Устройство для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине
DEVICE FOR DISCONNECTING CASING SHANK IN WELL

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при спуске в скважину хвостовика обсадной колонны, с вращением.
Известно устройство для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, входящее в состав устройства для установки хвостовика обсадной колонны в скважине, содержащее деталь внешнего корпуса, и деталь внутреннего корпуса, соединенные между собой, хотя бы одним, срезным элементом [1].
Такое устройство, при спуске обсадной колонны в скважину, с вращением, является очень не надежным. Срезание срезного элемента может произойти во время спуска обсадной колонны в скважину, что приведет к разъединению хвостовика обсадной колонны во время спуска.
Наиболее близким является устройство для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, входящее в состав устройства для установки хвостовика обсадной колонны в скважине, содержащее деталь внешнего корпуса, и нижнюю деталь внутреннего корпуса, между которыми расположена основная промежуточная деталь, имеющая форму, близкую к форме полого цилиндра, установленная с возможностью поступательного перемещения между деталью внешнего корпуса, а также нижней деталью внутреннего корпуса, имеющая соединение с, хотя бы одним, основным срезным элементом, и установленная с возможностью прямого контакта с жидкостью, необходимой для ее приведения в поступательное движение, давлением жидкости [2].
Это устройство также не является достаточно надежным, поскольку, при спуске обсадной колонны в скважину с вращением, обязательно присутствует вибрация. Вибрация обеспечивает раскручивание резьбовых соединений, если они не содержат дополнительных деталей, предотвращающих раскручивание при вибрации. Использование левой резьбы, при правостороннем вращении обсадной колонны, в устройстве для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, может привести к разъединению хвостовика обсадной колонны во время спуска.
Кроме того устройство содержит грузонесущие упоры, которые при разъединении хвостовика обсадной колонны в скважине, могут упасть в скважину.
В основу изобретения поставлена задача, путем усовершенствования конструкции устройства для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, повысить надежность установки хвостовика обсадной колонны в скважине, при спуске обсадной колонны в скважину с вращением.
1. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, содержащее деталь внешнего корпуса, и нижнюю деталь внутреннего корпуса, между которыми расположена основная промежуточная деталь, имеющая форму, близкую к форме полого цилиндра, установленная с возможностью поступательного перемещения между деталью внешнего корпуса, а также нижней деталью внутреннего корпуса, имеющая соединение с, хотя бы одним, основным срезным элементом, и установленная с возможностью прямого контакта с жидкостью, необходимой для ее приведения в поступательное движение, давлением жидкости, новым является то, что основная промежуточная деталь содержит лепестки, образованные пропилами в корпусе основной промежуточной детали, и, основная промежуточная деталь имеет выступы или впадины, для фиксирования поступательного перемещения основной промежуточной детали, а верхняя вспомогательная деталь, имеющая разъемное соединение с дополнительной промежуточной деталью, содержит фиксатор, для фиксирования поступательного перемещения основной промежуточной детали, и основная промежуточная деталь соединена с нижней деталью внутреннего корпуса, с помощью, хотя бы одного, основного срезного элемента, через нижнюю вспомогательную деталь, при этом нижняя деталь внутреннего корпуса содержит канал, для размещения в нем основной промежуточной детали, а лепестки основной промежуточной детали установлены между нижней деталью внутреннего корпуса и деталью внешнего корпуса, с возможностью перемещения в канал нижней детали внутреннего корпуса, при поступательном движении основной промежуточной детали, и дополнительная промежуточная деталь, имеет разъемное соединение с верхней деталью внутреннего корпуса, а также соединена и с нижней деталью внутреннего корпуса, с помощью, хотя бы одного, предохранительного срезного элемента, или соединена с деталью внешнего корпуса, с помощью, хотя бы одного, предохранительного срезного элемента, при этом дополнительная промежуточная деталь, имеет пазы или выступы, приспособленные для вхождения в пазы или выступы детали внешнего корпуса, при повороте дополнительной промежуточной детали, срезании хотя бы одного, предохранительного срезного элемента, и дальнейшем поступательном перемещении, в пазы или выступы детали внешнего корпуса, для взаимодействия с нижней вспомогательной деталью, через верхнюю вспомогательную деталь, для обеспечения срезания, хотя бы одного, основного срезного элемента.
2. Новым по п. 1 является то, что между нижней деталью внутреннего корпуса, и деталью внешнего корпуса, лепестки основной промежуточной детали, установлены в пазах нижней детали внутреннего корпуса, и пазах детали внешнего корпуса, при изначальном положении основной промежуточной детали, в устройстве для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине.
