Способ определения положения технической колонны труб, установленной в кондукторе, и контролирующий инструмент для него
METHOD FOR DETERMINING POSITION OF A TECHNICAL PIPE STRING INSTALLED IN A CONDUCTOR, AND A CONTROL TOOL FOR IT

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности и используется для определения точности установки, одной или нескольких, подвесок технических колонн труб в кондукторе при строительстве скважины на шельфе.
Известна конструкция скважины, включающая несколько обсадных колонн, RU №69137, U1, Е21В 7/20, 10.12.2007.
Известен способ строительства скважины, включающий бурение из-под кондуктора и спуск технической колонны, RU №2281369, С2, Е21В 7/00, Е21В 33/14, Е21В 21/08, 10.08.2006.
Известны инструменты различного назначения, устанавливаемые в колонну труб и используемые при бурении скважин.
Известен инструмент геолого-технических мероприятий для использования внутри ствола скважины, выполненный с одним или несколькими датчиками для измерения одного или нескольких параметров геолого-технических мероприятий RU №2463448 С2, Е21В 44/00, Е21В 41 /00, 10.10.2012.
Известен посадочный инструмент для управления и посадки различных функциональных устройств, устанавливаемых с наружной стороны колонны труб, RU №2598259 С2, Е21В 23/04, Е21В 23/06, 20.09.2016.
Известен скважинный инструмент для определения боковых ответвлений в стенке ствола скважины или обсадной колонне ствола скважины, RU №2627778 С2, Е21В 47/09, 11.08.2017.
В известных устройствах признаков тождественных заявляемому изобретению не обнаружено.
Инструмент, контролирующий установку технической колонны труб в кондукторе по предложенному способу, отсутствует.
В основу настоящей группы изобретений положено решение задачи, позволяющей создать новый способ и контролирующий инструмент для определения положения технической колонны труб, установленной в кондукторе, повысить их надежность и точность, расширить эксплуатационные возможности.
Технический результат группы изобретений заключается:
- в осуществлении способа посредством контролирующего инструмента при спуске его на бурильной колонне труб до посадки посадочной поверхности его корпуса на посадочную поверхность подвески технической колонны труб с последующим вращением бурильной колонны труб до фиксирования корпуса контролирующего инструмента, но продолжения перемещения направляющей с конусом контролирующего устройства и получения оттисков канавок на свинцовых печатях;
- в повышении надежности и точности установки технической колонны труб в кондукторе в условиях шельфа посредством получения оттисков канавок на свинцовых печатях;
- в расширении эксплуатационных возможностей путем визуального сравнения оттисков канавок на свинцовых печатях и рисок на корпусе контролирующего устройства и путем замера высоты установки технической колонны труб относительно кондуктора.
Согласно группе изобретений эта задача решается за счет того, что способ определения положения технической колонны труб, установленной в кондукторе, осуществляют посредством контролирующего инструмента.
Для этого в техническую колонну труб, установленную в кондукторе, спускают на бурильной колонне труб контролирующий инструмент до посадки посадочной поверхности его корпуса на посадочную поверхность подвески технической колонны труб и разгружают на него частично вес буровых труб.
При этом кондуктор выполнен с канавками для уплотнений на его внутренней поверхности, а техническая колонна труб содержит подвеску с посадочной поверхностью.
Затем бурильную колонну труб вращают, до тех пор, пока подпружиненные фиксаторы на корпусе контролирующего инструмента не попадут в пазы, выполненные на внутренней поверхности подвески технической колонны труб, а разрезная гайка сойдет с упорной резьбы управляющей втулки.
При этом вращение корпуса контролирующего инструмента прекращается, а направляющая вместе с конусом продолжает осевое перемещение вниз, раздвигая плашки и прижимая свинцовые печати на них к канавкам на поверхности кондуктора с получением оттисков канавок.
После этого контролирующий инструмент поднимают на платформу без вращения бурильной колонны труб и по оттиску свинцовой печати определяют конфигурации внутреннего диаметра кондуктора по отношению к посадочной поверхности контролирующего инструмента в технической колонне труб.
