Оборудование для крепления стенок буровой скважины

 

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к креплению пробуренных интервалов обсадными трубами. Обеспечивает повышение качества крепления стенок скважины и упрощение процесса. Сущность изобретения: устройство включает соединенные между собой колонны обсадных и технологических труб и устройство для их разъединения. Это устройство содержит полый корпус с размещенными в нем промежуточным патрубком и втулкой. Они зафиксированы от соосных перемещений с возможностью их расфиксации. Колонна технологических труб соединена с промежуточным патрубком. Корпус устройства для разъединения колонн соединен с нижним концом колонны обсадных труб. Промежуточный патрубок имеет отверстие, закрытое разрушаемой заглушкой. Они вместе с колонной технологических труб образуют гидравлическую камеру. Она служит для заполнения ее жидкостью из технологической колонны через отверстие промежуточного патрубка после срезания заглушки. Колонна обсадных труб снабжена гидравлическими центраторами. Они установлены в стенках колонны. Центраторы приспособлены для взаимодействия с жидкостью гидравлической камеры. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к области крепления пробуренных интервалов обсадными трубами.

Известно оборудование для крепления стенок буровой скважины, содержащее колонны обсадных и технологических труб, соединенные между собой устройством для их разъединения, включающие полый корпус с радиальными отверстиями и размещенную в нем концентрично втулку, закрепленную от соосных с ним перемещений срезным штифтом и перекрывающую радиальные отверстия корпуса. Причем центральный канал корпуса в нижнем его конце перекрыт обратным клапаном (1).

Недостатки известного оборудования заключаются в том, что из-за перекрытия центрального канала корпуса устройства для разъединения колонн обсадных и технологических труб обратным клапаном становится невозможным применение продавочной пробки при цементировании колонны обсадных труб. Следствием этого является усложнение технологического процесса цементирования и повышенный расход цемента.

Кроме того, из-за отсутствия в известном оборудовании элементов для центрирования обсадных труб относительно ствола скважины ухудшается качество цементирования, поскольку стенки образующегося цементного камня получаются неодинаковой толщины.

Наиболее близкими к предлагаемому по технической сущности является оборудование для крепления стенок буровой скважины, включающее соединенные между собой колонны обсадных и технологических труб и устройство для их разъединения, содержащее полый корпус с размещенными в нем концентрично промежуточным патрубком и втулкой, зафиксированными от соосных друг друга перемещений с возможностью последующей расфиксации, причем колонна технологических труб соединена с промежуточным патрубком (2).

Этому оборудованию присущи, в основном, те же недостатки, что и аналогу. Это невозможность применения продавочной пробки при цементировании, что усложняет технологический процесс, поскольку ограничивает расход раствора во времени и увеличивает общий расход цемента. Кроме того, необходим постоянный контроль за количеством закачиваемой промывочной жидкости, чтобы не допустить вымывание цементного раствора из затрубья обсадной колонны, или неполное выдавливание цементного раствора из обсадной колонны, что приводит к аварийным ситуациям. Также невозможно обеспечить надлежащее качество цементирования из-за отсутствия центраторов на обсадных трубах.

Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего повышение качества крепления стенок скважины и упрощение процесса.

Указанная задача решается предлагаемым оборудованием, включающим соединенные между собой колонны обсадных и технологических труб и устройство для их разъединения, содержащее полый корпус с размещенными в нем концентрично промежуточным патрубком и втулкой, зафиксированными от соосных друг друга перемещений с возможностью последующей расфиксации, причем колонна технологических труб соединена с промежуточным патрубком.

Новым является то, что корпус устройства для разъединения колонн соединен с нижним концом колонны обсадных труб, а промежуточный патрубок имеет отверстие, закрытое разрушаемой заглушкой, и вместе они с колонной технологических труб образуют гидравлическую камеру для заполнения ее жидкостью из технологической колонны через отверстие промежуточного патрубка после срезания заглушки, при этом колонна обсадных труб снабжена гидравлическими центраторами, установленными в ее стенках и приспособленными для взаимодействия с жидкостью гидравлической камеры.

Новым также является и то, что гидравлические центраторы выполнены в виде пар "цилиндр-поршень", закрепленных в стенках обсадных труб так, что подпоршневая полость каждого цилиндра сообщена с гидравлической камерой, причем на выходе из цилиндра имеется сужение с конической поверхностью, а на поршне установлено стопорное разрезное кольцо.

На фиг. 1 показана принципиальная схема оборудования в статике; на фиг.2 - то же, в рабочем состоянии; на фиг.3 - гидравлический центратор в статике; на фиг.4 - то же, в рабочем положении.

