УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ХВОСТОВИКА В СКВАЖИНЕ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к строительству и ремонту скважин с использованием цементируемых хвостовиков.
Известно устройство (патент RU №2233965 МПК 7 Е 21 В 33/14, 2004 г.), содержащее корпус с радиальными каналами, гнездами и центраторами в нижней части и пакерующим элементом, включающим эластичную манжету, заключенную между верхним и нижним упорами и заякоривающий узел; ствол установленный внутри корпуса, с радиальными каналами и гнездами, причем в гнездах корпуса и ствола находятся стопорные шарики; выше радиальных каналов корпуса с наружной стороны установлен подпружиненный запорный элемент; подвижное седло расположено внутри ствола.
Недостатками данного устройства являются:
во-первых, сложность конструкции и связанная с этим большая металлоемкость и трудоемкость изготовления и сборки;
во-вторых, для запакеровки пакерующего элемента требуются высокие давления, что увеличивает вероятность потери герметичности устройства и возможные осложнения;
в-третьих, цанговый узел не надежен, так как плашки надежно зафиксировать не возможно, и они в процессе установки сползают.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является разъединительное устройство для цементирования хвостовика в скважине (патент RU №2161241 МПК 7 Е 21 В 33/14, 2000 г.), содержащее корпус с радиальными каналами, гнездами и центратором в нижней части и пакерующим элементом, включающим эластичную манжету, заключенную между верхним и нижним упорами, и заякоривающий узел, ствол, установленный внутри корпуса с радиальными каналами и гнездами, причем в гнездах корпуса и ствола находятся стопорные шарики, выше радиальных каналов корпуса с наружной стороны установлен подпружиненный запорный элемент, подвижное седло расположено внутри ствола, при этом корпус снабжен продольными пазами, а ствол в нижней части соединен с патрубком, который, в свою очередь, связан срезными элементами через продольные пазы корпуса с толкателем, взаимодействующим с плашками заякоривающегося узла, верхний упор пакерующего элемента неподвижен, а
нижний установлен подвижно относительно корпуса, центратор корпуса снабжен установленной внутри него разрезной втулкой, внутри которой расположена ограничительная втулка, причем последние соединены между собой срезными элементами, срезными элементами также зафиксировано подвижное седло.
Недостатками данного устройства являются:
во-первых, оно сложное по конструкции, что обусловлено большим количеством узлов и деталей, зависимых друг от друга, что требует высокой точности при изготовлении и сборке, а это ведет к удорожанию стоимости устройства;
во-вторых, большое количество срезных элементов, что при определенных обстоятельствах может привести к нарушению последовательности их разрушения, а это приводит к отказу устройства в целом;
в третьих, весьма сложный технологический процесс применения устройства, требующий строгого соблюдения последовательности в работе, нарушение которого снижает надежность его применения.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции и технологического процесса применения устройства в сочетании с повышением его надежности в работе.
Указанная задача решается устройством для цементирования хвостовика в скважине, содержащим корпус с гнездами, ствол с радиальными каналами, установленный внутри корпуса, причем в гнездах корпуса и радиальных каналах ствола находятся стопорные шарики, заякоривающий узел, включающий плашки и конус, зафиксированные между собой в транспортном положении срезными элементами, толкатель, взаимодействующий с плашками заякоривающегося узла, подвижное седло, расположенное внутри ствола и соединенное с ним срезным элементом, центратор, шарик.
Новым является то, что ствол снабжен внутренней цилиндрической выборкой, в которую с возможностью ограниченного осевого перемещения установлено подвижное седло, оснащенное наружной цилиндрической проточкой, с которой взаимодействуют стопорные шарики в рабочем положении, при этом заякоривающий узел установлен выше корпуса и соединен с ним с помощью муфты, причем толкатель жестко соединен со стволом сверху, расположен внутри корпуса и взаимодействует с плашками якорного узла под действием веса хвостовика, который присоединен к нижней части корпуса, при этом хвостовик снизу снабжен обратным клапаном с возвратным механизмом, а седло снизу
оснащено патрубком, соответствующим длине хвостовика до обратного клапана, причем центратор установлен в нижней части хвостовика.
На фигуре изображено устройство для цементирования хвостовика в скважине в транспортном положении.