3. Новым по п. 1 является то, что дополнительная промежуточная деталь установлена в устройстве для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, с возможностью поворота, при срезании хотя бы одного, предохранительного срезного элемента, только в одном направлении, противоположном направлению вращения устройства для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, при его спуске в скважину.
На фиг. 1 схематически изображено два продольных разреза устройства для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, граничащих между собой по продольной оси симметрии устройства Q, при изначальном положении устройства. Указан вариант, когда дополнительная промежуточная деталь, имеет разъемное соединение с верхней деталью внутреннего корпуса, а также соединена и с нижней деталью внутреннего корпуса, с помощью, хотя бы одного, предохранительного срезного элемента. Тонкими пунктирными линиями указано положение основной промежуточной детали, после ее поступательного перемещения, под воздействием гидравлического давления.
На фиг. 2 схематически изображено два продольных разреза устройства для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, граничащих между собой по продольной оси симметрии устройства Q, после воздействия на устройство механических нагрузок, необходимых для механического разъединения. Темной сплошной стрелкой указано направление поворота деталей устройства для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине. Светлой сплошной стрелкой указано направление поступательного перемещения деталей устройства для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине.
На фиг. 3 схематически изображено два продольных разреза устройства для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, граничащих между собой по продольной оси симметрии устройства Q, при изначальном положении устройства. Указан вариант, когда дополнительная промежуточная деталь, имеет разъемное соединение с верхней деталью внутреннего корпуса, а также соединена и с деталью внешнего корпуса, с помощью, хотя бы одного, предохранительного срезного элемента.
Устройство для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, предназначено для отсоединения установочного инструмента, от инструмента, установленного в скважине, и состоит из детали внешнего корпуса 1, и нижней детали внутреннего корпуса 2, между которыми расположена основная промежуточная деталь 3, имеющая форму, близкую к форме полого цилиндра. Основная промежуточная деталь 3 установлена с возможностью поступательного перемещения между деталью внешнего корпуса 1, и нижней деталью внутреннего корпуса 2. Основная промежуточная деталь 3, имеет соединение с, хотя бы одним, основным срезным элементом 4, и установлена с возможностью прямого контакта с жидкостью в канале 5, необходимой для ее приведения в поступательное движение, давлением жидкости (фиг. 1, 2, 3).
Основная промежуточная деталь 3 содержит лепестки 6, образованные пропилами в корпусе основной промежуточной детали. А также основная промежуточная деталь имеет выступы или впадины 7, для фиксирования поступательного перемещения основной промежуточной детали 3. При этом верхняя вспомогательная деталь 8, имеющая разъемное соединение с дополнительной промежуточной деталью 9, с помощью хотя бы одного винта 10, содержит фиксатор 11, для фиксирования поступательного перемещения основной промежуточной детали 3. Фиксатором может быть упругая пластина, выполненная в виде защелки. Основная промежуточная деталь 3, по своей конструкции, является близкой к цанге, предназначенной для зажима деталей цилиндрической формы. Основную промежуточную деталь 3, целесообразно изготавливать из упругой стали.
И основная промежуточная деталь 3 также соединена с нижней деталью внутреннего корпуса 2, с помощью, хотя бы одного, основного срезного элемента 4, через нижнюю вспомогательную деталь 12.
При этом, нижняя деталь внутреннего корпуса содержит канал 5, для размещения в нем основной промежуточной детали 3. А лепестки основной промежуточной детали 6, установлены между нижней деталью внутреннего корпуса 2, и деталью внешнего корпуса 1. Лепестки 6 установлены с возможностью перемещения их в канал нижней детали внутреннего корпуса 5, при поступательном движении основной промежуточной детали 3.
А дополнительная промежуточная деталь 9, имеет разъемное соединение с верхней деталью внутреннего корпуса 13, с помощью хотя бы одного винта 14. И дополнительная промежуточная деталь 9, соединена и с нижней деталью внутреннего корпуса 2, с помощью, хотя бы одного, предохранительного срезного элемента 15.
Или дополнительная промежуточная деталь 9, имеет разъемное соединение с верхней деталью внутреннего корпуса 13, с помощью хотя бы одного винта 14, и соединена с деталью внешнего корпуса 1, с помощью, хотя бы одного, предохранительного срезного элемента 15. При этом дополнительная промежуточная деталь 9, может иметь резьбовое соединение с нижней деталью внутреннего корпуса 2.
