Устройство для герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в частности к герметизации заколонного пространства хвостовика обсадной колонны в скважине. Включает транспортировочную колонну, пакерный узел в виде ствола, размещенный на нем уплотнительный элемент, связанный со стволом конус для уплотнительного элемента, а также толкатель для взаимодействия с уплотнительным узлом. Толкатель размещен снаружи ствола и связан с ним срезным элементом, по меньшей мере, одним, а с транспортировочной колонной - разъемным узлом. При этом устройство в нижней части имеет якорь для зацепления с внутренней рельефной поверхностью хвостовика в его верхней части. Позволяет упростить конструкцию устройства, повысить надежность его работы и расширить области применения. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в частности к герметизации хвостовика обсадной колонны (в его заколонном пространстве) в скважине.

Известно устройство для установки и герметизации заколонного пространства хвостовика обсадной колонны в скважине, включающее корпус, связанные с ним транспортировочную колонну, разъединитель, пакер и якорь, помещенные в верхней части хвостовика под разъединителем (см., например, патент РФ №2171366, 27.07.2001).

Недостатком известного устройства является высокая вероятность преждевременного срабатывания узла пакера, обусловленная непредвиденным повышением давления в процессе технологических операций в скважине. Кроме того, при установке хвостовика в скважине не исключены осевые подвижки пакера при эксплуатационных нагрузках на него и, как следствие, разгерметизация хвостовика по его заколонному пространству. Последнее может быть следствием того, что якорь известного устройства взаимодействует с гладкой поверхностью обсадной колонны, в которой помещена верхняя часть хвостовика, что может быть причиной недостаточно прочной фиксации пакера, а следовательно, и причиной возникновения аварийной ситуации.

Техническим результатом изобретения является упрощение устройства, повышение надежности его работы и расширение области применения.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для герметизации заколонного пространства хвостовика обсадной колонны в скважине включает транспортировочную колонну, пакерный узел в виде ствола, размещенного на нем уплотнительного элемента и связанного со стволом конуса для уплотнительного элемента, толкатель для взаимодействия с уплотнительным узлом, размещенный снаружи ствола, и связанный с ним срезным элементом, по меньшей мере, одним, а с транспортировочной колонной - разъемным узлом, при этом устройство в нижней части имеет якорь для зацепления с внутренней рельефной поверхностью хвостовика в его верхней части.

Кроме того:

якорь имеет разрезные плашки с возможностью взаимодействия с рельефной поверхностью хвостовика - его кольцевой проточкой или его кольцевой канавкой, или его трапецеидальной резьбой;

разъемный узел выполнен цанговым в виде переводника, размещенного в нижней части транспортировочной колонны, помещенной в переводнике втулки, образующей кольцевую полость с толкателем, который выполнен с уступом по внутренней поверхности, и собственно цанги, помещенной в кольцевой полости, связанной с переводником срезным штифтом, по меньшей мере, одним, и взаимодействующей с уступом;

устройство имеет кольцевой фиксатор, размещенный между стволом и толкателем в их кольцевых упорных проточках, при этом ствол ниже его основной кольцевой упорной проточки имеет ряд дополнительных кольцевых упорных проточек;

толкатель в верхней части по его внутренней поверхности выполнен с рельефной поверхностью - кольцевой проточкой.

Сущность изобретения заключается в том, что известное устройство для герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине (герметизации его заколонного пространства) достаточно сложно, основано на многоступенчатой системе его работы с гидравлическим приводом, что может служить причиной преждевременного его срабатывания на одной из ступеней при гидравлических перепадах в скважине различной природы.

Предложенное же устройство имеет упрощенную схему с механическим приводом системы герметизации, независимым от гидравлических перепадов в скважине. При этом использована возможность зацепления пакерного узла за рельефную поверхность хвостовика, всегда имеющуюся в воронке хвостовика - его верхней части. Устройство в соответствии с изобретением может быть применено в качестве дополнительного средства герметизации хвостовика обсадной колонны, расположенного выше уже имеющегося традиционного средства и оказавшегося негерметичным.