Для этого проводят сравнение рисок контроля, нанесенных на равном расстоянии друг от друга на корпусе контролирующего инструмента и соответствующих осевой отметке на свинцовой печати, с оттисками канавок, и правильность установки подтверждает центральное расположение оттисков на свинцовых печатях и совпадения их направлений с рисками контроля.
Кроме того, с помощью контролирующего инструмента замеряют расстояние от посадочной поверхности на подвеске технической колонны труб до середины канавки в кондукторе, определяющих высоту установки технической колонны труб относительно кондуктора.
Согласно группе изобретений эта задача решается за счет того, что контролирующий инструмент для определения положения технической колонны труб, установленной в кондукторе, состоит из направляющей, корпуса, конуса, плашек, управляющей втулки и замыкающей втулки.
При этом на направляющей установлен конус, управляющая втулка и корпус.
Корпус с посадочной поверхностью выполнен с подпружиненными фиксаторами и срезным винтом.
А конус сопряжен с плашками, расположенными под углом 120 градусов с возможностями радиального перемещения относительно корпуса и взаимодействия с конусом посредством пазов, расположенных под углом 120 градусов.
Причем на плашках закреплены свинцовые печати, имеющие возможность прижатия к канавкам на поверхности кондуктора при смещении конуса вниз и получения оттиска канавок.
И также выполнены толкатели, снабженные пружинами и имеющие возможность воздействия на плашки.
А управляющая втулка имеет упорную резьбу, на которой размещена разрезанная на четыре сектора разрезная гайка, стянутая двумя пружинами растяжения.
И на каждом секторе разрезной гайки установлен фиксатор, размещенный в одном из четырех пазов замыкающей втулки.
Кроме того, между замыкающей и управляющей втулками расположен синхронизатор с возможностью взаимодействия с разрезной гайкой и установлена пружина сжатия для взаимодействия синхронизатора с разрезной гайкой.
При этом подпружиненные фиксаторы имеют возможность удерживания корпуса от вращения и соответствия пазам для фиксирования на подвеске технической колонны труб.
А срезной винт имеет возможность блокирования поворота направляющей относительно корпуса в транспортном положении с возможностью осевого перемещения направляющей относительно корпуса после его срезания при выходе из транспортного положения.
Кроме того, конус совместно с направляющей имеет возможность осевого перемещения в корпусе, но не имеет возможности вращения в корпусе при наличии шпонки.
А управляющая втулка не имеет возможностей вращения на направляющей при наличии шпонки на ней и осевого перемещения по направляющей при наличии упора.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящей группе изобретений, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
За счет реализации отличительных признаков группы изобретений (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.
Осуществление способа посредством контролирующего инструмента путем спуска его на бурильной колонне труб до посадки посадочной поверхности его корпуса на посадочную поверхность подвески технической колонны труб, путем вращения бурильной колонны труб до тех пор, пока подпружиненные фиксаторы на корпусе контролирующего инструмента не попадут в пазы, выполненные на внутренней поверхности подвески технической колонны труб, а разрезная гайка сойдет с резьбы управляющей втулки, путем фиксирования корпуса, путем продолжения осевого перемещения вниз направляющей вместе с конусом при раздвижении плашек и прижатии свинцовых печатей на них к канавкам на поверхности кондуктора с получением оттисков канавок, позволяет создать новый способ определения положения технической колонны труб в кондукторе при наличии контролирующего инструмента.
Получение оттисков на свинцовых печатях, за счет конструктивного выполнения контролирующего инструмента и осуществление возможностей способа повышает надежность и точность установки технической колонны труб в кондукторе в условиях шельфа.
Проведение сравнения рисок контроля на корпусе контролирующего инструмента с оттисками канавок на свинцовых печатях и измерение расстояния от посадочной поверхности на подвеске технической колонны труб до середины канавки в кондукторе, определяющее высоту установки технической колонны труб относительно кондуктора, расширяют эксплуатационные возможности способа при использовании контролирующего инструмента.
Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков группы изобретений на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию «изобретательский уровень».
