УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ХВОСТОВИКА В СКВАЖИНЕ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, конкретно к строительству и ремонту скважин.
Известно разъединительное устройство (патент РФ №2136840 МПК 7 Е 21 В 17/06, 43/10, опубл. бюл. №25 от 10.09.1999 г.), включающее выполненные с возможностью телескопического взаимодействия между собой внутренний и наружный корпуса с шариковым фиксатором между ними, седло, выполненное с возможностью телескопического взаимодействия с внутренним корпусом и шариковым фиксатором, при этом устройство снабжено установочным патрубком, а седло снабжено кольцевым стопорным кольцом и выполнено с возможностью дополнительного телескопического взаимодействия с наружным корпусом.
Недостатком данного устройства является низкая надежность его в работе, связанная:
во-первых, со слабым зацепом шариковых фиксаторов при цементировании достаточно длинных хвостовиков имеющих большой вес, поскольку преждевременное срабатывание шариковых фиксаторов может привести к возникновению аварийной ситуации на скважине;
во-вторых, с тем, что при продавливании цементировочной пробки возможно проскальзование ее через стоп кольцо и как следствии нарушении технологии цементирования хвостовика;
в-третьих, использование цементировочной пробки осложняет конструкцию устьевой арматуры.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является разъединительное устройство для цементирования хвостовиков с опорой на забой (патент РФ №2149252 МПК 7 Е 21 В 17/06, 43/10, опубл. бюл. №14 от 20.05.2000 г.), включающее выполненные с возможностью телескопического взаимодействия между собой внутренний и наружный корпуса с шариковым фиксатором между ними, седло, выполненное с возможностью телескопического взаимодействия с внутренним корпусом и шариковым фиксатором, при этом в нижней части наружного корпуса выполнены окна,
над которыми в проходном канале упомянутого корпуса выполнено седло под обратный клапан, взаимодействующий с внутренним корпусом, при этом в стенках внутреннего корпуса выполнены обводные каналы, сообщающиеся с наружным пространством через проходной канал седла и окна наружного корпуса.
Указанному устройству в той или другой степени присущи все недостатки, отмеченные выше. Кроме того, оно сложное по конструкции, что обусловлено большим количеством деталей, требующих высокой точности при изготовлении (например, калиброванный срезной элемент). Невыполнение жестких требований при изготовлении и сборке снижает надежность работы устройства.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства и повышение надежности его работы независимо от длины и веса хвостовика, а также исключение продавочной пробки из технологического процесса при цементировании хвостовика в скважине.
Указанная задача решается устройством для цементирования хвостовика в скважине, включающим внутренний и наружный корпуса, причем в нижней части наружного корпуса выполнены окна, обратный клапан, седло взаимодействующее с внутренним корпусом, при этом в стенках внутреннего корпуса выполнены обводные каналы, сообщающиеся с наружным пространством через окна наружного корпуса.
Новым является то, что устройство сверху снабжено отцепной муфтой, оснащенной внутренней левой резьбой и съемным переводником, снизу навернутым на верхний конец внутреннего корпуса, а сверху - во внутреннюю левую резьбу отцепной муфты, при этом внутренний корпус оснащен центратором, а отцепная муфта снизу соединена с хвостовиком, ниже которого размещено седло, оснащенное внутренней цилиндрической проточкой снизу и герметично установленное на верхнем торце наружного корпуса и поджатое сверху вышеупомянутым хвостовиком, при этом внутренний корпус заглушен снизу и посредством срезного элемента соединен с обратным клапаном, выполненным в виде полого заглушенного снизу цилиндра, имеющего наружную цилиндрическую выборку, в котором размещено стопорное кольцо, имеющее возможность взаимодействия с внутренней цилиндрической проточкой седла, причем снаружи на нижнем конце внутреннего корпуса установлена подвижная втулка, которая в транспортном положении расположена на наружных поверхностях внутреннего корпуса и обратного клапана, при этом сверху она соединена с внутренним корпусом посредством разрушаемого элемента, а снизу взаимодействует со стопорным кольцом,
причем в рабочем положении подвижная втулка имеет возможность осевого перемещения по наружной поверхности внутреннего корпуса.
На фигуре 1 изображен продольный разрез предлагаемого устройства в транспортном положении в момент взаимодействия подвижной втулки с седлом.
На фигуре 2 изображен продольный разрез предлагаемого устройства в рабочем положении перед цементированием.
Устройство для цементирования хвостовика 1 (см. фиг.1) в скважине содержит внутренний 2 и наружный 3 корпуса. В нижней части наружного корпуса 3 выполнены окна 4, а на верхнем торце наружного корпуса 3 в цилиндрической проточке муфты 5 посредством металлического 6 и резинового 7 колец герметично размещено седло 8, поджатое сверху хвостовиком 1. Седло 8 на внутренней поверхности снабжено уплотнительным элементом 9, посредством которого оно герметично взаимодействует со внутренним корпусом 2. Кроме того, седло 8 на своем нижнем торце оснащено внутренней цилиндрической проточкой 10. В стенках внутреннего корпуса 2 выполнены обводные каналы 11, сообщающиеся с наружным пространством (на фиг.1 и 2 не показано) через окна 4 наружного корпуса 3.
