Спускное устройство
Изобретение относится к средствам спуска и подвески обсадной колонны на устье скважины. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств для спуска и подвески обсадных колонн в скважине. В частности, предложено спускное устройство для спуска подвески обсадной колонны, содержащее: средства крепления для прикрепления подвески обсадной колонны к спускному устройству, выполненные с возможностью перемещения между закрепленным положением, в котором подвеска обсадной колонны прикреплена к спускному устройству, и незакрепленным положением, в котором подвеска обсадной колонны не прикреплена к спускному устройству; причем в закрепленном положении обеспечена возможность подвешивания подвески обсадной колонны к спускному устройству, а спускное устройство поддерживает вес подвешенной подвески обсадной колонны; средства приведения в действие для обеспечения возможности перемещения средств крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение, причем средства приведения в действие выполнены с возможностью перемещения в осевом направлении между закрепленным положением и незакрепленным положением; средства предотвращения высвобождения для предотвращения перемещения средств крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение, пока вес подвешенной подвески обсадной колонны подвешен к спускному устройству. При этом средства предотвращения высвобождения содержат упорные средства для предотвращения перемещения в осевом направлении средств приведения в действие из закрепленного положения в незакрепленное положение, пока спускное устройство поддерживает подвеску обсадной колонны, и вес подвешенной подвески обсадной колонны передан спускному устройству. Причем когда спускное устройство не поддерживает вес подвески, обеспечена возможность высвобождения спускного устройства из подвески обсадной колонны. Раскрыт также способ расположения подвески обсадной колонны в стволе скважины. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к спускному устройству для спуска подвески обсадной колонны, узлу, содержащему спускное устройство и подвеску обсадной колонны, и к способу спуска подвески обсадной колонны.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Подвески обсадной колонны используются в нефте- и газобурении, чтобы подвесить обсадные колонны в устье скважины и способствовать использованию уплотнения затрубного пространства между обсадной колонной и отверстием устья скважины. Кольцевые уплотнения затрубного пространства - это устройства, которые уплотняют кольцевое затрубное пространство между обсадной колонной и насосно-компрессорной колонной. Настоящее изобретение относится к улучшенному спускному устройству для спуска подвески обсадной колонны, причем подвеска обсадной колонны расположена с возможностью прикрепления не зависящим от спускного устройства узлом, таким как зажимное приспособление.
При известных расположениях устья скважины на суше или подводных расположениях устья скважин применяют кольцевые уплотнения затрубного пространства, которые являются или эластомерными уплотнениями или уплотнениями металл по металлу. Эластомерные уплотнения приводят в действие предварительным установочным нажатием на эластомер, а большинство уплотнений металл по металлу приводят в действие с помощью продавливания уплотняющего элемента через конус, чтобы расширить уплотняющий элемент до его контакта с отверстием устья скважины и/или наружным диаметром обсадной колонны. Эти кольцевые уплотняющие элементы в основном спускают в соединении с подвеской обсадной колонны посредством спускного устройства для спуска подвески обсадной колонны, которое также создает возбуждающую силу, необходимую для установки кольцевого уплотнения посредством поворота или с помощью давления. Уплотнения могут быть неотъемлемым свойством подвески обсадной колонны, и активируют их с помощью радиального сжатия корпуса устьевого оборудования внутрь для того, чтобы сжать уплотняющий элемент на наружном диаметре подвески обсадной колонны.
Спускное устройство высвобождают от подвески обсадной колонны поворотом бурильного инструмента относительно подвески обсадной колонны. Это предоставляет возможность извлечения и удаления из скважины спускного устройства. Спускное устройство для спуска подвески обсадной колонны в основном необходимо для спуска или установки кольцевого уплотнения затрубного пространства в скважине, а также для перемещения подвески обсадной колонны. В другом варианте, кольцевое уплотнение может быть установлено отдельным действием, которое может быть проще, но занимает больше времени.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы решить по меньшей мере одну проблему, связанную с известным уровнем техники, на которую ссылаются в данной заявке или других заявках.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено спускное устройство для спуска подвески обсадной колонны, содержащее:
средства крепления для прикрепления подвески обсадной колонны к спускному устройству, выполненные с возможностью перемещения между закрепленным положением, в котором подвеска обсадной колонны прикреплена к спускному устройству, и незакрепленным положением, в котором подвеска обсадной колонны не прикреплена к спускному устройству, причем в закрепленном положении обеспечена возможность подвешивания подвески обсадной колонны к спускному устройству, а спускное устройство поддерживает вес подвешенной подвески обсадной колонны;
средства приведения в действие для обеспечения возможности перемещения средств крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение, причем средства приведения в действие выполнены с возможностью перемещения в осевом направлении между закрепленным положением и незакрепленным положением; и
средства предотвращения высвобождения для предотвращения перемещения средств крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение, пока вес подвешенной подвески обсадной колонны подвешен к спускному устройству.
Предпочтительно средства крепления выступают в радиальном направлении наружу от спускного устройства. Средства крепления могут быть расположены в радиальном направлении наружу от корпуса устройства для спуска.
Предпочтительно средства крепления выполнены с возможностью перемещения в радиальном направлении между закрепленным положением и незакрепленным положением. Предпочтительно средства крепления выполнены с возможностью перемещения в радиальном направлении из внешнего (закрепленного) положения в внутреннее (незакрепленное) положение.
