Устройство обвязки колонной с муфтовой высокогерметичной подвеской

Заявляемое техническое решение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к оборудованию устья скважины и предназначено для обвязки колонн обсадных труб.
Из уровня техники известен патент РФ №203716 от 16.04.2021 - устройство обвязки устья скважины. Данное устройство содержит корпус, закрепленный на кондукторной обсадной колонне, по меньшей мере, один трубодержатель для колонны насосно-компрессорных труб, каждый из которых может быть выполнен в виде муфтового трубодержателя с вертикальными прорезями или в виде цельного муфтового трубодержателя. При этом корпус имеет цилиндрическое вертикальное проходное отверстие, оснащенное опорной поверхностью и уплотнительными манжетами, а также имеет боковые фланцы боковых отводов, фланцы с отверстиями под шпильки, со стопорными элементами для трубодержателей и уплотнительными кольцами и адаптер, размещенный на верхнем фланце, при этом корпус состоит, по меньшей мере, из двух секций - секции обсадной колонны и секции колонны насосно-компрессорных труб, сопряженных типовым фланцевым соединением, причем количество секций корпуса определяется количеством обсадных колонн, а цилиндрическое вертикальное проходное отверстие выполнено одного типоразмера для всех секций корпуса и соответствует типоразмеру кондукторной обсадной колонны. Кроме того, по меньшей мере, один муфтовый трубодержатель содержит центровочное кольцо, расположенное на его внешней поверхности и выполненное с возможностью обеспечения центровки муфтового трубодержателя во время монтажа конструкции, а также средство монтажа с резьбовым соединением для его установки в муфтовом трубодержателе, выполненное с возможностью осуществления цементирования с вращением обсадной колонны при ее установке в муфтовом трубодержателе. Недостатком данного устройства является сложность конструкции.
Наиболее близким техническим решением можно признать патент РФ №49095 от 10.11.2005 - Обвязка устья скважины. Данное устройство содержит цилиндрический корпус, выполненный с возможностью присоединения к внешней обсадной трубы скважины и установленную в корпусе, через высокогерметичное соединение, подвесную муфту, соединяющую устьевую арматуру с эксплуатационной колонной. Высокогерметичное соединение расположено между подвесной муфтой и корпусом и выполнено в виде последовательно установленных: кольца опорного, нижнего уплотнения, промежуточного кольца, верхнего уплотнения, нажимного кольца и зажимного элемента. Недостатком данного решения является недостаточная надежность.
Техническая проблема, решаемая заявленной полезной моделью, заключается в увеличение надежности при строительстве и эксплуатации скважины и возможность восстановления герметичности в процессе эксплуатации без остановки скважины.
Технический результат - упрощение и повышение герметичности оборудования, а также повышение надежности оборудования.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство обвязки колонной с муфтовой высокогерметичной подвеской содержит цилиндрический корпус, выполненный с возможностью присоединения к внешней обсадной трубе скважины и установленную в корпусе, через высокогерметичное соединение, подвесную муфту, соединяющую устьевую арматуру с эксплуатационной колонной. Высокогерметичное соединение расположено между подвесной муфтой и корпусом и выполнено в виде последовательно установленных: кольца опорного, нижнего уплотнения, промежуточного кольца, верхнего уплотнения, нажимного кольца и нажимного кольца. При этом высокогерметичное соединение опирается на буртики подвесной муфты и корпуса и фиксируется гайкой, вкручиваемой внутри цилиндрического корпуса. Промежуточное кольцо высокогерметичного соединения выполнено с образованием кольцеобразных полостей, соединенных между собой каналами, внутри которых расположена уплотнительная паста, а корпус в зоне полостей промежуточного кольца имеет два отверстия, в одном отверстии смонтирован клапан нагнетательный, а в другом отверстии смонтирован клапан спускной.
Устьевая арматура и эксплуатационная колонна соединяются с подвесной муфтой посредством резьбового соединения.
Цилиндрический корпус может включать внешнюю или внутреннюю резьбу для присоединения к внешней обсадной трубе скважины.
Цилиндрический корпус в нижней своей части предпочтительно должен включать, по меньшей мере одно, отверстие, перекрытое заглушкой.
