Устройство для соединения секций обсадных колонн

 

Изобретение относится к технологической оснастке при креплении скважин. Цель - исключение преждевременной стыковки секций обсадных колонн. Для этого междупатрубком 3 и кожухом 4 над пружинным фиксатором 14 установлена втулка 16, связанная с кожухом 4 срезным элементом 19, и выполнена в верхней части с конической поверхностью. Кожух 4 для взаимодействия с последней имеет ответную коническую поверхность. Патрубок 3 выполнен с радиальными отверстиями 20 для сообщения полости колонны с кольцевым пространством 21. Принудительное передвижение фиксатора 14 с помощью втулки 16, установленной между патрубком 3 и кожухом 4, позволяет исключить преждевременную стыковку секций с расхаживанием или при обшивке в размере колонны. Использование данного устр-ва пoзвdляet сократить расходы добывающих предприятий на поддержание колонны в исправном состоянии. 4 ил.Ч|О Юg

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

21

r6 и

rrr

ra

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4110631/03 (22) 12,08.86 (46) 30,01.92. Бюл. Ьй 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) K.À.Øåâ÷åíêî, В.В.Сережников, А.Ф.Коваль и В.Д.Куртов (53) 622.245.13(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 823558, кл. Е 21 В 33/14, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 1234571, кл. Е 21 В 17/08, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ

СЕКЦИЙ ОБСАДНЫХ КОЛОНН (57) Изобретение относится к технологиче-! ской оснастке при креплении скважин. Цель — исключение преждевременной стыковки секций обсадных колонн, Для этого между

„„Я2„„1709062 А1 (st)s Е 21 В 17/08,43/10// Е 21 В 33/14 патрубком 3 и кожухом 4 над пружинным фиксатором 14 установлена втулка 16, связанная с кожухом 4 срезным элементом 19, и выполнена в верхней части с конической поверхностью. Кожух 4 для взаимодействия с последней имеет ответную коническую поверхность. Патрубок 3 выполнен с радиальными отверстиями 20 для сообщения полости колонны с кольцевым пространством 21. Принудительное передвижение фиксатора 14 с помощью втулки . 16, установленной между патрубком.3 и кожухом 4, позволяет исключить преждевременную стыковку секций с расхаживанием или при обшивке в размере колонны, Использование данного устр-ва позволяет сократить расходы добывающих предприятий на поддержание колонны в исправном состоянии.

4 ил.

1709062Изобретение относится к технологической оснастке при креплении скважин и может быть применено для соединения секций обсадных колонн.

Цель изобретения — исключение преждевременной стыковки секций обсадных колонн, На фиг.1 изображена нижняя часть устройства в сборе с воронкой перед навинчиванием ее на верхнюю обсадную трубу нижней секции обсадной колонны; на фиг.2 — верхняя часть устройстве в сборе с пэтрубком и кожухом; нэ фиг.3 — устройство в момент стыковки секций; нэ фиг.4 — то же, после окончания стыковки секций обсадных колонн.

УсФройство для соединения секций обсадных колонн состоит из корпуса 1 с воронкой 2 и патрубкэ 3 с посадочной поверхностью и с установленным нэ. невт кожухом 4 (фиг.1 и 2). Корпус 1 соедийен с переводникои 5, имеющим резьбу 6 для соединения с обсадными трубами 7. Во внутренней . полости корпуса 1 нэд переводником 5 установлен узел уплотнения в виде подвижной втулки с уплотнитель. ными кольцами 8. 8 верхней части подвижной втулки установлена конусная металлическая пара. Конусная пара выполнена в виде разжимного конуса 9 и двух

«онусных колец 10, угол конуса деталей 9 и

10 меньве угла трения. Уплотнительные кольца 8 по наружному диаметру контактируют с внутренней поверхностью корпусз 1, э их внутренний диаметр. меньше наружного диаметра пэтрубка 3 на величину; достаточную для обеспечения их герметичного контактирования с патрубком 3. Корпус 1 имеет левую резьбу 11 для соединения с реэьбовым разъединителем для спуска нижней секции обсадной колонны труб 7, Конструкцйя разьединителя исключает доступ . цементного- раствора первой ступени к уплотнительному узлу и внутренней поверхно сти верхней части воронки.

В воронке 2 имеется проточка 12 в виде реэьбовой нарезки, соответствующей резьбовой нарезке 13 разрезного пружинного фиксатора 14. установленного в кольцевой полости между пэтрубком,3 и кожухом 4 (вместо резьбовой нарезки могут быть использованы коаьцеобрэзные нарезки). Патрубок 3 имеет конусный буртик 15, предназначенный для ограничения захода патрубка 3 в воронку 2. В воронке имеется ответный уступ, выполненный ниже резьбы 12.-3 кольцевом зазоре между кожухом

4 и патрубком 3 над пружинным фиксатором

14 установлена втулка 16, выполненная в верхней части с конической поверхностью, взаимодействующей с ответной ей конической поверхностью кожуха 4. Под втулкой 16 установлено эластичное уплотнение (манжете) 17 с металлическим кольцом 18, зафиксированным относительно кожуха 4 с помощью срезного элемента 19, В верхней частй патрубка 3 имеются радиальные отверстия 20, соединяющие внутреннюю по-. лость колонны с кольцевым пространством

21, имеющимся над втулкой 16.

Устройство для соединения секций обсадных колонн работает следующим образом.

