Устройство для расхаживания обсадных колонн

 

Изобретение относится к оборудованию для возбуждения вибраций в верхней части колонны труб в скважине Цель - повышение качества цементирования путем возбуждения вибрационных растягивающих нагрузок в верхней части колонны труб и предупреждения опасности возникновения аварийной ситуации с колонной в наклонной скважине Для этого вибратор устр-ва выполнен в виде полого герметичного цилиндра 1 с поршнем 2 и полым штоком 3 Последний связан с цементировочной головкой Для разобщения между собой полостей над и под поршнем 2 в корпусе штока 3 выполнен боковой канал с обратным клапаном в виде шара 6 Последний взаимодействует с зубчатой рейкой 10, жестко связанной с верхней частью цилиндра 1 Полость штока 3 со стороны цементировочной головки заглушена Рейка 10 выполнена с периферически чередующимися пазами и выступами и размещена с возможностью взаимодействия с обратным клапаном для его периодического открытия В цилиндре 1 выполнена дополнительная полость с подпружиненным плунжером 14, сообщенная с полостью под поршнем , заполненной жидкостью Использование данного устр-ва позволяет обеспечить требуемые параметры интенсивности «расхаживания колонны труб в скважине с учетом задаваемой переменной составляющей ско рости перемещения колонны относительно жидкости в скважине 1 з п ф-лы, 1 ил о (/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 33/13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4358496/03 (22) 04.01.88 (46) 07.01.91. Бюл. № 1 (71) Башкирский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) А. Ш. Янтурин, P. Т. Асфандияров, P. M. Клявин, М. Д. Валеев, Э. М. Галеев, P. А. Мамлеев, P. 3. Ахмадишин и Ш. Х. Хамзин (53) 622.245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 576391, кл. Е 21 В ЗЗ/14, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 1198189, кл. Е 21 В 33/14, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСХАЖИВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН (57) Изобретение относится к оборудованию для возбуждения вибраций в верхней части колонны труб в скважине. Цель повышение качества цементирования путем возбуждения вибрационных растягивающих нагрузок в верхней части колонны труб и предупреждения опасности возникновения аварийной ситуации с колонной в

ÄÄSUÄÄ 1618865

2 наклонной скважине. Для этого вибратор устр-ва выполнен в виде полого герметичного цилиндра 1 с поршнем 2 и полым штоком 3. Последний связан с цементировочной головкой. Для разобщения между собой полостей над и под поршнем 2 в корпусе штока 3 выполнен боковой канал с обратным клапаном в виде шара 6.

Последний взаимодействует с зубчатой рейкой 10, жестко связанной с верхней частью цилиндра 1. Полость штока 3 со стороны цементировочной головки заглушена.

Рейка 10 выполнена с периферически чередующимися пазами и выступами и размещена с возможностью взаимодействия с обратным клапаном для его периодического открытия. В цилиндре 1 выполнена дополнительная полость с подпружиненным плунжером 14, сообщенная с полостью под поршнем, заполненной жидкостью. Использование данного устр-ва позволяет обеспечить требуемые параметры интенсивности «расхаживания» колонны труб в скважине с учетом задаваемой переменной составляющей скорости перемещения колонны относительно жидкости в скважине. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1618865

10

Изобретение относится к оборудованию для возбуждения вибраций в верхней части колонны труб в скважине, например при необходимости турбулизации потока в затрубном пространстве в процессе цементирования, с целью улучшения реологических свойств раствора и разрушения застойных зон его, которые, образуясь в кавернах, желобных выработках и суженной части эксцентричного затрубного пространства, снижают качество цементировочных работ, увеличивают опасность возникновения перетоков жидкости в зоне сцепления тампонажного камня со стенкой скважины или обсадной колонны, могут явиться причиной прихвата колонны труб, приводящего к аварии или к невозможности спуска колонны до проектной глубины, наиболее часто на блюдаемой в наклонных скважинах.

Целью изобретения является повышение качества цементирования путем возбуждения вибрационных растягивающих нагрузок в верхней части колонны труб и предупреждение опасности возникновения аварийной ситуации с колонной в наклонной скважине.