Также дополнительная промежуточная деталь 9, имеет пазы или выступы 16, приспособленные для вхождения в пазы или выступы детали внешнего корпуса 17. Вхождение в пазы или выступы 16, при повороте дополнительной промежуточной детали 9, возможно при срезании хотя бы одного, предохранительного срезного элемента 15. Хотя бы один, предохранительный срезной элемент 15, частично расположен в дополнительной промежуточной детали 9. После этого, возможно дальнейшее поступательное перемещение дополнительной промежуточной детали 9, в пазы или выступы детали внешнего корпуса 17, для взаимодействия с нижней вспомогательной деталью 12, через верхнюю вспомогательную деталь 8. В результате такого взаимодействия происходит срезание, хотя бы одного, основного срезного элемента 4 (фиг. 1, 2).
Дополнительная промежуточная деталь 9, по своей конструкции, является близкой к конструкции муфты, предназначенной для передачи вращения между валами.
Устройство для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине может дополнительно содержать защитную деталь корпуса 18 (фиг. 1), для предотвращения загрязнения устройства, при спуске в скважину. Однако предотвращения загрязнения устройства, при спуске в скважину, возможно и только с помощью детали внешнего корпуса 1 (фиг. 2, 3).
Как вариант, между нижней деталью внутреннего корпуса 2, и деталью внешнего корпуса 1, лепестки основной промежуточной детали 6, могут быть установлены, как в пазах нижней детали внутреннего корпуса 2, так и в пазах детали внешнего корпуса 1, при изначальном положении основной промежуточной детали 3, в устройстве для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине. Лепестки 6 установлены так, чтобы исключить прокручивание нижней детали внутреннего корпуса 2, относительно детали внешнего корпуса 1. При этом дополнительная промежуточная деталь 9, не имеет никакого соединения с нижней деталью внутреннего корпуса 2.
Как вариант, дополнительная промежуточная деталь 9, установлена в устройстве для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, с возможностью поворота, при срезании хотя бы одного, предохранительного срезного элемента 15, только в одном направлении, противоположном направлению вращения устройства для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, при его спуске в скважину.
Устройство работает следующим образом.
Устройство для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, опускают в скважину, вместе с хвостовиком обсадной колонны, содержащим инструменты, необходимые для установки в скважине. Инструментами, например, могут быть якорь, пакер, цементировочная муфта, фильтр, клапан. Устройство для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, опускают в скважину с вращением.
После установки хвостовика обсадной колонны в скважине, осуществляют разъединение хвостовика обсадной колонны, с установочным инструментом, и удаление (подъем) установочного инструмента из скважины.
Для этого, в канал 5, подают жидкость, и обеспечивают необходимое давление жидкости в канале 5, для перемещения основной промежуточной детали 3, со срезанием, хотя бы одного, срезного элемента 4. Основную промежуточную деталь 3 перемещают в поступательном направлении, до соединения ее выступов или впадин 7, с фиксатором 11. С помощью фиксатора 11, перемещенное положение основной промежуточной детали 3 фиксируют. Лепестки 6 основной промежуточной детали, после поступательного перемещения детали 3, располагаются в канале 5. На фиг. 1 такое положение основной промежуточной детали 3 указано тонкими пунктирными линиями. После этого, устройство для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, полностью готово к разъединению, и подъему вверх верхней детали внутреннего корпуса 13, а также, соединенными с ней, дополнительной промежуточной деталью 9, верхней вспомогательной деталью 8 с фиксатором 11, и присоединенной к фиксатору 11 основной промежуточной детали 3, вместе с нижней вспомогательной деталью 12, и хотя бы одним основным срезным элементом 4. Нижнюю деталь внутреннего корпуса 2, если она имеет резьбовое соединение с дополнительной промежуточной деталью 9, также поднимают на поверхность. Если же нижняя деталь внутреннего корпуса 2, не имеет никакого соединения с дополнительной промежуточной деталью 9, а неподвижно соединена с инструментом, установленным в скважине, то она остается в скважине. Также в скважине остаются деталь внешнего корпуса 1, и защитная деталь корпуса 18 (в случае ее использования).
Выполнив подъем указанных деталей, осуществляют разъединение устройства. В этом случае, при разъединении устройства, основная промежуточная деталь 3, и соединенные с ней детали, не могут упасть вниз, в скважину.
