Устройство для обвязки обсадных колонн на устье скважины

 

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей промышленности, и может быть использовано при новом проектировании оборудования для обвязки обсадных колонн на кондукторе устья скважины. Предлагаемое устройство дополнительно снабжено элементами вторичного уплотнения, которые расположены между цилиндрическими поверхностями в кольцевом зазоре колонных головок. Элементы уплотнения взаимодействуют с распорной гайкой на наружной цилиндрической поверхности, образующей с колонной резьбовую пару. Под элементы вторичного уплотнения арматуры фонтанной на торце внутренней колонной головки выполнен цилиндрический опорный буртик. Для циркуляции раствора выполнены пазы на внутренней цилиндрической поверхности внешней колонной головки. Пазы обеспечивают циркуляцию при промывке и цементировании обсадной колонны даже в том случае, когда посадочные конуса колонных головок взаимодействуют между собой. Зазор между колонными головками после промывки поверхностей уплотняют эластичным элементом при помощи распорных фасонных колец и распорной гайки, имеющей резьбу на наружной поверхности, а на торце - отверстия под ключ. Использование изобретения снижает металлоемкость, повышает надежность и улучшает эксплуатационные параметры устройства. 1 ил.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей промышленности, и может быть использовано при новом проектировании оборудования для обвязки обсадных колонн на кондукторе устья скважины.

Известны конструкции оборудования для обвязки обсадных колонн на устье скважины, включающие последовательно и концентрично размещенные на кондукторе корпуса с наружными и внутренними посадочными конусами, уплотнительными элементами на наружной поверхности и резьбой на внутренней поверхности для соединения с обсадными колоннами (см. Г.М. Гульянц "Справочное пособие по противовыбросовому оборудованию скважины". - М.: Недра, 1983, с. 37 - 39).

Недостатком известных устройств является большая металлоемкость, требующая непроизводительных трудозатрат при изготовлении и эксплуатации.

Известно устройство обвязки обсадных колонн на устье скважины, в котором каждый из корпусов выполнен с крышкой в виде накидной гайки с центральным осевым каналом и резьбой на внутренней поверхности, причем на наружном посадочном конусе выполнены сквозные продольные каналы, а на наружной поверхности каждого корпуса в верхней части - резьба, при этом уплотнительные элементы на наружной поверхности корпуса установлены на уровне размещения крышки нижерасположенного корпуса (см. патент РФ N 1693229, кл. E 21 B 33/03, 1991).

Устройство для обвязки обсадных колонн на устье скважины, содержащее колонные головки с посадочными конусами, с пазами для циркуляции раствора и арматуру фонтанную с элементами вторичного уплотнения, в импортном исполнении широко используют на нефтегазодобывающих промыслах.

Отечественное устройство, принятое в качестве ближайшего аналога, практически неработоспособно, что проявилось при испытании первых опытных образцов.

Давление, создаваемое при испытании устройства, деформирует резьбовые участки колонных головок и заклинивает по резьбе уплотняющие крышки. Опытные образцы, установленные на скважине, в реальных условиях подвергаются более жесткой деформации от воздействия бурового инструмента, что препятствует последующей нормальной сборке элементов и исключает их эксплуатацию.

Задача обеспечения работоспособности устройства для обвязки обсадных колонн требует исключения легкодеформируемых участков в колонных головках или нового подхода при новом проектировании устройства. Решение поставленной технической задачи достигается тем, что устройство дополнительно снабжено элементами вторичного уплотнения, которые расположены между цилиндрическими поверхностями в кольцевом зазоре колонных головок и распорной гайкой с резьбой на наружной цилиндрической поверхности, образующей с колонной головкой резьбовую пару, на торце внутренней колонной головки выполнен цилиндрический опорный буртик под элементы вторичного уплотнения арматуры фонтанной, а пазы для циркуляции раствора выполнены на внутренней цилиндрической поверхности внешней колонной головки.

На чертеже изображено устройство для обвязки обсадных колонн на устье скважины, общий вид.

Устройство имеет наружную колонную головку 1, внутреннюю головку 2, посадочные конусы 3 колонных головок, фасонное кольцо 5, 7 вторичного уплотнения, эластичное уплотнительное кольцо 6, гайку 8 с резьбой на наружной цилиндрической поверхности и отверстиями на торце под ключ, цилиндрический опорный буртик 9 под элементы вторичного уплотнения 10 арматуры фонтанной 11.

В статическом состоянии колонные головки 1 и 2 взаимодействуют по собственным посадочным конусам 3.