Предпочтительно средства крепления выполнены с возможностью блокировки в закрепленном положении и более предпочтительным является выполнение средств крепления с возможностью блокировки во внешнем радиальном положении. Предпочтительно в закрепленном положении средства крепления выполнены с возможностью предотвращения перемещения в незакрепленное положение. Предпочтительно в закрепленном положении средства крепления выполнены с возможностью предотвращения перемещения в радиальном направлении внутрь.
Предпочтительно средства приведения в действие выполнены с возможностью предотвращения перемещения средств крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение и с возможностью блокировки средств крепления в положении выступания в радиальном направлении относительно внешней поверхности спускного устройства.
Средства крепления могут содержать элемент крепления, который может содержать кольцевой элемент крепления. Элемент крепления может содержать стопорное кольцо.
Элемент крепления может обеспечить внешнюю поверхность взаимодействия (или венчик для взаимодействия), которая расположена с возможностью взаимодействия с соответствующим пазом для взаимодействия, выполненным в подвеске обсадной колонны. Предпочтительно подвеска обсадной колонны предусматривает паз для взаимодействия на внутренней поверхности.
Предпочтительно обеспечена возможность удержания средств крепления в закрепленном положении распорными средствами или нажимными средствами. Предпочтительно обеспечена возможность удержания средств крепления в закрепленном положении средствами смещения.
Распорные средства могут содержать распорные штифты. Распорные штифты могут быть расположены для упора в средства приведения в действие. Предпочтительно обеспечена возможность удержания средствами приведения в действие распорных средств в закрепленном положении.
Средства приведения в действие могут предусматривать канавку. Канавка обеспечивает возможность перемещения средств крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение.
Предпочтительно канавка выполнена с возможностью перемещения в осевом направлении в спускном устройстве из закрепленного положения, в котором распорные средства упираются в средства приведения в действие, в незакрепленное положение, в котором обеспечена возможность перемещения распорных средств в канавку и/или возможность перемещения элемента крепления в радиальном направлении внутрь.
Предпочтительно обеспечена возможность приведения в действие средств приведения в действие давлением, приложенным к спускному устройству. Предпочтительно обеспечена возможность приведения в действие средств приведения в действие (нисходящим) осевым давлением, приложенным к спускному устройству. Предпочтительно нисходящее давление создается текучей средой, расположенной в затрубном пространстве, размещенном на верхней стороне спускного устройства.
Средства приведения в действие выполнены с возможностью перемещения вдоль продольной оси ствола скважины. Средства приведения в действие выполнены с возможностью перемещения вдоль продольной оси спускного устройства и/или ствола скважины и/или водоотделяющей колонны.
Текучая среда под давлением может вводиться в затрубное пространство предпочтительно через штуцерные линии. Штуцерные линии можно разместить над спускным устройством и под противовыбросовым превентором. Текучая среда может содержать буровой раствор.
Предпочтительно канавка выполнена с возможностью выравнивания в осевом направлении с элементом крепления, для обеспечения возможности перемещения элемента крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение.
Средства приведения в действие могут содержать муфтовый элемент, который выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении в спускном устройстве. Муфтовый элемент может содержать венчик. Предпочтительно венчик выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении из закрепленного положения в незакрепленное положение.
Канавка может быть выполнена на венчике, предпочтительно на внешней поверхности венчика. Канавка может содержать паз, предпочтительно кольцевой паз или периферийный паз, выполненный на внешней поверхности венчика.
Средства приведения в действие могут содержать поршень. Поршень может содержать муфтовый элемент. Поршень может быть скреплен с венчиком. Предпочтительно поршень выполнен с возможностью (осевого) перемещения венчика из закрепленного положения в незакрепленное положение.
Средства приведения в действие могут содержать средства удержания для предотвращения перемещения средств приведения в действие в осевом направлении в спускном устройстве. Предпочтительно средства удержания предотвращают перемещение поршня и/или венчика и/или паза в осевом направлении.
Средства удержания могут содержать множество удерживающих элементов. Удерживающие элементы могут содержать срезные штифты. Срезные штифты расположены с возможностью их срезания, для обеспечения перемещения средств приведения в действие в осевом направлении из закрепленного положения в незакрепленное положение. Срезные штифты могут быть расположены с возможностью их срезания при приложении давления к спускному устройству и более предпочтительно при приложении давления текучей среды в затрубном пространстве, размещенном на верхней стороне (или первой стороне) спускного устройства.
Срезные штифты можно выдвигать в радиальном направлении внутрь. Предпочтительно срезные штифты выдвигаются в радиальном направлении внутрь и выступают в средства приведения в действие и корпус спускного устройства.
На спускном устройстве может быть обеспечен кольцевой зазор или пространство, в котором средства приведения в действие имеют возможность перемещения, для обеспечения незакрепленного положения. Кольцевой зазор обеспечивает возможность размещения нижнего конца средств приведения в действие в этом кольцевом зазоре. Кольцевой зазор обеспечивает возможность размещения нижнего конца венчика в этом кольцевом зазоре.
Средства предотвращения высвобождения выполнены с возможностью предотвращения непреднамеренного приведения в действие средств приведения в действие. Средства предотвращения высвобождения могут быть выполнены с возможностью предотвращения высвобождения подвески обсадной колонны до закрепления подвески обсадной колонны в стволе скважины. Предпочтительно средства предотвращения высвобождения предотвращают высвобождение подвески обсадной колонны до зажима подвески обсадной колонны в стволе скважины.
