Разъединитель

 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для спуска и цементирования обсадных колонн секциями с подвеской их на цементном камне. Сущность изобретения: разъединитель, содержащий запорные элементы, зафиксированные передвижной втулкой, снабжен жестко закрепленной на корпусе сменной ограничительной втулкой, образующая внутренней поверхности которой выполнена по уравнению упругой линии, а передвижная втулка замкового узла выполнена сменной, причем наружная поверхность передвижной втулки сопряжена с запорными элементами и имеет форму усеченного конуса с углом при вершине, равным углу раскрытия концов запорных элементов, что позволяет выполнять спуск и цементирование обсадных колонн различного диаметра на одном типоразмере модуля разъединителя. 2 ил.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для спуска и цементирования обсадных колонн секциями с подвеской их на цементном камне.

Известно устройство для спуска, подвески и герметизации потайных колонн [1] включающее корпус с боковыми промывочными окнами, на наружной поверхности которого установлен уплотнительный элемент, Г-образное кольцо, толкатель, узел фиксации и разъединения.

Недостатком данного технического решения является невозможность спуска и цементирования обсадных колонн диаметром большим по сравнению с диаметром разъединителя.

Известен также разъединитель для спуска и цементирования обсадных колонн [2] включающий корпус с радиальными отверстиями, перекрытыми втулками, муфту-воронку, шаровой замок, патрубок. На наружной поверхности корпуса выполнены продольные пазы, сообщающие трубное пространство через радиальные отверстия и шаровой замок со скважинным пространством.

Недостатком данного разъединителя является невозможность спуска и цементирования обсадных колонн диаметром больше номинального диаметра разъединителя, что необходимо в случае невозможности доставки на буровую оборудования для спуска очередной обсадной колонны или вообще отсутствия в данный момент разъединителей нужного диаметра. Этот недостаток выражается в невозможности подсоединения к данному разъединителю какого-либо приспособления или переводника с номинального диаметра разъединителя на требуемый большой диаметр обсадной колонны, позволяющего зацементировать колонну и отсоединиться от нее с открытием стыковочной воронки.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому устройству является разъединитель для спуска и цементирования обсадных колонн [3] включающий корпус с радиальными промывочными отверстиями, перекрытыми подвижной втулкой, муфту-воронку и замковый узел, содержащий запорные элементы, зафиксированные передвижной втулкой, при этом он снабжен переходником, размещенным между корпусом и муфтой-воронкой, замковый узел расположен между корпусом и переходником, а запорные элементы выполнены в виде упругих цанг с зацепами, причем переходник жестко связан с муфтой-воронкой, а промывочные отверстия корпуса расположены над переходником.

Недостатком данного разъединителя является необходимость разбуривания переходника, что может привести к разрушению цементного камня за муфтой-воронкой в результате высоких переменных динамических нагpузок на долоте при разбуривании и нарушению герметичности места стыковки.

Целью изобретения является повышение надежности работы разъединителя при спуске и цементировании обсадных колонн различного диаметра.

Цель достигается тем, что в известном разъединителе, включающем корпус с радиальными промывочными отверстиями, перекрытыми подвижной втулкой, муфту-воронку и замковый узел, содержащий запорные элементы, зафиксированные передвижной втулкой, согласно изобретению он снабжен жестко закрепленной на корпусе сменной ограничительной втулкой, образующая внутренней поверхности которой выполнена по уравнению упругой линии, а передвижная втулка замкового узла выполнена сменной, причем наружная поверхность передвижной втулки сопряжена с запорными элементами и имеет форму усеченного конуса с углом при вершине, равным углу раскрытия концов запорных элементов. Наличие у предлагаемого разъединителя сменной ограничительной втулки, образующая внутренней поверхности которой выполнена по уравнению упругой линии, позволяет разводить лепестки цанги на необходимую величину диаметра спускаемой обсадной колонны и не допускать у них остаточной деформации, и передвижной втулки, выполненной в форме усеченного конуса с углом при вершине, равным углу раскрытия концов запорных элементов, позволяет зафиксировать запорные элементы в радиальной расточке внутри муфты-воронки при этом угле.

