Устройство для стыковки и цементирования секций обсадных колонн

 

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для стыковки и цементирования обсадных колонн, спускаемых секциями. Обеспечивает повышение надежности стыковки секций обсадной колонны при ее контроле и осуществление цементирования верхней секции в состыкованном состоянии. Сущность изобретения: устройство содержит установленный на нижней секции раструб с конической поверхностью. С вышерасположенной секцией обсадной колонны связан корпус. В корпусе выполнены радиальные отверстия. В них закреплены диафрагмы. Коаксиально корпусу закреплена гильза. Она закреплена срезными элементами и имеет возможность осевого перемещения. Гильза выполнена с радиальными отверстиями. Они тоже перекрыты диафрагмами. Устройство имеет направляющую пробку с центральным отверстием, разъединитель с промывочными отверстиями, разделительную пробку и сбросной шар. Спуск сбросного шара для открытия промывочных отверстий разъединителя определяется формулой. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для стыковки и цементирования обсадных колонн, спускаемых секциями.

Известно устройство для стыковки и цементирования секций обсадных колонн, состоящее из полого корпуса с промывочными отверстиями, перекрытыми пробками с уплотнениями, муфты, жесткосвязанной с корпусом, и втулки, соединенной с муфтой срезными элементами [1].

Основным недостатком известного устройства является преждевременное открытие промывочных отверстий корпуса из-за выпадения пробок, которые ненадежно крепятся кольцами или проволокой, или невозможность их открытия внутриколонным давлением бурового раствора.

Наиболее близким является устройство для стыковки секций обсадных колонн, состоящее из воронки с коническим седлом, закрепленной к верхней секции корпуса, расположенного в корпусе ниппеля с посадочным конусом и направляющей пробкой с цементировочными отверстиями [2].

Основным недостатком известного устройства является ненадежность стыковки секций обсадной колонны при наличии кривизны скважины и особенно, когда отсутствует цемент за "головой" нижней секции обсадной колонны.

Кроме того, сам процесс стыковки верхней секции осуществляется после цементирования, что может привести к прихвату ее и к трудностям контроля за стыковкой и в конечном счете к осложнению скважины.

Задачей изобретения является повышение надежности стыковки секции обсадной колонны при качественном ее контроле и осуществление цементирования верхней секции в состыкованном состоянии.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для стыковки и цементирования секций обсадных колонн, содержащем установленный на нижней секции раструб с конической поверхностью, связанный с вышерасположенной секцией обсадной колонны корпус, закрепленную срезными элементами коаксиально корпусу и имеющую возможность осевого перемещения гильзу с конической поверхностью, уплотнениями и направляющей пробкой, размещенный над вышерасположенной секцией разъединитель, разъединительную пробку и сбрасной шар, для решения задачи устройство снабжено диафрагмами, закрепленными в радиальных отверстиях, выполненных в корпусе, а гильза выполнена с радиальными отверстиями, перекрытыми диафрагмами, причем направляющая пробка выполнена с центральным отверстием, а спуск сбросного шара для открытия промывочных отверстий разъединителя определяется следующим выражением: где Vш - объем жидкости, закачиваемой после сброса шара, м3; Vб - объем бурильной колонны, м3; Lб - длина бурильной колонны, м; U - скорость падения шара, м/с; Q - производительность насосов, м3/с.

Разделительная пробка может быть выполнена с центральным сквозным отверстием или с заглушенным центральным отверстием.

Техническим результатом является фиксация сопряженных конических поверхностей гильзы и раструба под давлением, создаваемым буровым раствором.

Это достигается за счет того, что боковые отверстия гильзы и корпуса смещаются относительно друг друга и перекрываются стенками гильзы и корпуса.

Техническим результатом является контролируемость процесса стыковки секций до начала цементирования.

Это достигается созданием давления в состыкованной верхней секции и установкой в радиальных отверстиях корпуса диафрагм, подобранных на любое заданное давление бурового раствора.