Средства предотвращения высвобождения могут содержать упорные средства для предотвращения перемещения средств приведения в действие из закрепленного положения в незакрепленное положение, пока подвеску обсадной колонны поддерживают спускным устройством, а вес подвешенной подвески обсадной колонны может быть передан спускному устройству.
Предпочтительно средства предотвращения высвобождения содержат упорные средства для предотвращения перемещения средств приведения в действие в осевом направлении в незакрепленное положение. Предпочтительно упорные средства предотвращают перемещение канавки с ее осевым выравниванием с элементом крепления.
Упорные средства могут содержать выступ, выполненный на средствах приведения в действие. Выступ может быть обеспечен на венчике. Предпочтительно выступ содержит кольцевой выступ, который выступает внутрь от венчика.
Упорные средства могут содержать выступ, выполненный на корпусе спускного устройства. Выступ может выступать в радиальном направлении наружу от корпуса. Выступ может содержать кольцевой выступ, который выступает наружу от корпуса спускного устройства.
Упорные средства могут содержать упорный выступ на венчике и соответствующий упорный выступ на корпусе спускного устройства.
Спускное устройство может содержать вспомогательные средства высвобождения для запуска высвобождения подвески обсадной колонны из спускного устройства.
Вспомогательные средства высвобождения могут содержать средства предотвращения поворота для предотвращения поворота между спускным устройством и подвеской обсадной колонны. Вспомогательные средства высвобождения могут содержать поворотный элемент на спускном устройстве, выполненный с возможностью поворота с вызыванием перемещения средств приведения в действие в осевом направлении из закрепленного положения в незакрепленное положение.
Спускное устройство может содержать монтажные средства для обеспечения возможности монтажа спускного устройства к (удлиненному) элементу спуска. Элемент спуска может содержать буровую трубу.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен узел, содержащий спускное устройство и подвеску обсадной колонны, причем спускное устройство содержит:
средства крепления для прикрепления подвески обсадной колонны к спускному устройству, выполненные с возможностью перемещения между закрепленным положением, в котором подвеска обсадной колонны прикреплена к спускному устройству, и незакрепленным положением, в котором подвеска обсадной колонны не прикреплена к спускному устройству, причем в закрепленном положении подвеска обсадной колонны выполнена с возможностью подвешивания к спускному устройству, а спускное устройство поддерживает вес подвешенной подвески обсадной колонны;
средства приведения в действие для обеспечения возможности перемещения средств крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение, причем средства приведения в действие выполнены с возможностью перемещения в осевом направлении между закрепленным положением и незакрепленным положением; и
средства предотвращения высвобождения, для предотвращения перемещения средств крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение, пока вес подвешенной подвески обсадной колонны подвешен к спускному устройству.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен способ расположения подвески обсадной колонны в стволе скважины, включающий
прикрепление спускного устройства к подвеске обсадной колонны, причем спускное устройство содержит:
средства крепления для крепления подвески обсадной колонны к спускному устройству, выполненные с возможностью перемещения между закрепленным положением, в котором подвеска обсадной колонны прикреплена к спускному устройству, и незакрепленным положением, в котором подвеска обсадной колонны не прикреплена к спускному устройству, причем в закрепленном положении подвеска обсадной колонны выполнена с возможностью подвешивания к спускному устройству, а спускное устройство поддерживает вес подвешенной подвески обсадной колонны;
средства приведения в действие для обеспечения возможности перемещения средств крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение, причем средства приведения в действие выполнены с возможностью перемещения осевом направлении между закрепленным положением и незакрепленным положением; и
средства предотвращения высвобождения для предотвращения перемещения средств крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение, пока вес подвешенной подвески обсадной колонны подвешен к спускному устройству, а способ также включает
высвобождение спускного устройства из подвески обсадной колонны путем перемещения средств приведения в действие в осевом направлении.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение будет описано только с целью примера со ссылкой на следующие чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан поперечный разрез предпочтительного варианта реализации спускного устройства согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 показано детальное изображение в поперечном разрезе средства предотвращения высвобождения предпочтительного варианта реализации спускного устройства согласно настоящему изобретению;
на фиг. 3 показан поперечный разрез предпочтительного варианта реализации спускного устройства, прикрепленного к подвеске обсадной колонны при зажатой подвеске обсадной колонны в устье скважины.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ
Согласно настоящему изобретению предложено спускное устройство 10 для спуска подвески 12 обсадной колонны, в которой подвеска 12 обсадной колонны расположена с возможностью зажима в стволе скважины. В зажатом положении вес подвески 12 обсадной колонны (и подвешенной) обсадной колонны поддерживается устьем скважины, и спускное устройство 10 затем высвобождают от подвески 12 обсадной колонны. Высвобождение спускного устройства 10 обеспечивает возможность доработки скважины.
Спускное устройство 10 настоящего изобретения не требует относительного поворота между спускным устройством 10 и подвеской 12 обсадной колонны для того, чтобы высвободить спускное устройство 10 от подвески 12 обсадной колонны.
Настоящее изобретение применяют с устьевым зажимным приспособлением 22, которое зажимает подвеску 12 обсадной колонны в скважине и на этом этапе зажима перемещают вес подвески 12 обсадной колонны со спускного устройства 10 к устью скважины 11. Когда вес подвески не поддерживается спускным устройством 10, спускное устройство 10 высвобождается от подвески 12 обсадной колонны.