Устройство для цементирования хвостовика в скважине (см. фигуру) состоит из корпуса 1 с гнездами 2, ствола 3 с радиальными каналами 4. Ствол 3 установлен внутри корпуса 1 и снабжен внутренней цилиндрической выборкой 5, в которую с возможностью ограниченного осевого перемещения установлено подвижное седло 6, оснащенное наружной цилиндрической проточкой 7. В гнездах 2 корпуса 1 и радиальных каналах 4 ствола 3 находятся стопорные шарики 8. Заякоривающий узел 9 установлен выше корпуса 1 и соединен с ним с помощью муфты 10, при этом заякоривающий узел 9 включает в себя плашки 11 и конус 12, которые зафиксированы между собой в транспортном положении срезным элементами 13. Толкатель 14 жестко соединен сверху со стволом 3 и расположен внутри корпуса 1, при этом толкатель 14 находится во взаимодействии с плашками 11 заякоривающегося узла. В транспортном положении подвижное седло 6 соединено с ним срезным элементом 15. К корпусу 1 снизу посредством переводника 16 соединен хвостовик 17, представляющий собой набор обсадных труб малого диаметра (диаметром 102 или 114 мм) необходимой длины.
Хвостовик 17 снизу снабжен обратным клапаном 18 с возвратным механизмом 19. Обратный клапан 18 выполнен в виде пластины, герметично перекрывающей внутреннюю полость хвостовика 17 с возможностью поворота вниз, а возвратный механизм 19 - в виде пружины. Центратор 20 установлен жестко в нижней части хвостовика 17. В свою очередь, ствол 3 снизу соединен с патрубком 21, представляющим собой набор труб (например, насосно-компрессорных труб (НКТ)) длиной соответствующей длине хвостовика 17 до обратного клапана 18. Сопрягаемые поверхности деталей снабжены уплотнительными кольцами 22, 23
Устройство работает следующим образом.
Перед установкой хвостовика 17 (см. фигуру) в определенном интервале скважины, предварительно устанавливают цементный мост (на фиг. не показано).
Затем на низ хвостовика 17 устанавливают жесткий центратор 20 и наворачивают обратный клапан 18, после этого собирают сам хвостовик 17 (набор труб малого диаметра необходимой длины) и сверху на него наворачивают переводник 16.
Затем собранную компоновку поднимают за переводник 16 и подвешивают на элеваторе на устье скважины (на фиг. не показано).
Затем в хвостовик спускают патрубок 21, состоящий из НКТ с замером их длины и подгонкой, с таким условием, чтобы конец патрубка 21 не доходил до обратного клапана 18 хвостовика 17 на 1-2 метра. На последнюю трубу патрубка 21 за ствол 3 наворачивают заранее собранное устройство, а на, находящийся на элеваторе, переводник 16 наворачивают корпус 1.
Далее устройство за верхнюю часть ствола 3 соединяют с колонной НКТ 24, снимают с элеватора и спускают в скважину с таким расчетом, чтобы расстояние от обратного клапана 18 хвостовика 17 было не менее 5 метров.
Закачивают в колонну НКТ 24 расчетный объем цементного раствора в зависимости от длины хвостовика 17 и продавливают жидкостью продавки через обратный клапан 18 в межколонное пространство (на фиг. не показано) скважины. Объем жидкости продавки соответствует сумме объемов колонны НКТ 24, ствола 3 и патрубка 21. По окончании продавки давление в колонне НКТ 24 сбрасывают, при этом обратный клапан 18, благодаря возвратному механизму 19 герметично закрывается и дополнительно поджимается снизу за счет перепада давлений.
В колонну НКТ 24 с устья скважины сбрасывают шарик 25, который садится на подвижное седло 6. Затем в колонне НКТ 24 создают избыточное давление в результате чего разрушается срезной винт 15 и подвижное седло 6 перемещается вниз до упора в нижний торец внутренней цилиндрической выборки 5, при этом напротив стопорных шариков 8 устанавливается наружная цилиндрическая проточка 7, в которую выпадают стопорные шарики 8 из гнезд 2 корпуса 1, при этом происходит разъединение ствола 3 от корпуса 1.
Поскольку толкатель 14 установлен в верхней части ствола 3 и находится во взаимодействии с плашками 11 якорного узла 9, то под собственным весом хвостовика 17 срезные винты 13, фиксирующие плашки 11 относительно конуса 12 в транспортном положении разрушаются и плашки 11, находящиеся в пазах конуса 12 благодаря
толкателю 14 поднимаются вверх и жестко фиксируют хвостовик 17 сверху на стенках обсадной колонны (на фиг. не показано). Снизу хвостовик в скважине центрирует центратор 20. Далее приподнимают колонну НКТ 24 на 5-7 метров и обратной промывкой вымывают остатки цементного раствора из внутреннего пространства корпуса 1 и хвостовика 17.
По окончанию ремонтных работ обратный клапан, выполненный из легко разбуриваемого материала (например, чугуна) и цементный мост разбуриваются и скважина запускается в дальнейшую эксплуатацию.
Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, в связи с чем снижается материальные затраты и стоимость устройства, кроме того, оно имеет упрощенный технологический процесс, благодаря чему оно надежно в работе, что позволяет избежать повторных работ и неоправданных финансовых и материальных затрат.