СКВАЖИННЫЙ РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для спуска в скважины секций обсадных колонн (хвостовиков), как нецементируемых, так и цементируемых, и может быть использовано для всех видов скважин (вертикальных, наклонных, горизонтальных и др.).
Из уровня техники известен разъединитель для спуска и цементирования обсадных колонн [Патент SU №1092269, МПК 7 Е43В 33/14, 1984], 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 нагрузок на долоте при разбуривании и нарушению герметичности места стыковки.
- Известен разъединитель, раскрытый в Справочнике Калинин А.Г. и др. Бурение наклонных и горизонтальных скважин. М.: Недра, 1997, с. 547-548.
Для надежного отсоединения от бурильного инструмента используют разъединитель, содержащий транспортный переводник с запорным элементом, установленный внутри основной воронки и соединенный с ней посредством шаровых замков, имеющий средства соединения с бурильными трубами с одной стороны и с НКТ промывной колонны с другой стороны.
Недостатком известного разъединителя является его низкая надежность в случае появления аварийных ситуаций.
Наиболее близким по технической сущности является скважинный разъединитель патент RU №2278945, МПК Е21В 17/06, включающий верхнюю и нижнюю разъединяемые части, соединенные замком, отмыкаемым подвижной втулкой, которая имеет возможность перемещения под действием избыточного давления, при этом верхняя часть разъединителя выполнена в виде переводника, с которым связан замок, выполненный в виде цанги, зафиксированной подвижной втулкой, имеющей возможность перемещения под действием избыточного давления, создаваемого в затрубном пространстве, и соединенной с поршнем, помещенным в кольцевую цилиндрическую полость, гидравлически связанную с внутренней полостью колонны труб, причем цанга имеет многогранный паз и соединена с переводником, имеющим сверху присоединительную резьбу, нижняя часть разъединителя выполнена в виде штока, верхний конец которого имеет многогранную форму и помещен в многогранный паз цанги, а его нижний конец имеет присоединительную резьбу.
Устройство- прототип обладает рядом недостатков, а именно:
- для срабатывания (разъединения) устройства в скважине необходимо создать перепад давления в межколонном и колонном пространствах, при этом величина перепада давления должна быть достаточной для перемещения поршня вверх. Для выполнения данного условия необходимо строгое соблюдение конструктивных размеров устройства, привязанных непосредственно к типоразмеру эксплуатационной колонны скважины, в которую спускается данный скважинный разъединитель. Кроме того, не во всех скважинах возможно создание перепада давления в межколонном пространстве ввиду не герметичности обсадной колонны;
- процесс срабатывания (отсоединения верхней от нижней частей) скважинного разъединителя не контролируется с устья скважины;
- низкая надежность в работе, так как радиальное отверстие, выполненное в переводнике может засориться шламом, грязью, парафином и прочим, особенно это касается скважин, имеющих большой срок службы, что в итоге приводит к отказу устройства в работе;
Задачей изобретения является повышение надежности работы разъединителя и его улучшение технических характеристик. Решение указанной задачи обеспечивает технический результат, заключающийся в возможности использования разъединителя в условиях аварийного разъединения, при одновременном упрощении конструкции и упрощении эксплуатации. Данный технический результат достигается тем, что скважинный разъединитель, включающий механически связанные верхнюю и нижнюю части, снабженные средством для их аварийного разъединения, при этом верхняя часть выполнена в виде переводника имеющего сверху присоединительную резьбу, для соединения с бурильными трубами, нижняя часть имеет на нижнем конце присоединительную резьбу для соединения с хвостовиком в отличие от прототипа, снабжен узлом ограничения момента затягивания левого резьбового соединения, выполненного в виде кольца, размещенного на транспортном переводнике, подпружиненного в осевом направлении и соединенного с ним скользящими штифтами, причем кольцо снабжено кулачками, рабочая поверхность которых примыкает к ответным кулачкам, расположенным на корпусе, а средство для аварийного разъединения выполнено в виде срезных винтов, соединяющих корпус и транспортный переводник, в нижней части которого выполнена кольцевая проточка.
На фиг. 1 и 2 приведена конструкция разъединителя.
На фиг. 3 показана схема установки разъединителя в скважине.
Транспортный переводник 1 установлен в корпусе 2 и закреплен в нем срезными винтами 3. В верхней части транспортного переводника 1 установлена пружина 4, создающая осевое усилие на кольце 5. Кольцо 5 соединяется с транспортным переводником 1 с помощью штифтов 6, входящих в продольные пазы транспортного переводника 1. На боковых поверхностях транспортного переводника 1 и корпуса 2 выполнены промывочные отверстия 7 и 8. Кольцо 5 снабжено верхними кулачками 9, а на корпусе 2 выполнены нижние ответные кулачки 10. На нижней части корпуса 2 выполнено левое резьбовое соединение 11, соединяющееся с воронкой с левым резьбовым соединением 12 и подвеской 13 (включающей пакер и якорь) хвостовика 14. Вся конструкция опускается в скважину на бурильной трубе 15. В нижней части транспортного переводника 1 выполнена кольцевая проточка 16, в которую входят срезные винты 3.
В состав устройства входит запорный элемент - шар или продавочная пробка (на чертеже не показана). В случае спуска цементируемого хвостовика используется продавочная пробка.
При спуске устройства в скважину необходимо соединить левое резьбовое соединение 11 с воронкой 12, для чего колонну буровых труб 15 вращают против часовой стрелки, в результате чего происходит соединение 11 с воронкой 12. Для обеспечения нужного усилия затяжки левой резьбы и предотвращения закусывания резьбы с целью упрощения ее разъединения производится ограничение момента затяжки с помощью кулачков 10 и 11 и пружины 4.
В случае необходимости производится аварийное разъединение по левому резьбовому соединению путем вращения обсадной колонны вправо при разгрузке на вес хвостовика. Это приводит к срезу винтов 3 и освобождению транспортного переводника 1.
После разъединения производится смыв цементного раствора, поднявшегося выше «головы» хвостовика и из промывной колонны.
После промывки производится подъем бурильных труб. Вместе с ними из скважины извлекается транспортировочный переводник 1.
Технические характеристики разъединителя приведенной конструкции позволяют использовать его для спуска хвостовиков большого веса и длины (до 2000 м). В случае спуска цементируемых секций нет необходимости разбуривания элементов разъединителя или излишнего цемента. Заявляемый разъединитель более надежен в силу простоты конструкции, прост в эксплуатации, обеспечивает более надежное разъединение, контролируемое с поверхности земли и в целом при использовании обеспечит оптимальное соотношение цены и качества.