До передачи веса подвески со спускного устройства 10 к устью скважины 11, система высвобождения спускного устройства 10 лишена возможности управления. Это препятствует непреднамеренному высвобождению спускного устройства 10, поскольку спускное устройство 10 перемещает подвеску 12 обсадной колонны в положение.
Высвобождение спускного устройства 10 от подвески 12 обсадной колонны выполняют, используя давление в затрубном пространстве между спускным устройством 10 и отверстием 16 устья скважины, которое вынуждает элементы, венчик 42 и поршень 46, перемещаться в осевом направлении в положение, где средства 30 крепления спускного устройства 10 могут перемещаться в незакрепленное положение. Средства 30 крепления крепят подвеску 12 обсадной колонны к спускному устройству 10, и средства 30 крепления выполнены с возможностью перемещения между закрепленным положением, в котором подвеска 12 обсадной колонны прикреплена к спускному устройству 10, и незакрепленным положением, в котором подвеска 12 обсадной колонны не прикреплена к спускному устройству 10. В закрепленном положении подвеска 12 обсадной колонны выполнена с возможностью подвешивания к спускному устройству 10, а спускное устройство 10 поддерживает вес подвешенной подвески 12 обсадной колонны (и обсадной колонны, размещенной ниже).
Спускное устройство 10 также содержит средства 40 приведения в действие для обеспечения возможности перемещения средств 30 крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение.
Спускное устройство 10 включает средства 50 предотвращения высвобождения, обеспечивающие предотвращение перемещения средств 30 крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение, пока вес подвески 12 обсадной колонны подвешен к спускному устройству 10.
Основная операция спускного устройства 10, как описано выше, будет описана более детально со ссылкой на предпочтительный вариант реализации спускного устройства 10, как показано на фиг. 1, на фиг. 2 и на фиг. 3.
Спускное устройство, применяемое при размещении подвески обсадной колонны в устье 11 скважины, объединяет зажимное приспособление 22 для зажима подвески 12 обсадной колонны и обсадную колонну в устье 11 скважины. Устье 11 скважины объединяет зажимное приспособление 22, при этом внешний элемент 16 выполнен с возможностью отклонения в радиальном направлении внутрь для того, чтобы захватить и прикрепить подвеску 12 обсадной колонны в стволе внешнего элемента 16. Такое зажимное приспособление доступно от Plexus Holdings plc торговой марки POS-GRIP.
В варианте реализации, показанном на фиг. 3, зажимное приспособление 22 содержит компрессионное кольцо 18 или верхнее и нижнее кольцо. Компрессионное кольцо 18 имеет внутренние конические поверхности, которые выполнены для взаимодействия с коническими поверхностями, выполненными на втулке 20. Компрессионное кольцо 18 состоит из двух частей (верхнего кольца и нижнего кольца). Верхнее кольцо может перемещаться к нижнему кольцу для того, чтобы направить внутрь радиальное усилие на втулке 20. Втулка окружает наружную окружность внешнего элемента 16 устья скважины. В частности, втулка 20 размещено вокруг зоны 19 зажима внешнего элемента 16. Эта зона 19 зажима может содержать последовательность осевых расширенных прорезей и буртиков, которые таким образом, облегчают внутреннее отклонение/перемещение внешнего элемента 16 при приложении внутреннего усилия сжатия, создаваемого втулкой 20.
Компрессионное кольцо 18, таким образом, сжимает стенку внешнего элемента 16 внутрь. Внешний элемент 16 устья скважины содержит внутреннюю поверхность зажима, которая, при сжатии, выполнена с возможностью захвата и зажатия соответствующей внешней поверхности 15 зажима подвески 12 обсадной колонны. Усилие увеличивают, пока не будет достигнуто требуемое усилие зажима, и в этот момент подвеска 12 обсадной колонны надежно зажата в пределах внешнего элемента 16. При необходимости в этом зажимном приспособлении 22 подвеска 12 обсадной колонны может освобождаться и повторно зажиматься.
Это изобретение может быть также использовано в системе компрессии POS-GRIP "Типа 1", или соединителе POS-GRIP, или в любой другой системе, где подвеска обсадной колонны прикреплена в устье скважины независимо от функций спускного устройства.
Как показано на фиг. 1, снижающее давление спускное устройство 10 подвески обсадной колонны, находится в закрепленном положении или положении блокировки, но для ясности спускное устройство 10 не прикреплено или не привинчено к подвеске 12 обсадной колонны. В основном случае применения этого изобретения спускное устройство 10 подвески обсадной колонны, будет привинчено к подвеске 12 обсадной колонны и размещено в корпусе устьевого оборудования, как показано на фиг. 3. Это изобретение развернуто на буровой трубе, привинченной к бурильному инструменту 26.
Основной корпус 28 удерживается на месте на бурильном инструменте 26 стопорным кольцом 60 и имеет внешнее эластомерное уплотнение 29, которое уплотняет отверстие подвески 12 обсадной колонны. Для того, чтобы закрепить и заблокировать спускное устройство 10 в подвеске 12 обсадной колонны, спускное устройство 10 имеет средства крепления, содержащие элемент крепления в форме профилированного стопорного кольца 32, которое размещено в сопряженном профиле 31 в подвеске 12 обсадной колонны. Стопорное кольцо 32 перемещают от положения блокировки к положению разжима за счет положения средств приведения в действие, содержащих венчик 42. Венчик 42 выполнен с возможностью перемещения скольжением в осевом направлении в спускном устройстве 10. Венчик 42 образует канавку 44, в которую может перемещаться часть средств 30 крепления, когда канавка 44 выровнена с частью средств 30 крепления в радиальном направлении. В этой конфигурации часть средств крепления перемещается в канавку, и стопорное кольцо перемещается в радиальном направлении внутрь.
