Устройство для спуска обсадных колонн и способ его работы

Авторы патента:

E21B7/20 - установка обсадных труб или бурильных труб в буровых скважинах, например спуск; одновременное бурение и обсадка буровых скважин (наземные средства сообщения реверсивного вращения обсадным трубам E21B 3/025; установка свай E02D 7/00; проходка шахтных стволов с опускной крепью E21D 1/08)

E21B19/00 - Спуско-подъемные операции с буровыми штангами, обсадными трубами, подъемными трубами и т.п. вне буровой скважины, например на буровой вышке; устройства для подачи штанг или тросов (наземные приводы E21B 1/02,E21B 3/02)

Владельцы патента RU 2770011:

Лесь Иван Валериевич (RU)

Группа изобретений относится к нефтяной промышленности, в частности, к устройствам для спуска обсадных колонн, содержащих в своем составе пакерные элементы. Устройство для спуска обсадных колонн состоит из переводника для крепления к выпускному патрубку верхнего силового привода буровой установки, корпуса устройства с упорной муфтой, которая выполнена с возможностью крепления переводника к корпусу устройства резьбовым соединением. Внутренняя полость устройства является пустотелой для возможности подачи промывочного раствора. К корпусу устройства присоединена внутренняя труба с пустотелой полостью. На наружном корпусе внутренней трубы размещен центратор, ниже которого расположены не менее двух манжет чашечных пакеров конусообразной формы. Герметичность осуществляется с помощью пакерных манжет, после подачи промывочной жидкости через внутреннюю полость устройства изоляция пакерных элементов не дает возможность вытекать промывочной жидкости через открытый верх спускаемой обсадной колонны. Между корпусом и переводником установлена юбка, которая в нижней части оснащается резиновой лентой для обеспечения защиты от деформации стандартных резьб спускаемой обсадной колонны. Группа изобретений обеспечивает сокращение времени при спуске обсадной колонны на долив и промывку, при этом одновременно позволяет производить спуск без остановок (отсутствие операций наворот/отворот промывочного переводника, долив), возможность в любом положении обсадной колонны приступить к расхаживанию с промывкой при помощи спайдер элеватора. Это позволяет использовать предлагаемое устройство несколько раз за один спуск обсадной колонны. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при спуске обсадных колонн (далее - ОК), содержащего в своем составе пакерные элементы.

Известен способ и устройство для проведения промывки при спуске обсадных колонн (US 9416601 B2, опубл. 16.08.2016). Данный аналог раскрывает устройство, которое включает в себя ствол, уплотнительный элемент, якорь, механическое устройство для активации якоря вращательными движениями. Для активации устройства требуется проведение мероприятий по вращению механического узла, ряд мероприятий по активации герметизирующих элементов.

Общим недостатком известного технического решения являются: значительные габаритные размеры, механическое воздействие на стенки спускаемой обсадной колонны при работе, условие использования устройства только в соответствии с типоразмером спускаемой ОК, дополнительное применение гидравлических станций, требование использования дополнительных металлических проставок для ограничения количества вращательных движений для активации механического якоря, время монтажа устройства более 2 часов.

В предложенном изобретении решаются задачи: уменьшения габаритных размеров и веса изделия, отсутствие механического воздействия на стенки спускаемой обсадной колонны, отсутствие необходимости применения гидравлической станции, универсальность в использовании (использование во всех типоразмерах ОК с условием замены пакерующих элементов перед началом работы), отсутствие необходимости использования металлических проставок, увеличение способности воздействия к вибрации без потери свойств герметичности.

Задачи решается тем, что в оборудовании изменена конструкция, применены пакерующие элементы другого принципа действия, отсутствует механический якорь, реализован способ движения и удержания спускаемой обсадной колонны с использованием буровых штропов.

Технический результат заключается в обеспечении сокращения времени при спуске обсадной колонны на долив и промывку, при этом одновременно позволяет производить спуск без остановок (отсутствие операций наворот/отворот промывочного переводника, долив). Возможность в любом положении обсадной колонне приступить к расхаживанию с промывкой при помощи спайдер элеватора, приводит к возможности многоразового использования предлагаемого устройства за один спуск обсадной колонны.