Оборудование состоит из колонны обсадных труб 1 (фиг. 1) с радиальными отверстиями 2 в стенках, в которых закреплены центраторы 3, выполненные в виде цилиндров 4 (фиг.3), в которых установлены поршни 5 с уплотнениями 6 и стопорными разрезными кольцами 7, размещенными соответственно в кольцевых канавках 8 и 9. Причем на выходе из цилиндров 4 имеется сужение 10 с конической или сферической поверхностью 11.

Внутри обсадной колонны 1 (фиг. 1) размещена колонна технологических труб 12 (например, НКТ), соединенная с первой устройством для их разъединения, состоящим из присоединенного к нижнему концу обсадной колонны 1 полого корпуса 13, внутри которого концентрично относительно друг друга размещены промежуточный патрубок 14, соединенный с нижним концом технологической колонны 12, и втулка 15. Причем в промежуточном патрубке 14 выполнены радиальные отверстия 16, а в корпусе 13 - углубления 17, в которых размещены шарики 18, фиксирующие патрубок 14 и корпус 13 от взаимных соосных перемещений, а втулка 15 временно закреплена в патрубке 14 срезным штифтом 19. Зазор между обсадной 1, технологической 12 колоннами и патрубком 14 образует гидравлическую камеру 20 с уплотнениями 21 и 22 и сообщенную отверстием 23, временно перекрытым срезаемой заглушкой 24, с внутренним пространством технологической колонны 12.

Работы по креплению стенок скважины с помощью описываемого оборудования выполняют в следующей последовательности.

Скомпонованное на устье скважины оборудование опускают в необходимый интервал, внутрь технологической колонны 12 закачивают определенный объем цементного раствора и с помощью продавочной пробки 25 (фиг.2) через обратный клапан (не показан) продавливают цементный раствор в затрубное пространство 26 скважины 27. При этом под действием давления жидкости продавочная пробка 25 срезает заглушку 24, и жидкость через отверстия 23 в стенке патрубка 14 заполняет гидравлическую камеру 20, и далее через отверстия 2 в стенке обсадной колонны 1 поступает в цилиндры 4 центраторов 3, выдвигая поршни 5 (фиг.4) в радиальном направлении до упора в стенки скважины 27. При этом разрезные кольца 7 поршней 5, скользя по конической (сферической) поверхности 11, сжимаются и выходят за пределы сужений 10 в цилиндрах 4, после чего под действием собственных упругих сил вновь расширяются, фиксируя поршни 5 в выдвинутом положении.

При дальнейшем продвижении продавочной пробки 25 вниз она, воздействуя на втулку 15, перемещает ее вниз до упора 28 патрубка 14. При этом штифт 19 срезается, а фиксирующие шарики 18 выпадают из углублений 17 корпуса 13 и отверстий 16 патрубка 14, разобщая соединение этого патрубка с корпусом 13. Затем технологическую колонну труб 12 с промежуточным патрубком 14, втулкой 15 и продавочной пробкой 25 с шариками 18 поднимают из скважины. При этом жидкость из технологической колонны 12 через отверстия 16 изливается в скважину.

Наличие открытого центрального канала в оборудовании позволяет проводить цементирование обсадной колонны с помощью продавочной пробки, что снижает расход цемента и упрощает технологию, т.к. отпадает необходимость осуществления контроля за количеством закачиваемых цементного раствора и промывочной жидкости, не нужно сбрасывать шары для перемещения втулок, а наличие центраторов обеспечивает получение равномерной по толщине стенки цементного кольца за колонной обсадных труб, т.е. повышается качество крепления стенок скважины.

Источники информации 1. Аналог. А.с. N 1809009, МКИ E 21 В 43/10, 1993.

2. Прототип. А.с. N 1145122, МКИ E 21 В 43/10, 33/14, 1985.

Формула изобретения

1. Оборудование для крепления стенок буровой скважины, включающее соединенные между собой колонны обсадных и технологических труб и устройство для их разъединения, содержащее полый корпус с размещенными в нем концентрично промежуточным патрубком и втулкой, зафиксированными от соосных друг друга перемещений с возможностью последующей расфиксации, причем колонна технологических труб соединена с промежуточным патрубком, отличающееся тем, что корпус устройства для разъединения колонн соединен с нижним концом колонны обсадных труб, а промежуточный патрубок имеет отверстие, закрытое разрушаемой заглушкой, и вместе они с колонной технологических труб образуют гидравлическую камеру для заполнения ее жидкостью из технологической колонны через отверстие промежуточного патрубка после срезания заглушки, при этом колонна обсадных труб снабжена гидравлическими центраторами, установленными в ее стенках и приспособленными для взаимодействия с жидкостью гидравлической камеры.

2. Оборудование по п.1, отличающееся тем, что гидравлические центраторы выполнены в виде пар цилиндр-поршень, закрепленных в стенках обсадных труб так, что подпоршневая полость каждого цилиндра сообщена с гидравлической камерой, причем на выходе из цилиндра имеется сужение с конической поверхностью, а на поршне установлено стопорное разрезное кольцо.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4