На чертеже представлено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Устройство содержит вибратор, выполненный в виде полого герметичного цилиндра l с поршнем 2 и полым штоком 3, имеющим на нижнем конце коническую резьбу для соединения с цементировочной головкой. Для разобщения между собой полостей 4 и 5 над и под поршнем 2 в корпусе штока (как вариант в корпусе поршня) выполнен боковой канал с обратным клапаном в виде шара 6 с седлом 7, пружиной 8 и упором 9, причем шар 6 клапана взаимодействует с зубчатой рей- . кой 10, выполненной с периодически чередующимися пазами и выступами, установленной в полости штока 3 и скрепленной с помощью гайки 11 с верхней частью цилиндра, в переводнике 12, предназначенном для соединения цилиндра 1 с грузоподъемным устройством. Рейка 10 с одной стороны снабжена продольным пазом для перетока жидкости и предохраняется от проворота относительно шарика клапана фиксатором 13. Полость 4 над поршнем — глухая. В полом герметичном цилиндре 1 выполнена дополнительная полость с подпружиненным плунжером 14 с пружиной 15 и полым резьбовым упором 16. Полость штока

3 со стороны крепления цементировочной головки (с нижней) заглушена резьбовой пробкой 17.

Устройство работает следующим образом.

После заполнения жидкостью (например, жидким или густым маслом) и закрепления устройства между крюком подъемной установки и цементировочной головкой корпус 1 с переводником 12 поднимают вверх.

Шар 6, входящий в паз рейки 10, перекрывает седло 7 обратного клапана. При этом полости 4 и 5 изолированы друг от друга. Рабочий агент (в случае применения масла — малосжимаемый) в подпоршневой полости 5 сжимается, сообщенная с полостью 5 камера над плунжером 14 возрастает в объеме, увеличивая силу деформации пружины 15. При этом рейка 10 перемещается относительно штока 3 и шарика 6 вверх. На закрепленной на штоке через цементировочную головку колонне труб возникает дополнительная переменная во времени (вибрационная) растягивающая нагрузка.

При определенной величине перемещения выступы на рейке 10 раскрывают обратный клапан и рабочий агент из камеры

5 перемещается в камеру 4 со скоростью, предопределяемой геометрическими размерами канала между цилиндрической полостью в штоке 3 и продольным пазом на рейке

10. Избыточное переменное давление в камере 5 падает и, соответственно, растягивающая переменная нагрузка на штоке 3 с подвешенной на нем колонной труб стравливается. При попадании в следующий паз рейки 10 шар 6 под действием пружины

8 опять перекрывает проходное сечение седла 7, и цикл повторяется заново. Меняя шаг чередования пазов и выступов на рейке 10, жесткость и величину предварительной деформации пружины 15, а также (при необходимости) сжимаемость, т. е. тип рабочего агента, можно регулировать абсолютные величины, а также соотношения частоты и величины амплитуды, возбуждаемой вибратором в верхней части колонны труб, переменных растягивающих нагрузок, т. е. подбирать требуемую интенсивность

«расхаживания» колонны. Верхний предел допустимой переменной нагрузки регулируется силой предварительной деформации пружины 15 путем поворота гайки 16.

Таким образом, в отличие от известных технических решений предлагаемый вибратор позволяет обеспечить, в т. ч. и оперативным путем, требуемые параметры интенсивности «расхаживания» колонны труб в скважине с учетом задаваемой переменной составляющей скорости перемещения колонны относительно жидкости в скважине (т. е. переменной силы трения колонны о жидкость) и этим обеспечить дополнительное перемешивание раствора в заколонном пространстве, т. е. повысить качество цементирования. Регулирование предельных нагрузок на колонну труб позволяет предупредить возникновение аварийной ситуации с элементами колонны на участках искривления ствола скважины и этим расширить диапазон применения метода «расхаживания» для наклонно-направленных и сильно искривленных вертикальных скважин.

1618865

Формула изобретения

Составитель Е. Молчанова

Редактор А. Шандор Техред А. Кравчук Корректор А. Осауленко

Заказ 28 Тираж 361 П одпусное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 1О1

1. Устройство для расхаживания обсадных колонн, включающее подвешенный на крюке корпус с переводником, жестко связанным с цементировочной головкой, отличающееся тем, что, с целью повышения качества цементирования путем возбуждения вибрационных растягивающих нагрузок в верхней части колонны труб и предупреждения опасности возникновения аварийной ситуации с колонной в наклонной скважине, оно снабжено вибратором, выполненным в виде полого герметичного цилиндра с поршнем и.полым штоком, связанным с цементировочной головкой и имеющими ниже поршня боковой канал с обратным клапаном, сообщающим полость полого герметичного цилиндра под поршнем с полостью штока, и размещенную в последней зубчатую рейку, жестко связанную с верхней частью цилиндра, при этом полость штока со стороны цементировочной головки заглушена, а зубчатая рейка выполнена с периодически чередующимися пазами и выступами и размещена с возможностью взаимодействия с обратным клапаном для его периодического открытия, причем в полом герметичном цилиндре выполнена дополнительная полость с размещенным в ней подпружиненным плунжером, сообщенная с полостью под поршнем, заполненной жидкостью.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что обратный клапан выполнен шаровым.