Внутренний корпус 2 снабжен центратором 12 и заглушен снизу заглушкой 13, которая посредством срезного элемента 14 соединена с обратным клапаном 15, выполненным в виде полого заглушенного снизу цилиндра, имеющего наружную цилиндрическую выборку 16 (см. фиг.2), в котором размещено стопорное кольцо 17, имеющее возможность взаимодействия с внутренней цилиндрической проточкой 10 седла 8. Снаружи на нижнем конце внутреннего корпуса 2 установлена подвижная втулка 18. В транспортном положении подвижная втулка 18 расположена на наружных поверхностях 19 и 20 (см. фиг.1), соответственно внутреннего корпуса 2 и обратного клапана 15, при этом сверху подвижная втулка 18 соединена с внутренним корпусом 2 посредством разрушаемого элемента 21, а снизу взаимодействует со стопорным кольцом 17. В рабочем положении подвижная втулка 18 имеет возможность осевого перемещения по наружной поверхности 19 (см. фиг.2) внутреннего корпуса 2.
Сверху устройство снабжено отцепной муфтой 22, оснащенной внутренней левой резьбой 23 и съемным переводником 24, который снизу посредством патрубка 25 навернут на верхний конец внутреннего корпуса 2. Сверху съемный переводник 24 ввернут во внутреннюю левую резьбу 23 отцепной муфты 22, которая снизу соединена с хвостовиком 1.
Устройство работает следующим образом.
Сверху к наружном корпусу 3 (см. фиг.1) посредством муфты 5, предварительно установив в нее сначала металлическое 6, а затем резиновое 7 кольца присоединяют необходимый набор обсадных труб, представляющих собой хвостовик 1. После этого на устье скважины (на фиг.1 и 2 не показано) на самую верхнюю обсадную трубу хвостовика 1 наворачивают отцепную муфту 22 (см. фиг.2) с внутренней левой резьбой 23 и устанавливают собранную конструкцию на элеватор.
Затем в собранную конструкцию спускают внутренний корпус 2, состоящий из колонны труб до тех пор, пока подвижная втулка 18, находящаяся в процесс спуска внутреннего корпуса 2 в транспортном положении не вступит во взаимодействие с седлом 8. После чего производят разгрузку внутреннего корпуса 2 на седло 8, то есть прикладывают осевое усилие направленно вниз равное 20-30 кН, при котором срезается разрушаемый элемент 21 (см. фиг.1), о чем свидетельствует сначала рост, а затем резкое снижение показания индикатора веса (на фигуре не показано), при этом стопорное кольцо 17, находящееся в наружной цилиндрической выборке 16 обратного клапана 15, проходя сквозь проходной канал седла 8 сжимается и разжимается, освобождаясь от взаимодействия с подвижной втулкой 18 (см. фиг.2).
Далее приспускают внутренний корпус 2 вниз на 3-5 метров, при этом подвижная втулка 18, которая после среза разрушаемого элемента приняла рабочее положение перемещается вверх по наружной поверхности 19 внутреннего корпуса 2. Седло 8 своим уплотнительным элементом 9 герметично вступает во взаимодействие с наружной поверхностью 19 внутреннего корпуса 2, при этом обводные каналы 11 внутреннего корпуса 2 и обратный клапан 15 окажутся ниже седла 8.
После этого к верхнему концу внутреннего корпуса 2 посредством патрубка 25 присоединяют съемный переводник 24, который в свою очередь, вворачивают во внутреннюю левую резьбу 23 отцепной муфты 22.
Снимают с устья скважины элеватор и с помощью колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) 26 спускают устройство в скважину до упора на забой с последующей полной разгрузкой устройства. Далее отсоединяют съемный переводник 24, а следовательно, и соединенный с ним внутренний корпус 2 от отцепной муфты 22.С этой
целью вращают колонну НКТ 26 влево на устье скважины, при этом съемный переводник 24 отворачивается со внутренней левой резьбы 23 отцепной муфты 22.
Затем закачивают в колонну НКТ 26 расчетный объем цементного раствора и продавливают его с помощью жидкости продавки через обводные каналы 11 внутреннего корпуса 2 и окна 4 наружного корпуса 3 в наружное пространство, при этом расчетный объем цементного раствора, продавленный в наружное пространство поднимается вверх между хвостовиком 1 и скважиной (на фиг.1 и 2 не показано) до тех пор, пока не достигнет отцепной муфты 22.
Далее приподнимают колонну НКТ 26 вверх до тех пор, пока стопорное кольцо 17, находящееся в наружной цилиндрической выборке 16 обратного клапана 15 не вступит во взаимодействие с внутренней цилиндрической проточкой 10 седла 8. Наружная поверхность 20 обратного клапана 15 герметично благодаря уплотнительному элементу 9 перекрывает проходной канал седла 8.
После этого к колонне НКТ 26 на устье скважины прикладывают осевое усилие направленной вверх равное 40-50 кН, при котором разрушается срезной элемент 14, о чем свидетельствует сначала рост, а затем резкое снижение показания индикатора веса (на фигуре не показано), установленного на устье скважины, при этом обратный клапан 15 остается в седле 8, герметично перекрывая его проходной канал, а внутренний корпус 2 поднимается выше. Далее подъем НКТ 26 приостанавливают и прямой или обратной промывкой через обводные каналы 11 внутреннего корпуса 2 вымывают излишки цементного раствора из внутреннего пространства хвостовика 1. После этого полностью извлекают колонну НКТ 26 с внутренним корпусом 2 из скважины. В скважине остаются наружный корпус 3, седло 8, обратный клапан 15, которые изготовлены из чугуна и в последствии могут быть разбурены.
Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, позволяющую снизить материальные затраты на изготовление, а повышение надежности его работы связано с исключением шариковых фиксаторов из конструкции устройства и продавочной пробки из технологического процесса, что позволяет произвести цементировании хвостовика независимо от его длины и веса в любом интервале скважины.