В том случае, если устройство не удается разъединить повышением гидравлического давления, по причине разгерметизации гидравлической системы, и утечки жидкости из гидравлической системы, устройство разъединяют путем прямого механического воздействия.
Для этого, к верхней детали внутреннего корпуса 13, прикладывают механическое воздействие, и осуществляют поворот детали 13, обеспечивая срезание, хотя бы одного, предохранительного срезного элемента 15. К верхней детали внутреннего корпуса 13, прикладывают крутящий момент. На фиг. 2, поворот детали 13 влево, указан темной сплошной стрелкой. После срезания элемента, или элементов 15, также осуществляя поворот детали 13, производят совмещение пазов или выступов 16 дополнительной промежуточной детали, с пазами или выступами 17 детали внешнего корпуса. При совмещении указанных пазов и выступов двух деталей, к верхней детали внутреннего корпуса 13, прикладывают механическое воздействие, для поступательного перемещения, и срезания, хотя бы одного, основного срезного элемента 4. Срезание элемента или элементов 4 осуществляют, прикладывая механическое воздействие к нижней вспомогательной детали 12, через верхнюю вспомогательную деталь 8, и дополнительную промежуточную деталь 9. На фиг. 2, светлой сплошной стрелкой указано направление поступательного перемещения деталей при механическом разъединении устройства.
После этого также происходит соединение выступов и впадин 7 основной промежуточной детали, с фиксатором 11. И разъединение устройства происходит также само, как и после срезания основного срезного элемента, или элементов 4, в результате гидравлического воздействия на основную промежуточную деталь 3.
Разъединение устройства путем прямого механического воздействия, осуществляют практически одинаково, если дополнительная промежуточная деталь 9, соединена хотя бы одним, предохранительным срезным элементом 15, с нижней деталью внутреннего корпуса 2, или если дополнительная промежуточная деталь 9, соединена хотя бы одним, предохранительным срезным элементом 15, с деталью внешнего корпуса 1. Единственное отличие в том, что при прямом механическом разъединении, когда дополнительная промежуточная деталь 9, соединена хотя бы одним, предохранительным срезным элементом 15, с нижней деталью внутреннего корпуса 2, нижняя деталь корпуса 2, не участвует во вращательном движении, вместе с деталью 9. Если же промежуточная деталь 9, соединена хотя бы одним, предохранительным срезным элементом 15, с деталью внешнего корпуса 1, и имеет резьбовое соединение с нижней деталью внутреннего корпуса 2, то при разъединении, деталь 2 будет участвовать во вращении.
Комбинация вращательного и поступательного перемещения деталей устройства, в результате разных механических воздействий, практически полностью исключает случайное разъединение устройства, при его спуске в скважину, с вращением.
То, что между нижней деталью внутреннего корпуса 2, и деталью внешнего корпуса 1, лепестки основной промежуточной детали 6, установлены в пазах нижней детали внутреннего корпуса, и пазах детали внешнего корпуса, при изначальном положении основной промежуточной детали, в устройстве для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, полностью исключает проворачивание нижней детали внутреннего корпуса 2, относительно детали внешнего корпуса 1, при приложении вращательного механического воздействия, для срезания предохранительного срезного элемента, или элементов 15. При этом, нижняя деталь внутреннего корпуса 2, имеет соединение с инструментом, установленным в скважине, и остается в скважине, при подъеме установочного инструмента из скважины.
То, что дополнительная промежуточная деталь 9 установлена в устройстве для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, с возможностью поворота, при срезании хотя бы одного, предохранительного срезного элемента 15, только в одном направлении, противоположном направлению вращения устройства для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, после окончания его спуска в скважину, полностью исключает срезание предохранительного срезного элемента, или элементов 15, при спуске обсадной колонны в скважину с вращением.
Таким образом, конструкция устройства для разъединения хвостовика обсадной колонны в скважине, позволяет повысить надежность установки хвостовика обсадной колонны в скважине, при спуске обсадной колонны в скважину с вращением. Повышение надежности работы устройств разъединения, является очень важным, при установке инструментов в горизонтальных скважинах большой протяженности, и содержащих большое количество инструментов.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент на изобретение Российской Федерации №2387807, Е21В 33/14 (2006.01), опубликован 27.04.2010, бюл. №12.
2. Патент на изобретение Российской Федерации №2424423, Е21В 43/10 (2006.01), Е21В 17/06(2006.01), опубликован 20.07.2011, бюл. №20.