УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к строительству и ремонту скважин, обсадные колонны которых пришли в негодность, в связи с чем требуется восстановление работоспособности скважины спуском дополнительной колонны малого диаметра.
Известно устройство (Патент № РФ №2161241, МКИ 7 Е 21 В 33/14, 2000 г.), содержащее герметизирующий узел, включающий корпус с зубчатыми насечками, пакер, установленный на корпусе и состоящий из манжеты, верхнего упора, соединенного с переводником срезным элементом, нижнего упора и обратный клапан, заливочный узел, включающий корпус с установочной втулкой внутри.
Недостатком устройства является его большая металлоемкость и трудоемкость изготовления и сборки, а также сложность технологического процесса его применения. Кроме того, оно сложное по конструкции, расположение заливочного узла внутри герметизирующего резко уменьшает проходное сечение устройства, а использование замковой конической резьбы не позволяет обеспечить герметичное соединение между колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) и устройством. Вызывает сомнение также надежность работы подпружиненного поршня.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для цементирования дополнительной обсадной колонны (Патент №РФ №2214503, МКИ 7 Е 21 В 33/14, 2003 г.), содержащее герметизирующий узел, включающий корпус с зубчатыми насечками, пакер, установленный на корпусе и состоящий из манжеты, верхнего упора, соединенного с переводником срезными элементами, нижнего упора и обратный клапан с седлом, заливочный узел, включающий корпус с установочной втулкой внутри и уплотнения, причем корпусы герметизирующего и заливочного узлов соединены между собой по длине посредством переводника и патрубка, при этом корпус герметизирующего узла снабжен продольными пазами и подвижной втулкой, установленной внутри корпуса и соединенной срезными элементами с верхним упором пакера через продольные пазы, так же нижний упор пакера соединен срезными элементами с корпусом, при этом заливочный узел снабжен сбивными клапанами, установленными в корпусе, а установочная втулка его выполнена с кольцевым наружным
пазом под стопорное кольцо на корпусе, снабжен также опорной втулкой, расположенной внутри установочной втулки и соединенной срезными элементами с установочной втулкой и наконечником корпуса, причем сбивные клапаны выполнены с возможностью взаимодействия с ниппелем, установленным в нижнем конце насосно-компрессорных труб, а внутренний диаметр опорной втулки выбран несколько меньше наружного диаметра муфты, соединяющей ниппель с насосно-компрессорными трубами.
Существенным недостатком конструкции устройства является то, что оно не позволяет непосредственно перед залакеровкой герметизирующего узла и последующим цементированием дополнительной обсадной колонны произвести ее опрессовку на необходимое давление, поскольку с созданием избыточного давления в дополнительной обсадной колонне начинается процесс запакеровки герметизирующего узла и при достижении давления опрессовки герметизирующий узел устройства может оказаться запакерованным, поэтому для опрессовки дополнительной обсадной колонны необходимо произвести в нее дополнительный спуско-подъем специального оборудования (например, пакера).
Технической задачей полезной модели является создание конструкции устройства, позволяющей за один спуск дополнительной обсадной колонны спрессовать ее на необходимое давление и сразу после этого произвести запакеровку с последующим цементированием дополнительной обсадной колонны.
Техническая задача решается предлагаемым устройством, содержащим герметизирующий узел, включающий корпус с зубчатыми насечками, пакер, установленный на корпусе и состоящий из манжеты, верхнего упора, соединенного с переводником срезными элементами, нижнего упора и обратного клапана с седлом, заливочный узел, включающий корпус с установочной втулкой внутри и уплотнения, причем корпусы герметизирующего и заливочного узлов соединены между собой по длине посредством переводника и патрубка, при этом корпус герметизирующего узла снабжен продольными пазами и подвижной втулкой, установленной внутри корпуса и соединенной срезными элементами с верхним упором пакера через продольные пазы, так же нижний упор пакера соединен срезными элементами с корпусом, при этом заливочный узел снабжен сбивными клапанами, установленными в корпусе, а установочная втулка его выполнена с кольцевым наружным пазом под стопорное кольцо на корпусе, снабжен также опорной втулкой, расположенной внутри установочной втулки и соединенной срезными элементами с установочной втулкой и наконечником корпуса, причем сбивные клапаны выполнены с возможностью взаимодействия с ниппелем, установленным в нижнем конце насосно-компрессорных труб, а внутренний диаметр опорной втулки
выбран несколько меньше наружного диаметра муфты, соединяющей ниппель с насосно-компрессорными трубами, а верхний упор пакера выполнен в виде клиновидного цилиндра.
