубка, подпружиненной относительно него и установленной с возможностью перекрытия ее боковой поверхностью большей ступени радиальных каналов патрубка в рабочем положении устройства.

12

17

18

22

19

24

2о

21

27

26