В положении блокировки, канавка 44 отделена в осевом направлении от внутренней поверхности средств 30 крепления. Для того, чтобы разжать и высвободить спускное устройство 10, канавку 44 перемещают в осевом направлении вниз для того, чтобы выровнять в радиальном направлении с внутренней поверхностью средств 30 крепления. В этом положении средства 30 крепления имеют возможность перемещения в радиальном направлении внутрь, и это обеспечивает возможность стопорному кольцу 32 перемещаться в радиальном направлении внутрь и за пределы области взаимодействия с сопряженным профилем 31, закрепленным на внутренней поверхности подвески 12 обсадной колонны. Это позволяет высвободить спускное устройство 10, а затем обеспечивает возможность извлечения спускного устройства 10 из скважины.
Средства 30 крепления содержат штифты крепления или распорные штифты 34, которые обеспечивают внутреннюю поверхность средств крепления. В частности, распорные штифты обеспечивают связь между венчиком 42 (средства 40 приведения в действие) и стопорным кольцом 32 (средства 30 крепления).
Конфигурация средств крепления гарантирует, что любой вес, подвешенный к подвеске 12 обсадной колонны, будет перенесен через стопорное кольцо 32 в погрузочный элемент, содержащий опорное кольцо 62.
Когда подвеска 12 обсадной колонны находится в установочном положении, внешнее сжатие внешнего элемента 16 по внешнему диаметру (которое может обеспечиваться системой 22 компрессии POS-GRIP, как показано на фиг. 3) заставляет контактировать внутреннюю поверхность зажима отверстия устья скважины с внешним диаметром 15 подвески 12 обсадной колонны. Контактное давление вдоль этой поверхности контакта вынуждает внешний элемент 16 и подвеску 12 обсадной колонны, быть концентрическими, и это приводит в действие уплотнения металл по металлу «HG». После приведения в действие существует достаточная контактная нагрузка, для обеспечения герметичного расположения, возможности подвешивания/запирания и необходимых условий для высвобождения спускного устройства 10 подвески обсадной колонны.
Отличительная особенность изобретения заключается в том, что приложение давления сверху на спускное устройство 10 позволит ему быть высвобожденным от подвески 12 обсадной колонны благодаря приложению торцевой нагрузки на элемент 46 приведения в действие средств 40 приведения в действие. Элемент 46 приведения в действие содержит поршень 46, который соединен с венчиком 42.
Средства приведения в действие имеют возможность перемещения в осевом направлении вдоль продольной оси ствола скважины. В частности, средства приведения в действие имеют возможность перемещения вдоль продольной оси спускного устройства 10 и ствола скважины и/или водоотделяющей колонны.
Средства 40 приведения в действие прикреплены к бурильному инструменту 26 с помощью средств удержания в виде множества элементов 48 удержания. Элементы 48 удержания содержат срезные штифты, которые выдвинуты в радиальном направлении в бурильный инструмент 26, и предотвращают перемещение средств приведения в действие относительно оси в спускном устройстве. В частности, срезные штифты 48 предотвращают перемещение поршня 46 и венчика вниз по оси, и это предотвращает перемещение канавки 44 с осевым выравниванием с внутренней поверхностью распорных штифтов 34.
Когда необходимое давление для высвобождения приложено к средствам приведения в действие/спускному устройству, срезные штифты 48 будут срезаны, чтобы позволить поршню 46 и фланцу 42 перемещаться вниз по оси. Это перемещение в осевом направлении обеспечивает возможность втягивания распорных штифтов 34 и стопорного кольца 32 и, таким образом, высвобождения от подвески 12 обсадной колонны. Спускное устройство 10 может быть тогда удалено с подвески 12 обсадной колонны.
Приведение в действие средств 30 крепления для того, чтобы перемещать средства 30 крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение, выполняют воздействием давления текучей среды. В частности, давление в затрубном пространстве 66 над средствами 40 приведения в действие увеличивают, чтобы привести в действие открепление (или высвобождение) спускного устройства 10. Давление для высвобождения и приведения в действие приложено в затрубном пространстве 66 между буровой трубой и отверстием устья скважины. Это обычно делают с помощью закрытия стопорного элемента противовыбросового превентора (ВОР) на трубе (значительно выше области, показанной на чертежах) и приложению давления текучей среды (бурового раствора), через штуцерные линии, которые обычно соединены с водоотделяющей колонной чуть ниже противовыбросового превентора. Давление текучей среды затрубного пространства действует на поршень 46 (благодаря разности давлений между уплотнениями 68 и 69). Поршень 46 срезает штифты 48 и перемещается вниз по оси, толкая венчик 42 в положение, где узлы запорных собачек 30, 32, 34 могут перемещаться в радиальном направлении внутрь к положению высвобождения. Когда давление снижают, спускное устройство 10 может быть удалено вытягиванием вдоль оси.
Для того, чтобы предотвратить преждевременное высвобождение подвески 12 обсадной колонны от спускного устройства 10 подвески обсадной колонны, при спуске в скважину (например, благодаря непредвиденному возрастанию давления) в спускном устройстве 10 разработаны средства 50 предотвращения высвобождения, содержащие устройства, препятствующие непроизвольному высвобождению.