Техническим результатом является цементирование верхней секции в состыкованном с нижней секцией состоянии.

Это достигается за счет того, что гильза и корпус имеют боковые отверстия.

Техническим результатом является определение спуска сбросного шара где Vш - объем жидкости, закачиваемой после сброса шара, м3; Vб - объем бурильной колонны, м3;
Lб - длина бурильной колонны, м;
U - скорость падения шара, м/с;
Q -производительность насосов, м3/с.

На фиг. 1 показано устройство для стыковки и цементирования секций обсадных колонн; на фиг. 2 -то же для стыковки и цементирования двух секций.

Устройство содержит корпус 1, соединенный с разъединителем 2. В корпусе 1 закреплена гильза 3 посредством срезных винтов 4. В зазоре между корпусом 1 и гильзой 3 находятся уплотнения 5 и 6. В радиальных отверстиях корпуса 1 закреплены диафрагмы 7 посредством гаек 8. На гильзе 3 имеются радиальные отверстия 9, которые перекрыты диафрагмами 7. На нижнем конце гильзы 3 расположена направляющая пробка 10 с центральным отверстием и коническая поверхность 11.

Под корпусом 1 расположен раструб 12 с внутренней конической поверхностью 13. Сопряжение конических поверхностей 11 и 13 устраняет осевое перемещение гильзы 3 относительно раструба 12 во время спускоподъемных операций бурильной колонны, а также проворачивание ее в процессе бурения.

В корпусе 1 установлено упорное кольцо 14. Кольцо 14 расположено на верхнем торце гильзы 3 и предназначено для посадки разделительной резиновой пробки 15 после окончания продавки цементного раствора.

Устройство работает следующим образом.

В собранном виде устройство навинчивают на первую обсадную трубу верхней секции и спускают в скважину, при этом нижняя секция оборудована раструбом 12.

Если сплошную обсадную колонну спускают тремя и более секциями, а хвостовик - двумя и более секциями, то применяют разъединитель 2. Разъединитель 2 навинчивают на верхнюю обсадную трубу верхней секции.

Для срабатывания разъединителя 2 применяют продавочную пробку 16 и сбросной шар 17. Продавочная пробка 16, опускаясь вниз по бурильной колонне, продавливает тампонажный раствор через разъединитель и соединяется с разделительной пробкой 15, плотно закрепляясь в ее центральном отверстии. Затем обе пробки продавливают тампонажный раствор внутри секции обсадной колонны в затрубное пространство. Пуск сбросного шара для открытия промывочных отверстий 18 разъединителя определяется следующим выражением

где Vш - объем жидкости, закачиваемой после сброса шара, м3;
Vб - объем бурильной колонны, м3;
Lб - длина бурильной колонны, м;
U - скорость падения шара, м/с;
Q - производительность насосов, м3/с.

В этом случае работа устройства происходит по общепринятой схеме.

При креплении сплошной обсадной колонны двумя секциями в процессе спуска верхней секции может быть проведена промежуточная промывка скважины, которую осуществляют в обычном порядке через центральное отверстие направляющей пробки 10. После спуска верхней секции обсадной колонны ввод гильзы 3 в раструб 12 осуществляют одновременно с циркуляцией бурового раствора. При этом давление бурового раствора повышают на 3,0-4,0 МПа, после чего давление сбрасывают. Затем корпус 1 разгружают на раструб 12 на 10-12 т и повышают давление бурового раствора до разрушения диафрагм 7. При атом давление бурового раствора резко падает. Закачивают расчетный объем тампонажного раствора и пускают разделительную пробку 15. Пробка 15 в этом случае имеет заглушенное центральное сквозное отверстие.

При достижении разделительной пробки 15 упорного кольца 14 повышают давление внутри секции обсадной колонны, в результате срежутся винты 4. Разделительная пробка 15 вместе с гильзой 3 и упорным кольцом 14 сдвинутся вниз до соединения конических поверхностей 11 и 13. Радиальные отверстия 9 гильзы 3 при этом будут расположены против стенки корпуса 1, а зазор между корпусом 1 и гильзой 3 будет загерметизирован уплотнениями 5 и 6. Благодаря тому, что поверхности 11 и 13 сопрягаются под давлением бурового раствора, гильза 3 не будет иметь возможность перемещаться в осевом направлении и проворачиваться.