Технический результат достигается за счёт устройства для спуска обсадных колонн, состоящего из переводника для крепления к выпускному патрубку верхнего силового привода буровой установки, корпуса устройства с упорной муфтой. Упорная муфта выполнена с возможностью крепления переводника к корпусу устройства резьбовым соединением. Внутренняя полость устройства является пустотелой для возможности подачи промывочного раствора, к корпусу устройства присоединена внутренняя труба с пустотелой внутренней полостью внутренней трубы. На наружном корпусе внутренней трубы размещен центратор, ниже которого расположены не менее двух манжет чашечных пакеров конусообразной формы, которые образуют своими наружными поверхностями полость, прилегающую к обсадной колонне. Расширяющиеся части манжет опираются на стенки обсадной колонны, при этом внизу установлен нижний центратор, ниже которого установлена воронка, при этом между корпусом и переводником установлена юбка, которая в нижней части оснащается резиновой лентой.

В корпусе юбки выполнена резьба для возможности вкручивания проушин, которые фиксируют устройство при перевозке транспортом.

Манжеты чашечных пакеров прикреплены методом запасовки на наружный корпус внутренней трубы.

Манжеты чашечных пакеров установлены с возможностью центровки вдоль оси корпуса.

Способ работы устройства для спуска обсадных колонн заключается в том, что устройство крепится к верхнему силовому приводу, помещается в корпус спускаемой обсадной колонны, производится промывка, при этом фиксация устройства осуществляется путем соединения однострунными штропами элеватора и верхнего силового привода, герметичность осуществляется с помощью пакерных манжет.

На фиг. 1 изображено устройство для проведения промывки при спуске обсадных колонн.

Обозначения позиций на фиг. 1:

1 - переводник

2 - корпус устройства

3 - корпус внутренней трубы устройства

4 - центраторы

5 - верхний и нижний чашечные пакеры

6, 7 - манжеты чашечных пакеров

8 - внутренняя полость внутренней трубы

9 - воронка

10 - металлическая юбка

11 - внутренняя полость устройства

12 - резиновая лента

13 - винтовое соединение

14- стенка спускаемой обсадной колонны

15 - внутренняя полость спускаемой обсадной колонны ниже пакера

16 - внутренняя полость спускаемой обсадной колонны выше пакера

17 - нижний элемент корпуса устройства

18 - центратор

19 - упорная муфта

Устройство состоит из: переводника для крепления к выпускному патрубку верхнего силового привода буровой установки (1), корпуса устройства (2) с упорной муфтой (19). Упорная муфта (19) выполняет функционал крепления переводника (1) к корпусу устройства (2) резьбовым соединением. Внутренняя полость устройства (11) является пустотелой для возможности подачи промывочного раствора. Резьбовым соединением к корпусу устройства присоединяется внутренняя труба (3) с пустотелой внутренней полостью внутренней трубы (8) для безпрепятственного движения промывочной жидкости.

На наружном корпусе внутренней трубы (3) размещены пластиковые центратор (4). Крепится центратор методом запасовки и выполняет функционал центрирования устройства и защиты элементов чашечных пакеров от механических повреждений при помещении устройства в полость спускаемой обсадной колонны (15,16).

Ниже центратора (4) расположены не менее двух манжет чашечных пакеров конусообразной формы (6,7) для обеспечения герметичности между внутренней полостью спускаемой обсадной колонны ниже манжет пакера (15) и выше манжет пакера (16). Конструкция манжет пакера (6,7) предусматривает при активации манжет гидравлическим давлением создание обжимной силы в месте установки для недопущения движения манжет пакера вдоль корпуса внутренней трубы (3). Установка манжет чашечных пакеров (6,7) производится методом запасовки на наружний корпус внутренней трубы (3). Манжеты образуют своими наружными поверхностями полость, прилегающую к обсадной колонне, при этом расширяющиеся части манжет опираются на стенки обсадной колонны. Возможность оснащения необходимым количеством манжет, направленными вниз или в сторону ожидаемого большего перепада давления.

Ниже к корпусу внутренней трубы (3) резьбовым соединением крепится нижний элемент корпуса устройства (17) с такими же техническими характеристиками, как и корпус устройства (2).

Нижний элемент корпуса устройства (17) оснащается пластиковым центратором (18), абсолютно аналогичным по характеристикам установленному выше манжет пакера (4). Крепление нижнего центратора (18) производится методом запасовки на нижний элемент корпуса устройства (17), и выполняет функционал центрирования устройства и защиты элементов чашечных пакеров от механических повреждений при помещении устройства в полость спускаемой обсадной колонны (15,16).

Ниже места установки центратора (18) резьбовым соединением к нижнему элементу корпуса устройства устанавливается воронка (9), для беспрепятственного входа инструмента в спускаемую обсадную колонну.