Сущность группы изобретений поясняется чертежами:
На фиг. 1 - Контролирующий инструмент для определения положения технической колонны труб, установленной в кондукторе, в сборе инструмент, колонна, кондуктор, разрез;
На фиг. 2 - Контролирующий инструмент для определения положения технической колонны труб, установленной в кондукторе, собственно инструмент, разрез;
На фиг. 3 - Контролирующий инструмент для определения положения технической колонны труб, установленной в кондукторе, Узел А на фиг. 2;
На фиг. 4 - Контролирующий инструмент для определения положения технической колонны труб, установленной в кондукторе, в сборе конус и плашки, вид сверху;
На фиг. 5 - Контролирующий инструмент для определения положения технической колонны труб, установленной в кондукторе, упорная резьба разрезной гайки, фрагмент;
На фиг. 6 - Контролирующий инструмент для определения положения технической колонны труб, установленной в кондукторе, Разрез Б-Б на фиг. 2;
На фиг. 7 - Контролирующий инструмент для определения положения технической колонны труб, установленной в кондукторе, оттиск канавки на свинцовой печати и риски контроля на корпусе, фрагмент.
На фиг. 1-7 представлено:
Кондуктор -1,
- канавки (на внутренней поверхности кондуктора 1) - 2.
Подвеска первой технической колонны труб (в кондукторе 1) - 3,
- посадочная поверхность (подвески 3) - 4,
- пазы для фиксирования (на подвеске 3)  - 5.
Подвеска второй технической колонны труб (в кондукторе 1) - 6,
- посадочная поверхность (подвески 6) - 7,
- пазы для фиксирования (на подвеске 6) - 8.
Подвеска третьей технической колонны труб (в кондукторе 1) - 9,
- посадочная поверхность (подвески 9) - 10,
- пазы для фиксирования (на подвеске 9) - 11.
Уплотнения (для канавок 2 на кондукторе 1) - 12.
Контролирующий инструмент:
Направляющая - 13.
Корпус (на направляющей 13) - 14,
- посадочная поверхность (на корпусе 14) - 15.
Подпружиненные фиксаторы (на корпусе 14) - 16.
Срезной винт (на корпусе 14) - 17.
Шпонка (на корпусе 14) - 18.
Риски контроля (на корпусе 14) - 19.
Конус (на направляющей 13) - 20,
- пазы (конуса 20) - 21.
Плашки (установлены в корпусе 14) - 22.
- свинцовые печати (на плашках 22) - 23,
- оттиски (канавок 2 кондуктора 1 на печатях 23) - 24.
Толкатели (на плашках 22) - 25,
- пружины (толкателей 25) - 26.
Управляющая втулка (на направляющей 13) - 27.
Упорная резьба (втулки 27) - 28.
Разрезная гайка (для резьбы 28) - 29,
- пружины растяжения (гайки 29) - 30,
- фиксаторы (на гайке 29) - 31.
Шпонка (на направляющей 13 для втулки 27) - 32.
Упор (на направляющей 13 для втулки 27) - 33.
Замыкающая втулка (на плашках 22) - 34,
- пазы (втулки 34) - 35.
Синхронизатор (между замыкающей 34 и управляющей 27 втулками) -
36.
Пружина сжатия (для взаимодействия синхронизатора 36 с гайкой 29) -
37.
Способ определения положения технической колонны труб 3, 6, 9, установленной в кондукторе 1, осуществляют посредством контролирующего инструмента.
Для этого в техническую колонну труб 3, 6, 9, установленную в кондукторе 1, спускают на бурильной колонне труб контролирующий инструмент до посадки посадочной поверхности 15 его корпуса 14 на посадочную поверхность 4, 7, 10 подвески технической колонны труб 3, 6, 9 и разгружают на него частично вес буровых труб.
При этом кондуктор 1 выполнен с канавками 2 для уплотнений 12 на его внутренней поверхности, а техническая колонна труб содержит подвеску 3, 6, 9 с посадочной поверхностью 4, 7, 10.
