ШАРОВОЙ КРАН ДВУХОТВОДНЫЙ

Заявляемая полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к бурению скважин и может быть использована в качестве технологического оборудования для заливки обсадных колонн (направления и кондуктора) цементным раствором при креплении скважин и других производственных операций, а также при намыве поглощающих горизонтов через гидромеханический пакер (ГМП) в зимнее время.
Предпосылки для создания полезной модели.
Анализ существующего уровня техники в данной области показал следующее.
Известно устройство для цементирования обсадных колонн (патент RU №85939, МПК Е21В 33/05, опубликовано 20.08.2009), содержащее корпус с крышкой, в который устанавливается очистительная пробка. К корпусу присоединены надпробочный и подпробочный патрубки. Ниже пробки и выше подпробочного патрубка расположен шаровой кран. К надпробочному патрубку присоединен надпробочный кран. К подпробочному патрубку присоединен подпробочный кран. Цементировочная головка верхней частью соединяется с элеватором, а нижней частью - с устьем скважины.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, конструкция устройства не позволяет совмещать промывку скважины с одновременным доспуском на забой обсадной колонны;
- во-вторых, конструкция устройства не позволяет расхаживать колонну во время ее заливки;
- в-третьих, конструкция данного устройства не позволяет во время ее заливки пополнять мерник цементировочного агрегата жидкостью для обеспечения непрерывной подачи продавочной жидкости в обсадную колонну;
- в-четвертых, сложность конструкции устройства для цементирования обсадных колонн, обусловленна большим количеством узлов и деталей (крышка, очистительная пробка, надпробочный патрубок, подпробочный патрубок, шаровой кран, надпробочный кран, подпробочный кран);
- в-пятых, отсутствие применения в намыве поглощающих горизонтов через ГМП.
Известен кран шаровой (патент RU №81991, МПК Е21В 21/10, Е21В 34/02, опубликовано 10.04.2009), который относится к устройствам для бурения нефтяных и газовых скважин, конкретно к запорным устройствам в системе «буровая колонна - циркуляционная система бурового раствора». Кран шаровой, содержит корпус с осевым каналом, запорный шар с отверстием и расположенными диаметрально пазом и лыской, шпиндель управления с торцевым кулачком и многогранным глухим отверстием, конусные нижнее и верхнее седла, подъемную пружину, ограничитель поворота и съемный поворотный ключ, а ограничитель поворота выполнен в форме цилиндрического сегмента с секторным упорным выступом, взаимодействующим со ступенчатой лыской запорного шара, и с дугообразным ребром, а в корпусе выполнена внутренняя кольцевая канавка, в которую вставлено дугообразное ребро ограничителя поворота.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, отсутствие применения в цементировании обсадных колонн, в том числе направления и кондуктора;
- во-вторых, отсутствие применения в намыве поглощающих горизонтов через ГМП.
Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения, принятым нами в качестве прототипа, является устройство для цементирования обсадных колонн (патент RU №33394, МПК Е21В 33/14, опубликовано 20.10.2003), содержащее корпус со сквозным каналом, разделенный шаровым краном на верхнюю и нижнюю части. В верхней части имеется боковой отвод с пробковым краном и присоединительным элементом для подачи воды в мерник агрегата, а в нижней части корпуса - боковой отвод с пробковым краном для присоединения нагнетательной и продавочной линий агрегатов.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, сложность конструкции устройства, обусловленная большим количеством узлов и деталей (боковые отводы с пробковыми кранами и присоединительными элементами, шаровой кран);
- во-вторых, высокая вероятность непрохождения данного устройства через стол ротора для промывки скважины с нащупыванием забоя;
- в-третьих, неудобство в габаритных размерах (т.е. отсутствие возможности применения данного устройства при намыве поглощающих горизонтов через ГМП в зимнее время);
- в-четвертых, недостатком данного устройства является низкая надежность так, как оно имеет множество деталей (т.е. три пробковых крана и один шаровой кран, которые при каждом открытии и закрытии приводят к увеличению возможности разрушения конструкции);
- в-пятых, конструктивные особенности известного устройства приводят к дополнительным технологическим затратам при его изготовлении, повышению трудоемкости обслуживания, использования и ограничению эксплуатационных возможностей.
Задачей настоящей полезной модели является усовершенствование и упрощение конструкции, повышение технологичности и безопасности труда, надежность и долговечность в эксплуатации шарового крана двухотводного. Второй задачей данной конструкции является создание его многофункциональным, удобным в транспортировке и в обслуживании.
Данная задача решается заявляемым техническим решением, то есть разработкой шарового крана двухотводного в виде мобильного переводника с отводами для исключения недостатков прототипа.
Сущность полезной модели как технического решения выражается в совокупности существенных признаков, представленных в независимом пункте формулы полезной модели.
