Устройство для цементирования хвостовика в скважине

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Обеспечивает упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей устройства. Устройство включает хвостовик со спущенной в него колонной насосно-компрессорных труб, разъединитель в виде переводника, соединенный верхней частью с подъемными трубами, а нижней частью с насосно-компрессорными трубами, снабженный наружной левой резьбой для соединения через муфту с верхним концом хвостовика и башмак с проходным каналом и муфтой. Согласно изобретению устройство снабжено пакерующим узлом, состоящим из корпуса, жестко установленной на нем верхней упорной втулкой, цилиндрической эластичной манжетой с кольцевыми наружными и внутренними канавками, опирающейся снизу в подвижную внутреннюю втулку, между торцом которой и ниже расположенной подвижной наружной втулкой установлено пружинное стопорное кольцо с насечками, а на корпусе выполнены для них насечки противоположного направления. Подвижная наружная втулка снабжена срезными винтами, расположенными в продольных пазах корпуса и соединенными другими концами меньшего диаметра с управляющей втулкой, установленной внутри корпуса и соединенной с ним срезными элементами. Корпус пакерующего узла нижней частью соединен с заливочной муфтой, снабженной радиальными каналами, которая, в свою очередь, соединена с перфорированным участком хвостовика, а последний - с башмаком. Колонна насосно-компрессорных труб через ступенчатый переводник соединена с ниппелем, представляющим собой патрубок с радиальными каналами в средней части, перекрытыми в исходном положении седлом. Патрубок снабжен уплотнительными элементами выше и ниже радиальных каналов, поджатыми гайками. Ниппель в нижней части соединен с наконечником. В муфте, соединяющей башмак с перфорированным участком хвостовика, установлена опорная втулка с центральным проходным каналом, через который пропущен наконечник, снабженная срезными винтами, которые участками меньшего диаметра соединены с нижней поджимной гайкой ниппеля. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к строительству и ремонту скважин с использованием цементируемых хвостовиков значительной длины и найдет преимущественное применение в скважинах с горизонтальным забоем.

Известно устройство для цементирования хвостовика в скважине, включающее хвостовик со спущенной в него колонной НКТ (насосно-компрессорные трубы) и разъединитель в виде переводника, соединенный верхней частью с подъемными трубами (патент РФ №2161241, МПК 7 Е 21 В 33/14, 2000 г.).

Недостатками устройства являются сложность конструкции, большая металлоемкость и трудоемкость изготовления и сборки, а также сложность технологического процесса его применения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для цементирования хвостовика в скважине, включающее хвостовик со спущенной в него колонной НКТ ограниченной длины, разъединитель в виде переводника, соединенный верхней частью с подъемными трубами, а нижней частью - с НКТ ограниченной длины, снабженный наружной левой резьбой для соединения через муфту с верхним концом хвостовика и башмак с проходным каналом и муфтой (патент на полезную модель №44348, МПК 7 Е 21 В 33/14).

Недостатками устройства являются:

- невозможность цементирования хвостовика в скважинах с горизонтальным забоем;

- при цементировании изолируется и продуктивный пласт, что снижает его коллекторские свойства и вызывает необходимость вторичного вскрытия;

- сложность конструкции;

- невозможность дальнейшего углубления скважины, обусловленная наличием в конструкции клапанов (каленые детали).

Задачей изобретения является создание устройства упрощенной конструкции с расширенными функциональными возможностями и не влияющего отрицательно при цементировании на коллекторские свойства продуктивных пластов.

Указанная задача решается предлагаемым устройством для цементирования хвостовика в скважине, включающим хвостовик со спущенной в него колонной НКТ ограниченной длины, разъединитель в виде переводника, соединенный верхней частью с подъемными трубами, а нижней частью - с НКТ ограниченной длины, снабженный наружной левой резьбой для соединения через муфту с верхним концом хвостовика и башмак с проходным каналом и муфтой.