Между корпусом устройства (2) и переводником (1) устанавливается металлическая юбка (10). Установка осуществляется путем упора на муфту (19) в нижней части и фиксируется переводником (1). Металлическая юбка (10) по диаметру больше диаметра спускаемой обсадной колонны (14). Служит для фиксации устройства в корпусе спускаемой обсадной колонны (14) упором. Металлическая юбка (10) в нижней части оснащается резиновой лентой (12) для обеспечения защиты от деформации стандартных резьб спускаемой обсадной колонны (14). Крепление резиновой ленты (12) к металлической юбке (10) осуществляется методом приклеивания. Дополнительно в корпусе металлической юбки (10) нарезается резьба (13) для возможности вкручивания проушин, которые фиксируют устройство при перевозке транспортом.

Описание работы устройства: одной из стадий бурения скважин является спуск обсадных колонн. При проведении данных работ не редко возникает необходимость оперативной промывки через башмак.

Для осуществления возможен способ использования данного устройства. При возникновении необходимости устройство крепится к верхнему силовому приводу, помещается в корпус спускаемой обсадной колонны, производится промывка.

Фиксация устройства осуществляется путем соединения однострунными стропами элеватора и верхнего силового привода. Герметичность осуществляется с помощью пакерных манжет. Использование позволяет производить промывку, расхаживание обсадной колонны.

Чашечные манжеты установлены с возможностью центровки вдоль оси корпуса. Безъякорный способ герметизации обеспечивает мягкое воздействие на стенки эксплуатационной колонны, обеспечивает лёгкий срыв и многократность проведения поинтервальных обработок. Возможна установка пакера в любом интервале эксплуатационной колонны и на любой глубине (от 10 м), без подгонки и применения подгоночных патрубков и дополнительного инструмента. Применение в вертикальных, наклонных, горизонтальных скважинах. Пакер обеспечивает герметичность подвижного хода за счёт отсутствия якорных узлов. Для центрирования устройства и недопущения порчи манжет при помещении устройства в спускаемый элемент обсадной колонны, устройство снабжено пластиковыми центраторами. Для пакеровки не требуется вес НКТ (хвостовика) и осевые перемещения. Что обеспечивает простоту и удобство монтажа на скважине.

Данное устройство обеспечивает быстроту и плавность монтажа, универсальность при использовании т.к. для использования в различных типоразмерах обсадных колонн требуется только смена пакерных элементов.

1. Устройство для спуска обсадных колонн, состоящее из переводника для крепления к выпускному патрубку верхнего силового привода буровой установки, корпуса устройства с упорной муфтой, при этом упорная муфта выполнена с возможностью крепления переводника к корпусу устройства резьбовым соединением, отличающееся тем, что внутренняя полость устройства является пустотелой для возможности подачи промывочного раствора, к корпусу устройства присоединена внутренняя труба с пустотелой внутренней полостью, на наружном корпусе внутренней трубы размещен центратор, ниже которого расположены не менее двух манжет чашечных пакеров конусообразной формы, которые образуют своими наружными поверхностями полость, прилегающую к обсадной колонне, при этом расширяющиеся части манжет опираются на стенки обсадной колонны, при этом внизу установлен нижний центратор, ниже которого установлена воронка, при этом между корпусом и переводником установлена юбка, которая в нижней части оснащается резиновой лентой.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в корпусе юбки выполнена резьба для возможности вкручивания проушин, которые фиксируют устройство при перевозке транспортом.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что манжеты чашечных пакеров прикреплены методом запасовки на наружный корпус внутренней трубы.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что манжеты чашечных пакеров установлены с возможностью центровки вдоль оси корпуса.

5. Способ осуществления устройства для спуска обсадных колонн по п. 1, отличающийся тем, что устройство крепят к верхнему силовому приводу, помещают в корпус спускаемой обсадной колонны, производят промывку, при этом фиксацию устройства осуществляют путем соединения однострунными штропами элеватора и верхнего силового привода, герметичность осуществляют с помощью пакерных манжет.

Изобретение относится к буровой технике, в частности к устройствам для бурения скважины, изготовленным из разбуриваемых материалов, и могут быть использованы для бурения на обсадной колонне. Долото для бурения на обсадной колонне включает корпус с промывочными отверстиями, режущие лопасти с резцами PDC для разрушения горной породы, калибрующие лопасти.

