УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ И ГЕРМЕТИЗАЦИИ ХВОСТОВИКА ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ В СКВАЖИНЕ

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, а именно к области крепления скважин, в частности к устройствам для спуска и герметизации заколонного пространства обсадных колонн ниже последней с помощью хвостовика обсадной колонны.
Известно устройство для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине, включающее корпус, связанные с ним транспортировочную колонну и разъединитель, пакер и якорь, помещенные в верхней части хвостовика под разъединителем (см. Устройство спуска, подвески и герметизации хвостовика. Рекламный проспект, НПО "Буровая техника" - ВНИИБТ", АООТ "Тяжпрессмаш", 1986.).
Недостатком этого устройства является то, что с его применением возникает необходимость выполнения многочисленных технологических операций, связанных с герметизацией заколонного пространства хвостовика и отсоединением этого хвостовика от транспортировочной колонны.
Для привода устройства в действие необходимо применение составной (секционной) пробки. Только это уже может служить причиной негерметичности устройства (при посадке одной секции пробки на другую) и, как следствие, еще больших осложнений вышеупомянутых технологических операций (из-за трудности обеспечения необходимых давлений для привода в действие исполнительных узлов устройства).
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине, содержащее, установленный на колонне труб переводник, на котором подвешены внутренняя труба и посредством муфты пакер и якорь, соединенный посредством соединительной муфты с выполненным в виде трубы хвостовиком, внутренняя труба выполнена с радиальными отверстиями в ее стенке и установленным на нижнем ее конце клапаном, пакер расположен над якорем на верхнем стволе и выполнен с сжимаемыми в осевом направлении посредством гидропривода эластичными манжетами, а якорь расположен на нижнем стволе, зафиксирован в исходном положении посредством срезного штифта и выполнен с установленными с возможностью перемещения в радиальном направлении посредством гидропривода шлипсами, при этом внутренняя
труба образует с соединенными между собой верхним и нижним стволами кольцевую полость, гидравлически связанную через ее радиальные отверстия с гидроприводами пакера и якоря (см. патент RU №2171366, кл. Е21В 43/10, 27.07.2001).
Однако данное устройство имеет сравнительно сложную конструкцию дроссельно-запорного клапана и эластичных манжет пакера. Кроме того отсутствуют средства центровки положения трубы на которой установлен дроссельно-запорный клапан. Как результат данное устройство имеет сравнительно невысокую надежность.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является упрощение конструкции устройства для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине.
Технический результат заключается в повышении надежности и упрощении эксплуатации устройства.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что устройство для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине содержит установленный на колонне труб переводник, на котором подвешены внутренняя труба и посредством муфты пакер и якорь, соединенный посредством соединительной муфты с выполненным в виде трубы хвостовиком, внутренняя труба выполнена с радиальными отверстиями в ее стенке и установленным на нижнем ее конце клапаном, пакер расположен над якорем на верхнем стволе и выполнен с сжимаемыми в осевом направлении посредством гидропривода эластичными манжетами, а якорь расположен на нижнем стволе, зафиксирован в исходном положении посредством срезного штифта и выполнен с установленными с возможностью перемещения в радиальном направлении посредством гидропривода шлипсами, при этом внутренняя труба образует с соединенными между собой верхним и нижним стволами кольцевую полость, гидравлически связанную через ее радиальные отверстия с гидроприводами пакера и якоря, при этом внутренняя труба снабжена жестким центратором ее положения в верхнем и нижнем стволах, клапан выполнен в виде установленного на срезном штифте седла и сбрасываемого на него шара, под седлом установлена ловушка седла и шара, шлипсы якоря выполнены прямоугольными с Т-образным хвостовиком, гидропривод якоря снабжен сжатой в исходном положении пружиной, поджимающей шлипсы к обсадной колонне в рабочем положении, причем гидропривод якоря выполнен с ограничителем осевого хода шлипсов, эластичные манжеты пакера выполнены цилиндрическими из резины, при этом между манжетами установлены стальные шайбы, а пакер выполнен с ограничителем осевого сжатия эластичных манжет.
Проведенные исследования и испытания показали, что представляется возможным повысить надежность устройства для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине, за счет упрощения конструкции ряда конструктивных элементов устройства. В частности за счет выполнения якоря с установленными на нем жесткими прямоугольными удлиненными вдоль оси устройства шлипсами с Т-образным хвостовиком достигается возможность более жестко закрепить якорь, установка пружины позволяет постоянно поджимать шлипсы в осевом направлении в рабочем положении устройства после сброса давления в пакере, что предотвращает срыв устройства после его установки в обсадной колонне. Выполнение устройства с ограничителем осевого хода шлипсов и ограничение осевого сжатия манжет пакера позволяет предотвратить их повреждение в ходе установки устройства в обсадной колонне, выполнение пакера с цилиндрическими резиновыми элементами и со стальными шайбами - разъединителями между ними позволяет упростить конструкцию пакера, а выполнение внутренней трубы с центратором и клапана на внутренней трубе в виде установленного на срезном штифте седла под сбрасываемый шар и с установленной под седлом ловушкой позволило еще больше упростить конструкцию устройства и повысить его надежность работы. Как результат устройство не требует специальных регламентных работ при подготовке к спуску.