Как показано на фиг. 1 и фиг. 2, бурильный инструмент 26 имеет профиль малого опорного выступа 25, который ограничивает перемещение венчика 42 в положении высвобождения, пока присутствует вес подвески (вес подвешенной подвески обсадной колонны). Венчик 42 также содержит соответствующий малый опорный выступ 43, который выполнен с возможностью упора и взаимодействия с опорным выступом 25 бурильного инструмента 26. Эти опорные выступы 25, 43 предотвращают перемещение венчика 42 в кольцевом зазоре 41, выполненном в спускном устройстве 10. Расположение венчика 42 в этом кольцевом зазоре 41 обеспечивает незакрепленное положение, так как это соответствует канавке 44, выровненной в радиальном направлении по оси с внутренними поверхностями распорных штифтов 34.
Средства 50 предотвращения высвобождения действуют благодаря весу обсадных труб расположенных ниже подвески 12 обсадной колонны, перемещающей груз через стопорное кольцо 32 для проталкивания распорных штифтов 34 внутрь и прижатия венчика 42 к бурильному инструменту 26. Малый опорный выступ 25 затем обеспечивает упор, для ограничения перемещения венчика 42 и таким образом предотвращение преждевременного высвобождения подвески 12 обсадной колонны.
Когда подвеска 12 обсадной колонны размещена на месте и удерживает весь вес обсадных труб (вес подвешенной подвески обсадной колонны) спускное устройство 10 может быть высвобождено, поскольку венчик 42 свободен, чтобы развернуться над малым опорным выступом 25. Давление, приложенное буровой трубой, заставит срезать срезные штифты 48, а поршень 46 перемещаться по оси вниз. Поршень 46, который прикреплен к венчику 42, перемещает тем самым венчик вниз перемещением венчика 42 через опорный выступ 25 бурильного инструмента 26. Венчик 42 движется по оси в кольцевом зазоре 41, а канавка 44 для высвобождения в виде кольцевой проточки на венчике 42 перемещается с осевым выравниванием с внутренней поверхностью распорных штифтов 34. В этом положении стопорное кольцо перемещается в радиальном направлении внутрь и выходит из взаимодействия с сопряженным профилем 31 на внутренней поверхности подвески 12 обсадной колонны. Спускное устройство 10 тогда может быть извлечено из подвески 12 обсадной колонны и удалено из скважины буровой трубой.
В случае отказа при использовании давления для высвобождения спускного устройства 10 от подвески 12 обсадной колонны существует механическое аварийное устройство в виде вспомогательных средств 70 высвобождения. Вспомогательные средства 70 высвобождения содержат множество замков 72 предотвращения поворота на корпусе 28 спускного устройства 10, которые размещаются и предотвращают поворот внутри подвески 12 обсадной колонны. Резьбовое приводное кольцо 74 может быть навернуто в осевом направлении вниз от поршня 46 с помощью вращения бурильного инструмента 26, чтобы высвободить спускное устройство 10.
Установочное кольцо 80 и ведущие штифты 82 поршня применяют, чтобы управлять поршнем 46 в необходимом положении, когда спускное устройство 10 прикреплено к подвеске 12 обсадной колонны.
На фиг. 3 показана одна возможная конфигурация этого изобретения в системе устья скважины. Главные компоненты этой системы - это система 22 компрессии «Type-2» POS-GRIP, которая может быть частью корпуса устьевого оборудования и подвеска 12 обсадной колонны со сбросом давления спускным устройством 10 обсадной колонны, как изложено выше, заблокированным в подвеске 12 обсадной колонны. Система 22 компрессии POS-GRIP обеспечивает энергию, для сжатия части корпуса устьевого оборудования, как описано в предыдущих изобретениях.
В этой конфигурации спускное устройство 10 подвески обсадной колонны, позволит подвеске 12 обсадной колонны разворачиваться в устье скважины при подготовке запуска системы POS-GRIP. Спускное устройство 10 для спуска подвески обсадной колонны может быть использовано в соединении с фиксатором положения (не показан в настоящей заявке), который обеспечивает средства, для правильного отслеживания подвески таким образом, чтобы она могла быть размещена во временном положении, затем повторно размещена в установочном положении.
Это изобретение может быть одинаково использовано с системой компрессии POS-GRIP «Типа-1», как описано в предыдущих изобретениях (не показано в настоящей заявке).
Различные зажимные приспособления могут быть использованы с настоящим изобретением, и некоторые примеры этого будут кратко упомянуты ниже.
В одном варианте реализации настоящего изобретения зажимное приспособление 22 обеспечивает зажим или соединитель, который работает с помощью эластично деформируемого сжимаемого адаптера на внутренней трубчатой части и особенно на внутренней обсадной трубе устья скважины (например, верхний сердечник уплотнения). Зажимное приспособление или соединитель создает радиальную нагрузку, приложенную изнутри компрессионным кольцом 18.
Настоящее изобретение может действовать с зажимным приспособлением для плотного прижатия внутреннего корпуса к внешнему корпусу. В частности, зажимное приспособление обеспечивает герметичное водонепроницаемое уплотнение между внутренним и внешним корпусом.