Устройство для формования защитной трубы одновременно с бурением скважины // 2762274

Изобретение относится к области бурения грунта и заканчивания скважины, в частности к устройству для одновременного бурения и заканчивания скважин при их строительстве. Устройство для формования защитной трубы одновременно с бурением скважины содержит буровой инструмент, включающий долото и расширитель, редуктор для передачи крутящего момента на долото и обеспечения вращения долота и расширителя в противоположных направлениях, двигатель для вращения бурового инструмента, механизм перемещения, состоящий из двух подвижных устройств перемещения, экран с зоной приема загрязненного бурового раствора, гибкий рукав с контурами для подачи компонентов формовочного материала, бурового раствора, линией энергоснабжения.

Устройство для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины // 2753428

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к бурению нефтяных и газовых скважин с одновременной изоляцией зон осыпаний и обвалов при бурении колонной обсадных труб. Устройство содержит бурильную и обсадную колонны, породоразрушающий элемент.

Расширитель для управляемого бурения и расширения на обсадной колонне // 2751906

Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины с одновременным бурением на обсадной колонне в заданном интервале. Расширитель содержит корпус с центральным проходным каналом и пазами, лопасти, снабженные хвостовиками и породоразрушающими элементами, закрепленные в пазах корпуса с возможностью выдвижения при взаимодействии с втулкой полого вала, полый вал снабжен поршнем, размещенным в проходном канале корпуса, и вверху снабжен резьбой для соединения со скважинным оборудованием, боковым отверстием и установлен с фиксацией от проворота относительно корпуса.

Устройство для бурения на обсадной колонне // 2751298

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройству для бурения на обсадной колонне. Устройство включает обсадную колонну с башмаком, оснащенным окнами, расположенными на одном уровне и равномерно по периметру, переходник бурового инструмента, оснащенный отверстиями, совмещенными в рабочем положении с окнами башмака.

Способ бурения скважин с одновременной обсадкой // 2750793

Изобретение относится к горной технике, а именно к способу бурения скважин с одновременной обсадкой. Способ включает разрушение породы на забое скважины посредством ударно-вращательного действия на него обсадно-буровым инструментом с выдвижной головной частью, приспособленным для извлечения его из скважины, при одновременном продвижении обсадной трубы в сторону забоя под действием ударных импульсов.

Способ создания обсаженного перфорационного канала в продуктивном пласте нефтяной или газовой обсаженной скважины // 2746398

Заявлен способ создания обсаженного перфорационного канала в продуктивном пласте обсаженной нефтяной или газовой скважины. Техническим результатом является создание обсаженного перфорационного канала, сформированного по прямолинейной траектории в продуктивном пласте обсаженной нефтяной или газовой скважины любой мощности.

Способ строительства скважин на терригенные девонские отложения ромашкинского месторождения нефти // 2745493

Изобретение относится к нефтяной промышленности и, в частности, к строительству нефтяных скважин в осложнённых условиях обваливания неустойчивых горных пород. Технический результат - сокращение времени нахождения кыновских аргиллитов в необсаженном состоянии до 48 часов за счёт проведения геофизических исследований в 2 этапа, исключение осложнения при строительстве девонских скважин за счет исключения работ по проработке ствола скважины перед спуском эксплуатационной колонны.

Гидропривод для бестраншейной замены и прокладки подземных коммуникаций (варианты) // 2731259

Группа изобретений относится к области строительства и замены подземных коммуникаций без вскрытия грунта. Техническим результатом является обеспечение возможности как прокладки новых подземных коммуникаций, так и замены уже размещенных в грунте коммуникаций с использованием одного устройства, а также уменьшение массы устройства для бестраншейной замены подземных трубопроводов и увеличение ремонтопригодности устройства за счет применения разборной конструкции и уменьшения удельной металлоемкости изделия.

Способ бурения на акватории // 2719889

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к бурению скважин на акватории с предварительным тестированием возможных осложнений в виде аномально высокого пластового давления (АВПД), поглощения бурового раствора и прихвата бурильного инструмента. Для осуществления способа бурение под направление и бурение интервала горных пород под кондуктор проводят в два этапа.

Плавучая вертикальная непрерывная структура для погрузки, разгрузки, подъема и спуска труб // 2757576

Изобретение касается плавучих структур для морских операций по добыче нефти и газа. Непрерывная вертикальная плавучая структура для погрузки, разгрузки подъема и спуска труб имеет корпус, главную палубу, верхнюю горловину, проходящую вниз от главной палубы, верхнюю усеченно-коническую боковую секцию, промежуточную горловину, нижнюю горловину, проходящую от промежуточной горловины, эллипсоидный киль и выступ в форме плавнике, прикрепленный к нижней и внешней части внешней поверхности эллипсоидного киля.