Затем бурильную колонну труб вращают, до тех пор, пока подпружиненные фиксаторы 16 на корпусе 14 контролирующего инструмента не попадут в пазы 5, 8, 11, выполненные на внутренней поверхности подвески технической колонны труб 3, 6, 9, а разрезная гайка 29 сойдет с упорной резьбы 28 управляющей втулки 27.
При этом вращение корпуса 14 контролирующего инструмента прекращается, а направляющая 13 вместе с конусом 20 продолжает осевое перемещение вниз, раздвигая плашки 22 и прижимая свинцовые печати 23 на них к канавкам 2 на поверхности кондуктора 1 с получением оттисков 24 канавок 2.
После этого контролирующий инструмент поднимают на платформу без вращения бурильной колонны труб и по оттиску 24 канавок 2 на свинцовой печати 23 определяют конфигурации внутреннего диаметра кондуктора 1 по отношению к посадочной поверхности 4, 7, 10 контролирующего инструмента в технической колонне труб 3, 6, 9.
Для этого проводят сравнение рисок контроля 19, нанесенных на равном расстоянии друг от друга на корпусе 14 контролирующего инструмента и соответствующих осевой отметке на свинцовой печати 23, с оттисками 24 канавок 2, и правильность установки подтверждает центральное расположение оттисков 24 на свинцовых печатях 23 и совпадения их направлений с рисками контроля 19.
Кроме того, с помощью контролирующего инструмента замеряют расстояние от посадочной поверхности 4, 7, 10 на подвеске технической колонны труб 3, 6, 9 до середины канавки 2 в кондукторе 1, определяющих высоту (см. «Р» на фиг. 1) установки технической колонны труб 3, 6, 9 относительно кондуктора 1.
Контролирующий инструмент для определения положения технической колонны труб, установленной в кондукторе 1, состоит из направляющей 13, корпуса 14, конуса 20, плашек 22, управляющей втулки 27 и замыкающей втулки 34.
При этом на направляющей 13 установлен конус 20, управляющая втулка 27 и корпус 14.
Корпус 14 с посадочной поверхностью 15 выполнен с двумя подпружиненными фиксаторами 16 и срезным винтом 17.
А конус 20 сопряжен с тремя плашками 22, расположенными под углом 120 градусов с возможностями радиального перемещения относительно корпуса 14 и взаимодействия с конусом 20 посредством пазов 21, расположенных под углом 120 градусов.
Причем на плашках 22 закреплены свинцовые печати 23, имеющие возможность прижатия к канавкам 2 на поверхности кондуктора 1 при смещении конуса 20 вниз и получения оттиска 24 канавок 2.
И также выполнены толкатели 25, снабженные пружинами 26 и имеющие возможность воздействия на плашки 22.
А управляющая втулка 27 имеет упорную резьбу 28, на которой размещена разрезанная на четыре сектора разрезная гайка 29, стянутая двумя пружинами растяжения 30.
И на каждом секторе разрезной гайки 29 установлен фиксатор 31, размещенный в одном из четырех пазов 35 замыкающей втулки 34.
Кроме того, между замыкающей 34 и управляющей 27 втулками расположен синхронизатор 36 с возможностью взаимодействия с разрезной гайкой 29 и установлена пружина сжатия 37 для взаимодействия синхронизатора 36 с разрезной гайкой 29.
При этом подпружиненные фиксаторы 16 имеют возможность удерживания корпуса 14 от вращения и соответствия пазам 11 для фиксирования на подвеске технической колонны труб 3, 6, 9.
А срезной винт 17 имеет возможность блокирования поворота направляющей 13 относительно корпуса 14 в транспортном положении с возможностью осевого перемещения направляющей 13 относительно корпуса 14 после его срезания при выходе из транспортного положения.
Кроме того, конус 20 совместно с направляющей 13 имеет возможность осевого перемещения в корпусе 14, но не имеет возможности вращения в корпусе 14 при наличии шпонки 18.
А управляющая втулка 27 не имеет возможностей вращения на направляющей 13 при наличии шпонки 32 на ней и осевого перемещения по направляющей 13 при наличии упора 33.