Сущность заявленного технического решения поясняется общим видом устройства обвязки колонной с муфтовой высокогерметичной подвеской, показанное на фиг. 1, 2, где обозначены:
1 - цилиндрический корпус;
2 - муфта подвесная;
3 - кольцо опорное;
4 - нижнее уплотнение;
5 - промежуточное кольцо;
6 - верхнее уплотнение;
7 - нажимное кольцо;
8 - гайка;
9 - резьба гайки;
10 - резьба для монтажа устьевой арматуры;
11 - резьба для присоединения эксплуатационной колонны;
12 - резьба для присоединения к кондуктору;
13 - отверстие клапана нагнетательного;
14 - клапан нагнетательный;
15 - отверстие клапана спускного;
16 - клапан спускной;
17 - заглушка;
18 - уплотнительная паста;
А - высокогерметичное соединение.
Устройство обвязки колонной с муфтовой высокогерметичной подвеской включает цилиндрический корпус 1, выполненный с возможностью присоединения к внешней обсадной трубе скважины и установленную в корпусе, через высокогерметичное соединение, подвесную муфту 2, соединяющую устьевую арматуру с эксплуатационной колонной. Высокогерметичное соединение А расположено между подвесной муфтой 2 и корпусом 1 и выполнено в виде последовательно установленных: кольца опорного 3, нижнего уплотнения 4, промежуточного кольца 5, верхнего уплотнения 6, нажимного кольца 7 и зажимной гайки 8. При этом корпус в зоне промежуточного кольца имеет два отверстия 13 и 15, в одно отверстие смонтирован клапан нагнетательный 14, а в другое отверстие смонтирован клапан спускной 16, позволяющие осуществлять контроль герметичности уплотнений, посредством соединенного с ними кольцеобразного отверстия с уплотнительной пастой 18, выполненного в промежуточном кольце 5.
Повышенная герметичность в отличие от аналогов обеспечивается следующими техническими решениями:
1. Применением двух уплотнительных элементов пакерного типа. Аналогичные изделия имеют один уплотнительный элемент.
2. Заполнением полости между верхним и нижним уплотнительным элементом уплотнительной пастой. В аналогичных изделиях нет подобных технических решений.
3. Наличием возможности контроля герметичности уплотнений опрессовкой полости между уплотнениями в процессе монтажа (до заполнения уплотнительной пастой). В аналогичных изделиях нет подобных технических решений.
4. Наличием возможности поджима уплотнительных элементов (пакеров) резьбовой гайкой в процессе эксплуатации без разбора обвязки колонной и устьевой арматуры. В аналогичных изделиях нет подобных технических решений.
Принцип работы устройства обвязки колонной с муфтовой подвеской высокогерметичной.
Корпус обвязки 1 монтируется непосредственно на кондуктор (внешнюю обсадную трубу скважины) или через патрубок посредством резьбового соединения 12. На внешнюю резьбу в верхней части корпуса через переходной фланец монтируется противовыбросовое оборудование. Бурение под эксплуатационную колонну, ее спуск и цементирование производится через корпус 1 обвязки.
Эксплуатационная колонна подвешивается на корпус 1 обвязки через муфту подвесную 2. В пространство между корпусом и муфтой подвесной устанавливается высокогерметичное соединение А в виде пакета уплотнений, включающее кольцо опорное 3, опирающееся на буртики подвесной муфты и корпуса, нижнее уплотнение 4, промежуточное кольцо 5, верхнее уплотнение 6 и нажимное кольцо 7. Высокогерметичное соединение А зажимается гайкой 8.
Корпус в зоне промежуточного кольца имеет два отверстия 13 и 15. В одно отверстие смонтирован клапан нагнетательный 14. В другое отверстие смонтирован клапан спускной 16. Форма промежуточного кольца образует между верхним и нижним уплотнением свободную кольцеобразную полость, выполненную в виде двух кольцеобразных полостей, соединенных между собой каналами, и сообщающуюся с отверстиями нагнетательного 14 и спускного 16 клапанов.
Проведение контроля герметичности уплотнений возможно следующим образом:
1. Контроль нижнего уплотнения производится путем открытия спускного клапана 16. В данном положении не должно наблюдаться выделения газа.
2. Контроль герметичности уплотнений путем закачки в полость через нагнетательный клапан 14 жидкости и контроля падения давления.
Восстановление герметичности уплотнений возможно следующим образом:
1. Поджимом уплотнений путем поджима гайки 8.
2. Закачки в полость между уплотнениями специальной уплотнительной пасты 18.