Новым является то, что седло с обратным клапаном установлены с возможностью осевого перемещения в корпусе герметизирующего узла, относительно которого они зафиксированы срезным винтом выше подвижной втулки.
На фиг.1 изображен герметизирующий узел устройства.
На фиг.2 - заливочный узел устройства с введенным во внутрь ниппелем на НКТ.
Герметизирующий узел (фиг.1) состоит из корпуса 1 с продольными пазами 2 и зубчатыми насечками 3. Телескопически к корпусу снаружи установлен пакер, включающий в себя нижний упор 4, соединенный с корпусом срезными элементами 5, эластичную манжету 6, клиновой наконечник 7, соединенный с верхним упором 8, выполненным в виде цилиндра с коническими и цилиндрическими поясами на наружной поверхности, который, в свою очередь, соединен с переводником 9 с помощью срезных элементов 10. Между клиновым наконечником 7 и нижним торцом верхнего упора 8 находится стопорное кольцо 11. Внутри корпуса 1 установлена подвижная втулка 12, соединенная срезными элементами 13 с верхним упором 8 в зоне продольных пазов 2.
Седло 14 зафиксировано срезным винтом 15 внутри корпуса 1 выше подвижной втулки 12.
В седле 14 расположен обратный клапан 16 с продольными пазами 17 и винтами 18, ограничивающими перемещение обратного клапана 16 в осевом направлении. На конце корпуса 1 навернут башмак 19 с конической внутренней поверхностью.
Герметизирующий узел посредством патрубка 20 и переводника 9 соединен с корпусом 21 заливочного узла, который, в свою очередь, соединен с наконечником 22. Внутри корпуса 21 установлены сбивные клапаны 23, установочная втулка 24 с кольцевым наружным пазом 25 под стопорное кольцо 26 расположенное на корпусе 21. Внутри установочной втулки 24 расположена опорная втулка 27, которая срезными элементами 28 и 29 соединена соответственно с установочной втулкой 24 и наконечником 22. Для предотвращения несанкционированных перетоков жидкости сопрягаемые поверхности узлов и деталей снабжены уплотнениями 30.
Работает устройство следующим образом.
Герметизирующий и заливочный узлы, соединенные вместе, на конце дополнительной обсадной колонны 31 спускают в скважину, при этом жидкость, находящаяся в скважине благодаря обратному клапану 16 перетекает во внутреннее пространство дополнительной обсадной колонны (на фиг. не показано). Устройство
устанавливают в неизношенном участке эксплуатационной колонны с неразрушенным заколонным цементным кольцом, подтвержденным геофизическими исследованиями.
Внутри дополнительной обсадной колонны 31 создают избыточное давление, необходимое для опрессовки дополнительной обсадной колонны (например 15,0 МПа и выдерживают в течении необходимого времени) и только убедившись в том, что колонна герметична начинают запакеровку, в обратном случае дополнительную обсадную колонну извлекают из скважины и производят ее ревизию.
Для запакеровки герметизирующего узла внутри дополнительной обсадной колонны 31 создают повышенное давление, превосходящее давление опрессовки на 2-3 МПа (например, 17,0-18,0 МПа), при этом срезные элементы 15 разрушаются и седло 14 с обратным клапаном 16 опускаются вниз внутри корпуса 1, до тех пор пока не сядет на верхний торец подвижной втулки 12.