Контролирующий инструмент работает следующим образом.
При спуске контролирующего инструмента до посадки на посадочную поверхность 4, 7, 10 подвески технической колонны 3, 6, 9, установленной на кондукторе 1, спуск заканчивают, разгружая на контролирующий инструмент вес буровых труб около 10 кН.
Начинают вращение буровой колонны труб, на которых производился спуск контролирующего инструмента, вправо.
Подпружиненные фиксаторы 16, если они не попали в предусмотренные для них пазы 5, 8, 11 на подвеске технической колонны 3, 6, 9, скользят по внутренней поверхности ее до тех пор, пока не попадут в эти пазы 5, 8, 11.
Вращение корпуса 14 прекращается, а направляющая 13 продолжает вращение после срезания срезного винта 17, выходя из транспортного положения и получая возможность осевого перемещения относительно корпуса 14.
После выхода из транспортного положения неподвижный корпус 14 вместе с замыкающей втулкой 34 посредством пазов 35 и фиксаторов 31 не дают возможности вращения разрезной гайке 29. А направляющая 13, нагруженная весом буровых труб и вращаемая ими, спускается к забою вместе с конусом 20, но конус 20 не имеет возможности вращения относительно корпуса 14 за счет шпонки 18.
Смещение конуса 20 (с таким усилием, какое задаст бурильщик, разгружая колонну буровых труб, с учетом угла конуса) вниз раздвигает плашки 22 в радиальном направлении и прижимает свинцовые печати 23 к поверхности кондуктора 1 с канавками 2, которые на свинцовых печатях 23 образуют оттиски 24.
В процессе вращательного спуска разрезная гайка 29 (за четыре оборота, на ней многозаходная резьба) сойдет с упорной резьбы 28, при этом синхронизатор 36 при помощи пружины сжатия 37 будет выравнивать секторы разрезной гайки 29 в одной плоскости, для возможности захода на упорную резьбу 28 одновременно всеми секторами.
Когда оттиски 24 на свинцовых печатях 23 будут сняты, бурильную колонну труб поднимают без вращения. При подъеме конус 20 увлекает за собой плашки 22 через пазы 21, отводя их радиально в корпус 14.
Чтобы при движении плашек 22 по корпусу 14 не возник угол самоторможения, который может воспрепятствовать движению, пружины 26 толкателей 25 предохраняют от этого, сталкивая плашки 22 с конуса 20.
Одновременно, при подъеме направляющей 13 вверх, разрезная гайка 29, разжимая две свои пружины растяжения 30, наползает на упорную резьбу 28, а синхронизатор 36 с пружиной сжатия 37 обеспечивают правильность и одновременность захода.
После полного сцепления разрезной гайки 29 с управляющей втулкой 27 инструмент окажется в транспортном положении, он приподнимется с посадочного места, после чего его поднимают на платформу.
Разрезная гайка 29, помимо описанного действия храповика, фиксирующего конечные перемещения, выполняет вторую функцию, она является предохранительным элементом от поломки подпружиненных фиксаторов 16.
Предложенная группа изобретений в условиях шельфа решает задачу контроля посадки технической колонны 3, 6, 9 в кондукторе 1 путем снятия оттисков 24 канавок 2 внутреннего диаметра кондуктора 1 по отношению к посадочной поверхности 15 контролирующего инструмента в технической колонне 3, 6, 9.
Заявленная конструкция контролирующего инструмента устраняет влияние человеческого фактора при работе с ним, гарантируя живучесть.
Предложенная группа изобретений «Способ определения положения технической колонны труб, установленной в кондукторе, и контролирующий инструмент для него» подтверждена проектно-конструкторскими и технологическими проработками, испытанием опытных образцов, изучением и обоснованием эксплуатационных режимов, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие группы изобретений критерию «промышленная применимость».
Предложенная группа изобретений позволяет создать новый способ и контролирующий инструмент для определения положения технической колонны труб, установленной в кондукторе, повысить их надежность и точность, расширить эксплуатационные возможности.