Технический результат достигается тем, что в данном устройстве, содержащем корпус с осевым каналом, который оснащен узлом соединения с обсадной колонной и ведущей бурильной трубой, имеются боковые отводы, а запорный шар установлен внутри корпуса.
Новым является то, что корпус изготовлен в виде мобильного цельного переводника, а запорный шар выполнен с осевым отверстием и установлен внутри корпуса с возможностью поворота и перекрытия осевого канала, при этом верхний боковой отвод и нижний боковой отвод выполнены с возможностью прохождения через стол ротора. Запорный шар оснащен глухим многогранным отверстием под ключ, а верхний боковой отвод и нижний боковой отвод снабжены верхней и нижней заглушками соответственно.
Шаровой кран двухотводный дает возможность не только производить цементирование скважины, но и осуществлять ее промывку, не делая специального спуско-подъема, а также обеспечивать беспрерывную подачу продавочной жидкости в скважину.
Шаровой кран двухотводный дает возможность намывания поглощающего горизонта в зимнее время, исключив замораживание ведущий трубы и нагнетательного трубопровода во время подготовки последующих порций раствора с наполнителями.
Шаровой кран двухотводный дает возможность тампонировать кондуктор с вращением в зимнее время, исключив замораживание ведущей трубы и нагнетательного стояка.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности полезной модели - «новизна».
Полезная модель поясняется чертежами:
На фиг. 1 представлена схема шарового крана двухотводного.
На фиг. 2 представлен общий вид шарового крана двухотводного.
Шаровой кран двухотводный состоит из корпуса 1, который оснащен резьбой для соединения с ведущей бурильной трубой (ВБТ) и обсадной колонной, осевого канала 2, запорного шара 3 с осевым отверстием 4 и возможностью поворота. Запорный шар 3 оснащен глухим многогранным отверстием 5 под ключ. Корпус 1 имеет боковые верхний и нижний отводы 6 с верхней и нижней заглушками 7.
Предлагаемое устройство работает следующим образом:
Одной из технологических операций с помощью шарового крана двухотводного является спуск последней обсадной колонны с промывкой и цементированием. Перед проведением цементирования спускают в скважину обсадную колонну. После наворота последней обсадной трубы оставляют в висящем положении, зафиксированным элеватором на столе ротора (на фиг. не указан). Далее между обсадной колонной и ведущей трубой наворачивается переходная головка (на фиг. не указана) и шаровой кран двухотводный. На данном устройстве запорный шар 3 с помощью ключа (на фиг. не указан), который устанавливается в глухое многогранное отверстие 5, приводится в положение «открыто». Начинается промывка скважины буровой жидкостью через ведущую трубу с целью полного удаления из скважины обвалившихся пород и шлама с одновременным доспуском обсадной колонны до забоя. На верхнем и нижнем боковых отводах 6 установлены верхняя и нижняя заглушки 7 для предотвращения вытекания буровой жидкости. После промывки скважины и установки обсадной колонны на забой скважины останавливается подача буровой жидкости, и запорный шар 3 приводится к положению «закрыто». Шаровой кран двухотводный располагается над устьем скважины, к нему подсоединяется цементировочный агрегат. В верхней части, где имеется верхний боковой отвод 6, отбивается верхняя заглушка 7 и подбивается тампонажный шланг для подачи воды в мерник агрегата (на фиг. не указан), а в нижней части корпуса 1 - в нижнем боковом отводе 6 также отбивается нижняя заглушка 7 и присоединяется пробковый кран и нагнетательная (продавочная) линия агрегата (на фиг. не указан). Открывается пробковый кран и подается цементный раствор через нагнетательную линию в обсадную колонну. Закачав расчетное количество цементного раствора, подается расчетная продавочная жидкость через продавочную (нагнетательную) линию агрегата. С целью обеспечения беспрерывной подачи продавочной жидкости в скважину, подается вода от бурового насоса через ведущую трубу и верхний боковой отвод 6 и поступает в мерник цементировочного агрегата.
Преимущества предлагаемого устройства - это возможность не только произвести цементирование скважины, но и осуществлять ее промывку, не делая спуско-подъема, а так же обеспечить беспрерывную подачу продавочной жидкости в скважину.