Нижнюю секцию обсадной колонны с l5 навернутой на нее воронкой присоединяют к разьединителю с помощью левой резьбы

11 и на бурильных трубах спускают в скважину. После окончания цементирования нижней секции и ожидания затвердевания

20 цемента (ОЗЦ) отсоеднняют разъединитель от нижней секции и производят его подъем из скважины. 8 скважину спускают верхнюю секцию обсадной колонны с навернутым на ее нижний конец стыковочным нвй секции и определяют момент захода пэтрубка 3 в воронку 2 до упора конусного буртика 15 патрубка в уступ воронки. Мо30 мент захода определяют по индикатору веса колонны. После этого верхнюю секцию приподнимают так, чтобы пзтрубок 3 находился выше воронки на 1-2 м, и приступают к цвментированию верхней секции. После продэвливания цементного раствора в ззтрубное пространство верхнюю секцию опускают до посадки кожуха 4 на торец воронки 2. После этого в обсадной колонне создают давление, нз 2-3 МПа превышающее давление в момент окончания продавливэния цементного раствора. Под действием избыточного давления уплотнительные кольце 8 совместно с подвижной втулкой, герметично перекрывающие коль45 цевой зазор между пзтрубком 3 и корпусом

1, воздействуют на разжимной конус 9, который; поднимаясь вверх, распирает конусные кольца 10. ГЬследние, деформируясь, дополнительно герметизируют кольцевой

50 заэор парой "металл — металл". Благодаря наличию в патрубке 3 радиальных отверстий

20 полость колонны сообщена с кольцевым пространством 21 нэд втулкой 16. Поэтому под силой внутритрубного давления, 803действующего на втулку 16, происходит срезкээлементов 19,удерживающих кольцо -.

18. Кольцо 18 смещается вниз и перемещает пружинный p83b6080A фиксатор 14 до упора его в верхнюю часть буртика 15. При этом резьбовэя нарезка 13 фиксатора эацепляет-, 25.пэтрубком 3 (фиг.2). Допускают верхнюю секциюдо головы зацементированной ниж1709062

6 ся с ответной ей проточкой 12 воронки 2. Во время перемещения кольца 18, уплотнения

17 и фиксатора 14 происходит вытеснение . жидкости через неуплотненный контакт . патрубок 4- воронка 2 из кольцевого зазора 5 между патрубком 3 и воронкой 2. После создания давления производят проверку соединения секций путем приподнимания верхней секции. При этом верхняя конусная часть буртика 15 упирается в ответнуют по- 10 верхность фиксатора 14. Резьбовое зацепление фиксатора с воронкой не позволяет патрубку 3 выйти из корпуса 1.

: Убедившись в соединении секций о6садной колонны, давление в колонне сбра- 15 сывают. Поскольку за колонной находится цементный раствор, то его избыточное давление через неуплотненный контакт кожух

4 — воронка 2 воздействует на эластичную манжету 17 снизу. Усилие от давления при- 20 водит к перемещению втулки 16 и уплотнения 17 вверх до захода конусной части . втулки 16 в ответную конуснув поверхность кожуха 4. Верхняя часть втулки 16 деформи-, руется и герметизирует зазор между,пат- 25 рубком 3 и кожухом 4 дополнительным уплотнением типа "металл — металл"..По-: скольку угол конуса пари меньше угла трения, а площадь нижнего торца. втулки 16 выбирается в 10-12 раз больше площади ее 30 верхнего торца, то после перемещения:. втулки вверх и ее заклинивания между кожухом 4 и патрубком 3 внутри колонны может быть создано давление, в несколько раз превышающее давление, при котором щю-. 35 изошло заклинивание втулки 16. Так, при заклинивании втулки 16 звтрубным давлением в 5-6 Mfla для того. чтобы произошло ее смещение вниз, необходимо создать внутритрубное давление 50-72 МПа. 40

Таким образом, принудительное передвижение пружинного фиксатора с помощью втулки, установленной между патрубком и кожухом, позволяет исключить преждевременную стыковку секций обсадных колонн в случае необходимости цементирования - верхней секции с расхаживанием или при ошибке в размере колонны. Кроме того, применение предложенного устройства позволяет сократить расходы добывающих предприятий на поддержание обсддной колонны в исправном состоянии в период scего срока эксплуатации скважины за счет предотвращения разгерметизации узла стыковки секции обсадной колонны.

Формула иэобретвния

Устройство для соединения секций об.садных колонн, включающее установленный на одной иэ соединяемых секций патрубок с посадочной поверхностью, кожухом и пружинным фиксатором, установлен-. ную на другой секции воронку с проточкой на внутренней поверхности под фиксатор патрубка и узел уплотнения в виде подвижной втулки с уплотнительными кольцами на ее наружной поверхности,.о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с. целью исключения преждевременной стыковки секций обсадных колонн, оно снабжено установленной между патрубкрм и кожухом над пружинным фиксатором втулкой, связанной с кожухом срезным элементом и выполненной в верхней части .с конической поверхностью, а кожух для взаимодействия с ней имеет ответную коническую поверхность. причем петрубок выполнен с радиальными отверстиями для сообщения полости колонны с кольцевым пространством над втулкой.

1709062

78

Я

f1

f0

Составитель В,Родина

Редактор М.Келемеш Техред M,Моргентал Корректор С.Черни

Заказ 414 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва,.Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101