Новым является то, что устройство снабжено пакерующим узлом, состоящим из корпуса, жестко установленной на нем верхней упорной втулкой, цилиндрической эластичной манжетой с кольцевыми наружными и внутренними канавками, опирающейся снизу в подвижную внутреннюю втулку, между торцом которой и ниже расположенной подвижной наружной втулкой установлено пружинное стопорное кольцо с насечками, а на корпусе выполнены для них насечки противоположного направления; подвижная наружная втулка снабжена срезными винтами, расположенными в продольных пазах корпуса и соединенными другими концами меньшего диаметра с управляющей втулкой, установленной внутри корпуса и соединенной с ним срезными элементами; корпус пакерующего узла нижней частью соединен с заливочной муфтой, снабженной радиальными каналами, которая в свою очередь соединена с перфорированным участком хвостовика, а последний - с башмаком; колонна НКТ ограниченной длины через ступенчатый переводник соединена с ниппелем, представляющим собой патрубок с радиальными каналами в средней части, перекрытыми в исходном положении седлом, патрубок снабжен уплотнительными элементами выше и ниже радиальных каналов, поджатых гайками; ниппель в нижней части соединен с наконечником; в муфте, соединяющей башмак с перфорированным участком хвостовика, установлена опорная втулка с центральным проходным каналом, через который пропущен наконечник, снабженная срезными винтами, которые участками меньшего диаметра соединены с нижней поджимной гайкой ниппеля.

Новым также является то, что внутренний диаметр корпуса пакерующего узла равен внутренним диаметрам ниппеля и заливочной муфты и меньше внутреннего диаметра хвостовика.

Новым также является то, что наружные и внутренние кольцевые канавки цилиндрической эластичной манжеты находятся друг относительно друга в шахматном порядке.

На чертеже изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.

Устройство состоит из хвостовика 1, собранного из труб необходимой длины, муфты 2 с резьбой левого направления. Хвостовик 1 соединен с разъединителем 3, который верхней частью соединен с подъемными трубами 4, а нижней - через муфту 2 с колонной НКТ 5 ограниченной длины. Через муфту 6 хвостовик 1 связан с пакерующим узлом, состоящим из корпуса 7, верхней упорной втулки 8, цилиндрической эластичной манжеты 8а с кольцевыми наружными и внутренними канавками, расположенными друг относительно друга в шахматном порядке, внутренней подвижной втулки 9 и наружной подвижной втулки 10, между торцами которых расположено пружинное стопорное кольцо 10а с насечками, а на корпусе выполнены для них насечки противоположного направления. Наружная подвижная втулка 10 снабжена срезными винтами 11, установленными в продольных пазах 12 корпуса 7. Винты 11 своими участками меньшего диаметра соединены с управляющей втулкой 13, которая, в свою очередь, соединена с корпусом 7 срезными элементами 14. Заливочной муфтой 15 с радиальными каналами 16 корпус 7 соединен с перфорированными участком 17 хвостовика, а он через муфту 18 - с башмаком 19. В муфте 18 установлена опорная втулка 20.

Колонна НКТ 5 ограниченной длины через ступенчатый переводник 21 с замковой резьбой соединена с ниппелем, представляющим из себя патрубок 22 с радиальными каналами 23, в исходном положении перекрытыми седлом 24. Выше и ниже радиальных каналов 23 на кольцевых уступах 25 и 26 установлены уплотнительные элементы 27 и 28, поджатые гайками 29 и 30.

Опорная втулка 20 и гайка 30 ниппеля соединены срезными винтами 31. Патрубок 22 снабжен наконечником 32, пропущенным через центральный канал опорной втулки 20. Сопрягаемые детали устройства снабжены уплотнительными кольцами 33.

Сборка и работа устройства осуществляется следующим образом.