Одной из технологических операций с помощью шарового крана двухотводного является намыв поглощающих интервалов при строительстве скважины путем закачки растворов с наполнителями. Перед проведением намыва поглощающего горизонта через ГМП в зимнее время в скважину спускается ГМП на бурильном инструменте. После спуска ГМП между бурильным инструментом и ведущей трубой устанавливается шаровой кран двухотводный. В данном устройстве запорный шар 3 с помощью ключа (на фиг. не указан), который устанавливается в глухое многогранное отверстие 5, приводится в положение «открыто». Далее производится пакеровка ГМП. После успешной пакеровки начинается процесс закачки заранее подготовленной порции раствора с наполнителями в поглощающий горизонт. После прокачки первой порции запорный шар 3 с помощью ключа (на фиг. не указан), который устанавливается в глухое многогранное отверстие 5, приводится в положение «закрыто». Во время подготовки второй порции раствора с наполнителями отбивается верхняя заглушка 7 на верхнем боковом отводе бив насосном блоке открывается задвижка на выкидной линии (на фиг. не указана). В верхний боковой отвод 6 подбивается устройство для продувки ведущей трубы и нагнетательный трубопровод через выкидную линию в насосном блоке (на фиг. не указан). Через устройство продувки подается сжатый воздух. После подготовки второй порции раствора отбивается устройство продувки и подбивается верхняя заглушка 7. На шаровом кране двухотводном запорный шар 3 с помощью ключа (на фиг. не указан), который устанавливается в глухое многогранное отверстие 5, приводится в положение «открыто» и закрывается задвижка на выкидной линии в насосном блоке. Далее весь процесс повторяется до насыщения поглощающего горизонта.
Преимущества предлагаемого устройства - это возможность намывания поглощающего горизонта в зимнее время, исключив замораживание ведущей трубы и нагнетательного трубопровода во время подготовки последующих порций раствора с наполнителями.
Одной из технологических операций с помощью шарового крана двухотводного является тампонирование обсадной колонны (кондуктора) с вращением, что особенно актуально в зимнее время, так как, ВБТ, буровой рукав и нагнетательный стояк заполнены продавочной жидкостью с последующим замораживанием данного оборудования. Перед проведением тампонирования кондуктора с вращением в зимнее время спускают в скважину обсадную колонну. После наворота последней обсадной трубы ее оставляют в висящем положении, зафиксированным элеватором на столе ротора. Далее между обсадной колонной и ведущей трубой наворачивается переходная головка и шаровой кран двухотводный. На данном устройстве запорный шар 3 с помощью ключа (на фиг. не указан), который устанавливается в глухое многогранное отверстие 5, приводится в положение «открыто». Начинается промывка скважины через ведущую трубу с целью полного удаления из скважины обвалившихся пород и шлама с одновременным доспуском колонны обсадных труб до забоя (на фиг. не указан). В верхнем и нижнем боковых отводах 6 установлены верхняя и нижняя заглушки 7 для предотвращения вытекания буровой жидкости. После промывки скважины и установки обсадной колонны на забой останавливается подача буровой жидкости. Шаровой кран двухотводный располагается над устьем скважины. На манифольдной линии возле буровой закрывается отсекающая задвижка (на фиг. не указана). После чего подсоединяется цементировочный агрегат к быстросъемному соединению (БРС), который находится между нагнетательным стояком и отсекающей задвижкой (на фиг. не указана). После проведения тампонирования кондуктора с вращением (т.е. закачка цементного раствора с продавкой расчетного количества продавочной жидкости) в шаровом кране двухотводном запорный шар 3 приводится к положению «закрыто». В верхней части в данном устройстве, где имеется боковой отвод 6, подбивается устройство для продувки ведущей трубы и нагнетательного стояка.
Преимущества предлагаемого устройства - это возможность тампонирования кондуктора с вращением в зимнее время, исключив замораживание ведущей трубы и нагнетательного стояка.
Данное заявляемое техническое решение отражает специфику нефтяного производства, приводит к комплексному положительному научно-техническому результату и расширению функциональных возможностей шарового крана двухотводного.
Заявленное устройство обеспечивает реализацию поставленных задач, а именно у него высокая надежность в процессе монтажа и эксплуатации, простота конструкции и мобильность, долговечность, удобство в транспортировке и обслуживании, многофункциональность при проведении технологических операций, возможность не только произвести цементирование скважины, но и осуществлять ее промывку, не делая спуско-подъема, а так же обеспечить беспрерывную подачу продавочной жидкости в скважину, возможность намыва поглощающего горизонта в зимнее время, исключив замораживание ведущий трубы и нагнетательного трубопровода во время подготовки последующих порций раствора с наполнителями, возможность тампонирования кондуктора с вращением в зимнее время, исключив замораживание ведущей трубы и нагнетательного стояка.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», т.к. может быть изготовлено из доступных материалов, с применением известного стандартного оборудования, то есть позволит эффективно использовать существующее технологическое оборудование с одновременным удешевлением конструкции.
Шаровой кран двухотводный выполнен строго в соответствии с нормативными требованиями пожаро-, взрывобезопасности и соответствует требованиям безопасности труда и охраны окружающий среды, позволяет проводить мероприятия по снижению техногенной нагрузки на окружающую среду, а для его внедрения не требуется перестройки производственного процесса или применяемой техники.