Замена у разъединителя сменной ограничительной и передвижной втулок и муфты-воронки позволяет выполнять спуск и цементирование обсадных колонн различного диаметра на одном типоразмере модуля (часть разъединителя, извлекаемая на поверхность после разъединения) разъединителя. По сравнению с прототипом это позволяет исключить проведение технологической операции, связанной с разбуриванием переходника, а соответственно избежать возможного разрушения цементного камня за муфтой-воронкой и нарушения герметичности места стыковки.

На фиг.1 изображено устройство в момент спуска обсадной колонны; на фиг. 2 устройство в момент разъединения.

Устройство состоит из корпуса 1, нижняя часть которого представляет собой замковый узел 2, выполненный в виде цанги с запорными элементами 3 на концах. К корпусу 1 подвешена муфта-воронка 4 с помощью зацепления запорных элементов корпуса с конической фаской радиальной расточки внутри муфты-воронки.

На корпусе 1 жестко закреплена сменная ограничительная втулка 5, образующая внутренней поверхности которой выполнена по уравнению упругой линии. На срезных штифтах 6 в корпусе 1 установлена подвижная втулка 7, внутри которой на срезных штифтах 8 установлена втулка 9, перекрывающая боковые промывочные отверстия 10.

Прижатие запорных элементов 3 к радиальной расточке муфты-воронки обеспечивается передвижной втулкой 11, имеющей форму усеченного конуса, при этом снизу передвижная втулка 11 крепится винтом 12, ввернутым в подвижную втулку 7.

Устройство работает следующим образом.

После спуска обсадной колонны в скважину ее промывают, готовят и закачивают цементный раствор в бурильную колонну, а затем его продавливают. По окончании продавливания цементного раствора внутрь бурильных труб бросают шар 13 малого диаметра, который садится в седло втулки 9, перекрывая проходное отверстие. Давление на выходе насоса возрастает. За счет избыточного давления срезаются штифты 8 и втулка 9 смещается вниз до упора, открывая боковые промывочные отверстия 10, через которые удаляются излишки цементного раствора, находящегося в затрубном пространстве выше этих отверстий. После затвердения цементного раствора производится отсоединение бурильной колонны от обсадной колонны. Для этого внутрь бурильной колонны сбрасывают второй шар 14 большего диаметра, который садится в седло подвижной втулки 7, перекрывая проходное отверстие. Давление на выходе из насоса снова возрастает, срезаются штифты 6, и подвижная втулка 7 вместе с передвижной втулкой 11 сдвигаются вниз до упора в уступ расточки корпуса 1. При этом освобождаются запорные элементы 3, и лепестки цанги за счет своей упругости принимают вертикальное положение. Затем начинают подъем бурильной колонны.

В скважине остаются зацементированная обсадная колонна и муфта-воронка 4. Одновременно при подъеме бурильной колонны вверх вместе с корпусом 1 извлекаются из скважины подвижная втулка 7, втулка 9, сменная ограничительная втулка 5, передвижная втулка 11, шары 13 и 14. Спуск и цементирование второй секции обсадной колонны производится аналогично первой секции.

Преимущество предлагаемой конструкции разъединителя состоит в том, что она позволяет исключить проведение технологической операции, связанной с разбуриванием переходника, что позволяет избежать возможного разрушения цементного камня за муфтой-воронкой и нарушения герметичности места стыковки муфты-воронки со второй секцией обсадной колонны.

Формула изобретения

Разъединитель, включающий корпус с радиальными промывочными отверстиями, перекрытыми подвижной втулкой, муфту-воронку и замковый узел, содержащий запорные элементы, зафиксированные передвижной втулкой, отличающийся тем, что он снабжен жестко закрепленной на корпусе сменной ограничительной втулкой, образующая внутренней поверхности которой выполнена по уравнению упругой линии, а передвижная втулка замкового узла выполнена сменной, причем наружная поверхность передвижной втулки сопряжена с запорными элементами и имеет форму усеченного конуса с углом при вершине, равным углу раскрытия концов запорных элементов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2