Элементы вторичного уплотнения после компоновки в последовательности 5, 6, 7 взаимодействуют с распорной резьбовой гайкой, установленной с определенным усилием при помощи тарированного ключа.

Эластичный элемент 6 взаимодействует с цилиндрическими поверхностями в зазоре 4 между колонными головками 1, 2 и герметизирует зазор между ними.

Элемент 10 герметизирует зазор между колонной головкой 2 и арматурой фонтанной 11, взаимодействуя с определенным усилием с поверхностями в зазоре в зависимости от расчетной размерной цепочки, последнее звено которой выполнено на цилиндрическом опорном буртике 9.

Размер звена, размер опорного буртика 9 может быть доработан при контроле размеров гнезда вторичного уплотнения конкретной арматуры фонтанной непосредственно в процессе выбора и установки оборудования.

В динамике после выполнения последовательных технологических операций, в частности после промывки горячей водой зазора между колонными головками 1, 2 и резьбы на колонной головке 1, устанавливают элементы уплотнения 5, 6, 7, 8.

Вторичное уплотнение позволяет проводить гидравлические испытания до установки арматуры фонтанной 11 и осуществлять контроль герметизации благодаря расширенным функциональным возможностям предлагаемого устройства.

После установки арматуры фонтанной 11 с собственным вторичным уплотнением оборудование для обвязки обсадных колонн приобретает более надежную герметизацию и высокие эксплуатационные характеристики устройства.

Предложенное устройство по сравнению с известными и работоспособными колонными головками, применяемыми на промыслах, отличается компактностью, меньшим весом и стоимостью. Использование устройства для обвязки обсадных колонн на вновь разбуриваемых скважинах даст положительный технико-экономический эффект.

В соответствии со стандартами СЭВ 4353-83 (бывшего СЭВ) установлены одно- и двухфланцевые типы колонных головок, которые можно принять за базовые объекты. В ТУ 26-16-183-85 приведены основные параметры и размеры колонных головок на рабочее давление 70 МПа.

В ТУ 26-02-579-71 приведены основные параметры и размеры колонных головок на рабочее давление 35 МПа и 21 МПа.

В компоновке колонных головок по упомянутым техническим условиям применяется "нижний пакер к верхнему фланцу оборудования", т.е. вторичное уплотнение в последовательно устанавливаемых одна над другой колонных головок. В предложенном устройстве по сравнению с базовым объектом колонные головки установлены одна в другой, и вторичное уплотнение размещено между поверхностями той и другой колонной головки, а не между поверхностью обсадной трубы и поверхностью в гнезде колонной головки. Упрощается установка арматуры фонтанной с использованием "пакера".

Предложенное устройство позволяет отказаться от технологически операций обрезки обсадной трубы и механической обработки ее торца. Колонные головки свинчивают с резьбовыми концами труб и устанавливают вторичное уплотнение в заранее выполненных гнездах. Эти два обстоятельства существенно улучшают процесс обвязки обсадных колонн на устье скважины, обеспечивают надежность устройства и упрощают операции обслуживания в процессе эксплуатации Предложенное устройство по сравнению с базовым объектом имеет меньшую металлоемкость, изготавливают его с меньшими трудозатратами, причем габаритно-массовые характеристики значительно сокращены.

Предложенное устройство имеет расширенные функциональные возможности и полностью обеспечивает возможность проведения гидравлических испытаний и контроля эксплуатационных параметров. В настоящее время разработана техническая документация и осуществлен запуск в производстве с целью обеспечения постановки оборудования на новые и восстанавливаемые скважины.

Предложенное устройство обеспечивает использование арматуры фонтанной различного исполнения и полностью удовлетворяет требованиям взаимозаменяемости и ремонтопригодности.

Предложенное устройство для обвязки обсадных колонн на устье скважины найдет широкое применение в производстве нефтегазодобывающих промыслов и даст при использовании положительный экономический эффект.

Формула изобретения

\\\1 Устройство для обвязки обсадных колонн на устье скважины, содержащее колонные головки с посадочными конусами, с пазами для циркуляции раствора и фонтанную арматуру с элементами вторичного уплотнения, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено элементами вторичного уплотнения, которые расположены между цилиндрическими поверхностями в кольцевом зазоре колонных головок, и распорной гайкой с резьбой на наружной цилиндрической поверхности, образующей с колонной головкой резьбовую пару, на торце внутренней колонной головки выполнен цилиндрический опорный буртик под элементы вторичного уплотнения фонтанной арматуры, а пазы для циркуляции раствора выполнены на внутренней цилиндрической поверхности внешней колонной головки.

РИСУНКИ

Рисунок 1