В зажимном приспособлении компрессионная втулка 20 содержит снаружи конические поверхности и, в частности, содержит поверхности, которые наклонены по направлению к центральному выступу. Зажимное приспособление 22 включает компрессионное кольцо 18, которое размещено вокруг внешних поверхностей компрессионной втулки 20. Компрессионное кольцо 18 содержит внутри конические поверхности и, в частности, содержит две внутренние поверхности, которые противоположно заострены относительно поверхностей втулки 20. Внутренние конические поверхности компрессионного кольца 18 выполнены с возможностью совмещения и взаимодействия с коническими поверхностями, выполненными на компрессионной втулке 20.
Зажимное приспособление содержит средства перемещения или средства приведения в действие в виде множества болтов 56 задействования, которые размещают с компрессионным кольцом 18. Болты 56 задействования смонтированы в компрессионном кольце 18 и могут быть затянуты, чтобы притягивать и сдвигать два компонента компрессионного кольца по направлению друг к другу. Конические поверхности компрессионного кольца 18, таким образом, скользят над заостренной поверхностью втулки 20 и притягивают втулку 20 и стенку внешнего элемента 16 в радиальном направлении внутрь. Соединение заостренных поверхностей вызывает создаваемое в пределах болтов усилие, переходящее в радиальное, которое сдвигает внутреннюю поверхность компрессионной втулки 20 внутрь, и таким образом, притягивает стенку внешнего элемента 16 внутрь. Перемещение стенки внешнего элемента внутрь заставляет внутреннюю поверхность зажима внешнего элемента 16 захватить и соединить внешнюю поверхность 15 фиксации внутреннего элемента 12 устья скважины. В частности, усилие достаточно для внутреннего элемента 12 устья скважины, который плотно захвачен внешним элементом 16.
Компрессионное кольцо 18 и компрессионная втулка 20 имеют противоположно направленные по оси конические кольцевые поверхности, поэтому относительное осевое перемещение между компрессионной втулкой 20 и компонентами компрессионного кольца создает уменьшение внутреннего диаметра блока (в частности, внутреннего диаметра компрессионной втулки 20), чтобы изогнуть стенку внешнего элемента 16 внутрь для захвата диаметра внутреннего элемента 12 устья скважины. Противоположные конические кольцевые поверхности наклонены, для обеспечения необходимого перемещения (сжатие/деформация) внутрь, пока разрешающие средства перемещения создают относительное перемещение между компрессионным кольцом 18 и компрессионной втулкой 20.
Следует понимать, что величина перемещения компрессионного кольца 18 к положению приведения в действие/положению блокировки вместе с углами конических форм определяет величину внутреннего отклонения, вызванного зажимным приспособлением 22, и, в результате, усилие сжатия.
В других вариантах реализации зажимное приспособление, компрессионное кольцо 18 и компрессионная втулка 20 имеют по одной заостренной кольцевой поверхности. В собранном узле при использовании компрессионная втулка 20 имеет внешний диаметр с первым диаметром в верхнем конце и внешний диаметр со вторым диаметром, большим диаметром в нижнем конце. Так же в собранном узле компрессионное кольцо 18 имеет внутренний диаметр с первым диаметром в верхнем конце и внутренний диаметр со вторым диаметром, большим диаметром в нижнем конце. Зажимное приспособление выполнено с возможностью отклонения внутренней поверхности внешнего элемента 16 так, что внутренняя поверхность внешнего элемента 16 сожмет внешнюю поверхность 15 внутреннего элемента 12 устья скважины.
1. Спускное устройство для спуска подвески обсадной колонны, содержащее:
средства крепления для прикрепления подвески обсадной колонны к спускному устройству, выполненные с возможностью перемещения между закрепленным положением, в котором подвеска обсадной колонны прикреплена к спускному устройству, и незакрепленным положением, в котором подвеска обсадной колонны не прикреплена к спускному устройству; причем в закрепленном положении обеспечена возможность подвешивания подвески обсадной колонны к спускному устройству, а спускное устройство поддерживает вес подвешенной подвески обсадной колонны;
средства приведения в действие для обеспечения возможности перемещения средств крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение, причем средства приведения в действие выполнены с возможностью перемещения в осевом направлении между закрепленным положением и незакрепленным положением;
средства предотвращения высвобождения для предотвращения перемещения средств крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение, пока вес подвешенной подвески обсадной колонны подвешен к спускному устройству, характеризующееся тем, что:
средства предотвращения высвобождения содержат упорные средства для предотвращения перемещения в осевом направлении средств приведения в действие из закрепленного положения в незакрепленное положение, пока спускное устройство поддерживает подвеску обсадной колонны, и вес подвешенной подвески обсадной колонны передан спускному устройству,
причем когда спускное устройство не поддерживает вес подвески, обеспечена возможность высвобождения спускного устройства из подвески обсадной колонны.
2. Устройство по п. 1, в котором средства приведения в действие обеспечивают канавку, которая обеспечивает возможность перемещения средств крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение, при этом канавка выполнена с возможностью перемещения в осевом направлении в спускном устройстве и вниз для выравнивания в радиальном направлении с внутренней поверхностью средств крепления, причем упорные средства выполнены с возможностью предотвращения перемещения канавки с ее осевым выравниванием с элементом крепления средств крепления.
3. Устройство по п. 1 или 2, в котором средства приведения в действие содержат венчик, выполненный с возможностью перемещения вниз для обеспечения возможности перемещения профилированного стопорного кольца средств крепления в радиальном направлении внутрь, для высвобождения спускного устройства из сопряженного профиля на внутренней поверхности подвески обсадной колонны.