Устройство может быть применено также и в качестве отдельного независимого средства, обеспечивающего возможность осуществления повторных аналогичных операций по герметизации. Оно может быть установлено кратно, одно над другим.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображено устройство в транспортном положении;

на фиг.2 - устройство в его рабочем положении.

Устройство состоит из переводника 1, жесткозакрепленной в переводнике втулки 2 с установленной на ней посредством срезного штифта или винта 3 цанги 4, пакерного узла, включающего составной ствол 5 с установленными на нем направляющим кольцом 6, якорем 7, в частности разрезным, уплотнительным элементом 8 с торцевой защитой 9, закрепленного на стволе 5, в частности составного, посредством срезного элемента 10, толкателя 11. Этот толкатель, в частности составной, оборудован кольцевым фиксатором 12. В верхней части ствола 5 пакерного узла выполнены упорные кольцевые канавки 13 для взаимодействия с кольцевым фиксатором 12, а в нижней - кольцевая проточка 14 для взаимодействия с якорем 7. Необходимая герметичность устройства обеспечена уплотнительными кольцами 15. Для спуска устройства в скважину предназначена транспортировочная колонна 16. Цанга 4 помещена в кольцевой полости 17 между втулкой 2 и толкателем 11, который выполнен с уступом 18 по внутренней поверхности.

Устройство работает следующим образом:

На верхней части хвостовика («голове») 19, спущенного в скважину (фиг.2) после подъема транспортировочной колонны, остается воронка 20 с кольцевой проточкой или кольцевой канавкой 21, в которой были размещены вкладыши узла разъединения хвостовика от колонны (на фиг. узел разъединения и вкладыши не показаны). Узел разъединения с вкладышами и транспортировочная колонна после спуска хвостовика были извлечены из скважины. Настоящее устройство на транспортировочной колонне 16 спущено в скважину и состыковано с верхней частью хвостовика 19, его воронкой 20, например, разрезным якорем 7, разрезные лепестки которого размещены в кольцевой проточке 21. В некоторых конструкциях «тяжелых» хвостовиков (диаметром более 146 мм) вместо кольцевой проточки или кольцевой канавки 21 выполнена трапецеидальная резьба с большим шагом, которая также взаимодействует с разрезным якорем 7, имеющим в этом случае ответный профиль на наружной поверхности. Вес транспортировочной колонны 16 через переводник 1 передают на составной толкатель 11, который, срезая винт 10, приводит в рабочее положение уплотнительный элемент 8, и таким образом герметизирует межтрубное пространство 22. Фиксатор 12 исключает возможность возврата толкателя 11. После приведения в действие уплотнительного элемента 8 осуществляют подъем транспортировочной колонны 16 с переводником 1, втулкой 2 и цангой 4. При этом срезаются винты 3, и цанга 4 выходит из зацепления с составным толкателем 11.

1. Устройство для герметизации заколонного пространства хвостовика обсадной колонны в скважине, включающее транспортировочную колонну, пакерный узел в виде ствола, размещенного на нем уплотнительного элемента и связанного со стволом конуса для уплотнительного элемента, толкатель для взаимодействия с уплотнительным узлом, размещенный снаружи ствола и связанный с ним срезным элементом, по меньшей мере одним, а с транспортировочной колонной - разъемным узлом, при этом устройство в нижней части имеет якорь для зацепления с внутренней рельефной поверхностью хвостовика в его верхней части.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что якорь имеет разрезные плашки с возможностью зацепления с рельефной поверхностью хвостовика - его кольцевой проточкой или его кольцевой канавкой, или его трапецеидальной резьбой.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разъемный узел выполнен цанговым в виде переводника, размещенного в нижней части транспортировочной колонны, помещенной в переводнике втулки, образующей кольцевую полость с толкателем, который выполнен с уступом по внутренней поверхности, и собственно цанги, помещенной в кольцевой полости, связанной с переводником срезным штифтом или винтом, по меньшей мере одним, и взаимодействующей с уступом.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет кольцевой фиксатор, размещенный между стволом и толкателем в их кольцевых упорных проточках, при этом ствол ниже его основной кольцевой упорной проточки имеет ряд дополнительных кольцевых упорных проточек.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толкатель в верхней части по его внутренней поверхности выполнен с кольцевой проточкой или кольцевой канавкой.