На фиг.1 показан продольный разрез устройства для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине.
На фиг.2 показан фрагмент устройства в месте установки шлипсов якоря на нижнем стволе (внутренняя труба не показана).
Устройство для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине содержит установленный на колонне труб 1 переводник 2, на котором подвешены внутренняя труба 3 и посредством муфты 4 пакер 5 и якорь 6, соединенный посредством соединительной муфты 7 с выполненным в виде трубы хвостовиком 8. Внутренняя труба 3 выполнена с радиальными отверстиями 9 в ее стенке и установленным на нижнем ее конце клапаном 10. Пакер 5 расположен над якорем 6 на верхнем стволе 11 и выполнен с сжимаемыми в осевом направлении посредством гидропривода 12 эластичными манжетами 13. Якорь 6 расположен на нижнем стволе 14, зафиксирован в исходном положении посредством срезного штифта 15 и выполнен с установленными с возможностью перемещения в радиальном направлении посредством гидропривода 16 шлипсами 17. Внутренняя труба 3 образует с соединенными между собой верхним 11 и нижним 14 стволами кольцевую полость 18, гидравлически связанную через ее радиальные отверстия 9 с гидроприводами 12 и 16 пакера 5 и якоря 6. Внутренняя
труба 3 снабжена жестким центратором 19 ее положения в верхнем и нижнем стволах 11 и 14. Клапан 10 выполнен в виде установленного на срезном штифте 20 седла 21 и сбрасываемого на него шара 22, а под седлом 21 установлена ловушка 23 седла 21 и шара 22. Шлипсы 17 якоря 6 выполнены прямоугольными с Т-образным хвостовиком 24. Гидропривод 16 якоря 6 снабжен сжатой в исходном положении пружиной 25, поджимающей шлипсы 17 к обсадной колонне (не показана на чертеже) в рабочем положении, причем гидропривод 16 якоря 6 выполнен с ограничителем 26 осевого хода шлипсов 17. Эластичные манжеты 13 пакера 5 выполнены цилиндрическими из резины, при этом между манжетами 13 установлены стальные шайбы 27, а пакер 5 выполнен с ограничителем 28 осевого сжатия эластичных манжет 13.
Устройство для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине спускается до заданного интервала скважины.
При спуске находящаяся в скважине жидкость свободно перетекает во внутреннюю полость устройства через проходное отверстие в седле 21 клапана 10.
Затем в колонну труб бросают шар 22, который падает на седло 21 клапана 10 и перекрывает проходное отверстие седла 21. По колонне труб подают под давлением жидкость, которая через отверстия 9 во внутренней трубе 3 поступает в кольцевую полость 18. Из последней жидкость под давлением поступает в гидропривод 16 якоря 6. Под действием гидропривода 16 через ограничитель осевого хода 26 срезается штифт 15, освобождая обойму со шлипсами 17, которые при движении вверх обоймы перемещаются в радиальном направлении и внедряются в стенку обсадной колонны. При срезе штифта 15 пружина 25 разжимается и создает через расположенный в гидроприводе 16 поршень 29, ограничитель осевого хода 26 и обойму со шлипсами 17 дополнительное усилие на врезание шлипсов 17 в обсадную колонну и удержание шлипсов 17 в их рабочем положении после снятия давления. Одновременно жидкость через отверстия в верхнем стволе 11 создает давление на гидропривод 12, который перемещаясь в направлении манжет 13 сжимает манжеты 13. Установленное в гидроприводе 12 упорное кольцо 30 перемещаясь по верхнему стволу 11 фиксирует положение сжатия манжет 13.
При достижении заданного давления срезается штифт 20 на седле 21 клапана 10 и оно вместе с шаром 22 падает в ловушку 23.
Далее вращая колонну труб 1 вправо отворачивается переходник 2 который вместе с внутренней трубой 3, центратором 19 и клапаном 10 с ловушкой 23, а также находящимися в ней шаром 22 и седлом 21 клапана 10 поднимается наверх.
Настоящая полезная модель может быть использована в нефтегазовой промышленности и других отраслях промышленности, где требуется герметизация заколонного пространства обсадных колонн ниже последней.