В башмак 19 с навернутой на него муфтой 18 вставляют ниппель с наконечником 32 и присоединенной к гайке 30 ниппеля винтами 31 опорной втулкой 20 и соединяют муфту 18 с перфорированным участком 17 хвостовика (≈100 м), а последний - с заливочной муфтой 15 и пакерующим узлом, к которому через муфту 6 присоединяют хвостовик 1 (≈200 м), а к нему - муфту 2. Все соединенные между собой элементы устанавливают на элеваторе на устье скважины. Затем вовнутрь хвостовика спускают НКТ 5 ограниченной длины со ступенчатым переводником 21 на конце. Дойдя до ниппеля, вращением вправо соединяют с ним переводник 21. НКТ 5 несколько приподнимают, винты 31 разрушаются. Верхнюю трубу НКТ отсоединяют и вместо нее присоединяют подгоночный патрубок (не показан) такой длины, чтобы ниппель находился выше опорной втулки 20 на длину, примерно в 2 раза меньшую длины наконечника 32. К верхней части подгоночного патрубка присоединяют разъединитель 3 с наружной левой резьбой и соединяют его с муфтой 2. На подъемных трубах 4 собранное устройство спускают в скважину, периодически делая промывку до упора в забой, после чего подъемные трубы вращают вправо, в результате чего разъединитель 3 отсоединяется от головки хвостовика. Подъемные трубы 4 вместе с НКТ 5 и ниппелем приподнимают до упора последнего в управляющую втулку 13. Вовнутрь труб бросают шар и создают избыточное давление, под воздействием которых седло 24 сдвигается вниз и открываются радиальные отверстия 23 в ниппеле, которые соединяют пространство внутри НКТ 5 с пространством за хвостовиком через радиальные каналы 16 в заливочной муфте 15. Осуществляют промывку, а затем закачивают необходимый объем тампонажного раствора за хвостовик с расчетом оставления некоторого объема внутри НКТ 5 (˜150=200 м). Не сбрасывая давления, инструмент приподнимают еще, в результате чего срезные элементы 14 разрушаются, управляющая втулка 13 поднимается вверх, увлекая тем самым подвижные втулки 9 и 10, которые также поднимаются вверх, сжимают и гофрируют цилиндрическую эластическую манжету 8а пакерующего узла, отсекая тем самым столб тампонажного раствора от радиальных каналов 16 и перфорированного участка 17 хвостовика. При дальнейшем подъеме инструмента винты 11 упираются в торцы пазов 12 корпуса и разрушаются, а пружинное стопорное кольцо 10а фиксирует эластичную манжету 8а в ее верхнем положении. После этого поднимают инструмент на 1-2 м и прямой промывкой удаляют оставшийся тампонажный раствор в НКТ, после чего инструмент извлекают на поверхность. После ОЗЦ (ожидания затвердевания цемента) скважину сдают в эксплуатацию.

Предлагаемое устройство проще по конструкции, чем известные. Его с успехом можно использовать в горизонтальных скважинах. При цементировании хвостовика ствол напротив продуктивных пластов остается открытым, что позволяет не ухудшить их коллекторские свойства.

1. Устройство для цементирования хвостовика в скважине, включающее хвостовик со спущенной в него колонной насосно-компрессорных труб - НКТ ограниченной длины, разъединитель в виде переводника, соединенный верхней частью с подъемными трубами, а нижней частью - с НКТ ограниченной длины, снабженный наружной левой резьбой для соединения через муфту с верхним концом хвостовика, и башмак с проходным каналом и муфтой, отличающееся тем, что оно снабжено пакерующим узлом, состоящим из корпуса, жестко установленной на нем верхней упорной втулкой, цилиндрической эластичной манжетой с кольцевыми наружными и внутренними канавками, опирающейся снизу в подвижную внутреннюю втулку, между торцом которой и ниже расположенной подвижной наружной втулкой установлено пружинное стопорное кольцо с насечками, а на корпусе выполнены для них насечки противоположного направления; подвижная наружная втулка снабжена срезными винтами, расположенными в продольных пазах корпуса и соединенными другими концами меньшего диаметра с управляющей втулкой, установленной внутри корпуса и соединенной с ним срезными элементами; корпус пакерующего узла нижней частью соединен с заливочной муфтой, снабженной радиальными каналами, которая, в свою очередь, соединена с перфорированным участком хвостовика, а последний - с башмаком; колонна НКТ ограниченной длины через ступенчатый переводник соединена с ниппелем, представляющим собой патрубок с радиальными каналами в средней части, перекрытыми в исходном положении седлом, патрубок снабжен уплотнительными элементами выше и ниже радиальных каналов, поджатыми гайками; ниппель в нижней части соединен с наконечником; в муфте, соединяющей башмак с перфорированным участком хвостовика, установлена опорная втулка с центральным проходным каналом, через который пропущен наконечник, снабженная срезными винтами, которые участками меньшего диаметра соединены с нижней поджимной гайкой ниппеля.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренний диаметр корпуса пакерующего узла равен внутреннему диаметру ниппеля и заливочной муфты и меньше внутреннего диаметра хвостовика.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наружные и внутренние кольцевые канавки цилиндрической эластичной манжеты находятся относительно друг друга в шахматном порядке.