4. Устройство по п. 1 или 2, в котором упорные средства содержат кольцевой выступ, который выступает внутрь от венчика средств приведения в действие, и кольцевой выступ, который выступает в радиальном направлении наружу от корпуса спускного устройства, причем когда вес подвешенной подвески обсадной колонны не поддерживается спускным устройством, поршень, который прикреплен к венчику, выполнен с возможностью перемещения венчика вниз с перемещением венчика через опорный выступ для перемещения средств приведения в действие в незакрепленное положение.
5. Устройство по п. 1 или 2, в котором средства предотвращения высвобождения расположены с возможностью предотвращения:
непреднамеренного приведения в действие средств приведения в действие и
высвобождения подвески обсадной колонны до закрепления подвески обсадной колонны в стволе скважины.
6. Устройство по п. 1 или 2, в котором средства крепления выступают в радиальном направлении наружу от спускного устройства и выполнены с возможностью перемещения в радиальном направлении из внешнего закрепленного положения во внутреннее незакрепленное положение, при этом средства приведения в действие выполнены с возможностью предотвращения перемещения средств крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение и с возможностью блокировки средств крепления в положении выступания в радиальном направлении относительно внешней поверхности спускного устройства, причем средства крепления содержат элемент крепления, который содержит кольцевой элемент крепления, причем элемент крепления содержит стопорное кольцо и обеспечивает внешнюю поверхность взаимодействия, расположенную с возможностью взаимодействия с соответствующим пазом для взаимодействия, выполненным на внутренней поверхности подвески обсадной колонны.
7. Устройство по п. 1 или 2, в котором обеспечена возможность удержания средств крепления в закрепленном положении распорными средствами, содержащими распорные штифты, которые расположены с возможностью упора на средства приведения в действие, причем обеспечена возможность удержания средствами приведения в действие распорных средств в закрепленном положении, а канавка выполнена с возможностью перемещения в осевом направлении из закрепленного положения, в котором распорные средства упираются в средства приведения в действие, в незакрепленное положение, в котором обеспечена возможность перемещения распорных средств в канавку и возможность перемещения элемента крепления в радиальном направлении внутрь.
8. Устройство по п. 1 или 2, в котором обеспечена возможность приведения в действие средств приведения в действие нисходящим осевым давлением, приложенным к спускному устройству, причем нисходящее давление создается текучей средой, расположенной в затрубном пространстве, размещенном на верхней стороне спускного устройства.
9. Устройство по п. 8, в котором текучая среда содержит буровой раствор.
10. Устройство по п. 1 или 2, в котором средства приведения в действие содержат средства удержания для предотвращения перемещения средств приведения в действие в осевом направлении в спускном устройстве, причем средства удержания содержат множество удерживающих элементов, содержащих срезные штифты, которые расположены с возможностью их срезания для обеспечения перемещения средств приведения в действие в осевом направлении из закрепленного положения в незакрепленное положение.
11. Устройство по п. 1 или 2, в котором срезные штифты расположены с возможностью их срезания при приложении давления к спускному устройству.
12. Устройство по п. 11, в котором срезные штифты расположены с возможностью их срезания при приложении давления текучей среды в затрубном пространстве, размещенном на верхней стороне спускного устройства.
13. Устройство по п. 1 или 2, которое содержит вспомогательные средства высвобождения для запуска высвобождения подвески обсадной колонны из спускного устройства.
14. Устройство по п. 13, в котором вспомогательные средства высвобождения содержат средства предотвращения поворота для предотвращения поворота между спускным устройством и подвеской обсадной колонны и поворотный элемент на спускном устройстве, выполненный с возможностью поворота с вызыванием перемещения средств приведения в действие в осевом направлении из закрепленного положения в незакрепленное положение.
15. Способ расположения подвески обсадной колонны в стволе скважины, включающий
прикрепление спускного устройства к подвеске обсадной колонны, причем спускное устройство содержит:
средства крепления для крепления подвески обсадной колонны к спускному устройству, выполненные с возможностью перемещения между закрепленным положением, в котором подвеска обсадной колонны прикреплена к спускному устройству, и незакрепленным положением, в котором подвеска обсадной колонны не прикреплена к спускному устройству, причем в закрепленном положении подвеска обсадной колонны выполнена с возможностью подвешивания к спускному устройству, а спускное устройство поддерживает вес подвешенной подвески обсадной колонны;
средства приведения в действие для обеспечения возможности перемещения средств крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение, причем средства приведения в действие выполнены с возможностью перемещения в осевом направлении между закрепленным положением и незакрепленным положением; и
средства предотвращения высвобождения для предотвращения перемещения средств крепления из закрепленного положения в незакрепленное положение, пока вес подвешенной подвески обсадной колонны подвешен к спускному устройству, а способ также включает
высвобождение спускного устройства из подвески обсадной колонны путем перемещения средств приведения в действие в осевом направлении, отличающийся тем, что
посредством средств предотвращения высвобождения предотвращают перемещение в осевом направлении средств приведения в действие из закрепленного положения в незакрепленное положение с помощью упорных средств, пока спускным устройством поддерживают подвеску обсадной колонны, и вес подвешенной подвески обсадной колонны передан спускному устройству, и
обеспечивают возможность высвобождения спускного устройства из подвески обсадной колонны за счет того, что вес подвешенной подвески обсадной колонны не поддерживают спускным устройством.