Вновь создают избыточное давление внутри дополнительной обсадной колонны 31, под действием которого подвижное седло 12 и, соответственно, верхний упор 8 пакера начинают перемещаться вниз, при этом разрушаются срезные элементы 10. Клиновой наконечник 7, жестко соединенный с верхним упором 8 пакера, раздвигает манжету 6, которую в свою очередь, верхний упор 8 плотно прижимает к стенке эксплуатационной колонны (на фиг. не показано). Процесс залакеровки продолжается до тех пор, пока давление в дополнительной обсадной колонне 31 не достигнет расчетной величины и стопорное кольцо 11 не зацепится за зубчатые насечки 3 на корпусе. Процесс запакеровки окончен.
Циркуляцией проверяют герметичность посадки устройства.
При необходимости (в случае негерметичной посадки), устройство вместе с дополнительной обсадной колонной извлекают из скважины. Для этого делают натяжку дополнительной обсадной колонны, при этом срезные элементы 5 разрушаются и манжета 6 отходит от стенки эксплуатационной колонны (на фиг. не показано).
После проверки герметичности посадки устройства начинают цементирование.
Для этого во внутрь дополнительной обсадной колонны 31 спускают колонну НКТ 32 с ниппелем 33 на конце, соединенным с колонной НКТ 32 муфтой 34. Наружный диаметр муфты 34 несколько больше внутреннего диаметра опорной втулки 27. В определенный момент ниппель 33 входит в заливочный узел и садится на сбивные клапаны 23 и при последующей разгрузке колонны НКТ 32 разрушает их, после чего происходит сообщение внутреннего и затрубного пространств дополнительной обсадной колонны 31.
После чего герметизируют устье скважины между дополнительной обсадной колонной 31 и колонной НКТ 32 (на фиг. не показано) и по колонне НКТ 32 через ниппель 33 и отверстия в сбивных клапанах 23 в межколонное пространство закачивают расчетный объем цементного раствора. Затем колонну НКТ 32 спускают еще ниже, муфта 34 садится на опорную втулку 27, срезные элементы 29 разрушаются и колонна НКТ 32 вместе с установочной втулкой 24 опускаются вниз, перекрывая отверстия в сбивных клапанах 23, до посадки на торец патрубка 20, при этом кольцевая проточка 25 входит в стопорное кольцо 26. Колонну НКТ 32 продолжают опускать вниз, срезные элементы 28 разрушаются, после чего движение колонны НКТ 32 прекращают и вымывают остатки цементного раствора на поверхность.
Далее колонну НКТ 32 с ниппелем 33 полностью разгружают на седло 14 и обратный клапан 16 и при необходимости дополнительно создают избыточное давление в дополнительной обсадной колонне 31 до тех пор, пока не разрушатся срезные элементы 13. В результате чего седло 14 вместе с обратным клапаном 16 и подвижной втулкой 12 упадут на забой скважины, о чем свидетельствует резкое падение давления на манометре насосного агрегата и появление веса колонны НКТ на гидравлическом индикаторе веса. Далее извлекают на дневную поверхность колонну НКТ 32 с ниппелем 33.
Опорная втулка 22, седло 14, обратный клапан 16, подвижная втулка 12 изготовлены из чугуна и, в случае необходимости, могут быть разбурены.
После ожидания затвердевания цемента в скважину спускают необходимое оборудование и продолжают ее дальнейшую эксплуатацию.
Благодаря тому, что в предлагаемом устройстве седло с обратным клапаном установлены с возможностью осевого перемещения в корпусе герметизирующего узла, относительно которого они зафиксированы срезным винтом, выше подвижной втулки, что позволяет спрессовать дополнительную обсадную колонну на необходимое давление, после чего сразу произвести запакеровку с последующим цементированием дополнительной обсадной колонны, в связи с чем исключается необходимость спуска-подъема дополнительного оборудования (например, пакера) с целью опрессовки дополнительной обсадной колонны, что позволит сэкономить время, а значит снизить материальные и финансовые затраты на ремонт скважины.