Устройство обеспечивает надежность соединения верхней секции обсадной колонны с нижней посредством конических поверхностей 11 и 13 гильзы 3 и раструба 12 и герметичность посредством уплотнений 5 и 6, что позволяет осуществлять цементирование верхней секции в состыкованном с нижней секцией состоянии.

Источники информации
1. SU, N1460205, кл. E 21 B ЗЗ/14, опубл. 1989.

2. SU, М1454947, кл. E 21 B 17/08, опубл. 1989.


Формула изобретения

1. Устройство для стыковки и цементирования секций обсадных колонн, содержащее установленный на нижней секции раструб с конической поверхностью, связанный с вышерасположенной секцией обсадной колонны корпус, закрепленную срезными элементами коаксиально корпусу и имеющую возможность осевого перемещения гильзу с конической поверхностью, уплотнениями и направляющей пробкой, размещенный над вышерасположенной секцией разъединитель, разделительную пробку и сбросной шар, отличающееся тем, что оно снабжено диафрагмами, закрепленными в радиальных отверстиях, выполненных в корпусе, а гильза выполнена с радиальными отверстиями, которые перекрыты диафрагмами, причем направляющая пробка выполнена с центральным отверстием, а спуск сбросного шара для открытия промывочных отверстий разъединителя определяется выражением

где Vш - объем жидкости, закачиваемый после сброса шара, м3;
Vб - объем бурильной колонны, м3;
Lб - длина бурильной колонны, м;
U - скорость падения шара, м/с;
Q - производитель насосов м3/с.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разделительная пробка выполнена с центральным сквозным отверстием.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разделительная пробка выполнена с заглушенным центральным отверстием.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, конкретно к строительству и ремонту скважин

Изобретение относится к строительству скважин и может быть использовано при ступенчатом цементировании обсадной колонны

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к проблеме спуска и цементирования хвостовиков и секций сплошных обсадных колонн в сложных геологических условиях, где требуется вращение бурильных и обсадных труб для проработки ствола скважины в процессе их спуска

Изобретение относится к строительству скважин и может быть использовано при ступенчатом и манжетном цементировании скважин, прежде всего, наклонных и с горизонтальным окончанием ствола

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к технологии крепления скважин обсадными колоннами

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способу строительства скважин, креплению и изоляции трубных колонн различного типа для параметрических, разведочных и эксплуатационных скважин с различными типами профилей, включая вертикальные, наклонные и с горизонтальным участком ствола, а также для водяных скважин
Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности и может быть использовано при проведении восстановительно-ликвидационных работ в скважинах, в частности при вторичном цементировании кондуктора

Изобретение относится к горному делу, в частности к технологии строительства скважин, и предназначен для крепления скважин, пробуренных на нефть, газ и воду

Изобретение относится к области горного дела, а именно к креплению нефтяных и газовых скважин

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к конструкции резьбовых соединений труб

Изобретение относится к герметичному соединению металлических труб, в частности труб, используемых для перекачивания жидкостей, и обсадных труб для скважин, используемых главным образом, но не исключительно, для разведки и добычи углеводородов и геотермических жидкостей

Изобретение относится к горной промышленности, может быть использовано при соединении в скважине обсадных колонн , спускаемых секциями

Изобретение относится к бурению, в частности к технологической оснастке при спуске обсадных колонн секциями

Изобретение относится к технологической оснастке при креплении скважин

Изобретение относится к строительству скважин и может быть использовано при стыковке секций обсадных колонн, Цель изобретения - повышение качества крепления за счет обеспечения расхаживания колонны в состыкованном состоянии

Изобретение относится к нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности, в частности нефтегазопромысловому оборудованию
Наверх