ЯКОРЬ ДЛЯ ФИКСИРОВАНИЯ СКВАЖИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для фиксирования оборудования в скважине с опорой на обсадную колонну.
Известно устройство гидравлический якорь (патент РФ №2220274, МПК 7 Е21В 23/04), содержащий корпус с продольным сквозным каналом и поперечными окнами. В окнах установлены выполненные в виде полых поршней плашки с цилиндрическими возвратными пружинами сжатия. Плашки выполнены с отверстиями для протекания жидкости из сквозного продольного канала корпуса и попадания ее в полость между плашками. Плашки размещены попарно диаметрально противоположно и снабжены внутри Г-образными в сечении кронштейнами. Возвратные пружины сжатия расположены между кронштейнами. Кронштейны входят внутрь противоположно расположенной плашки. Жидкость попадает в полости между плашками. Под ее давлением плашки выдвигаются из окон корпуса, врезаются во внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны. Пружина сжимается. После окончания работ пружина возвращает плашки в исходное положение.
Недостатком известного устройства является то, что выдвижные плашки якоря имеют относительно малую площадь контакта с внутренней поверхностью колонны, что не обеспечивает в должной степени качественного сцепления и в своею очередь, может негативно отразиться на процессе подвешивания скважинного оборудования.
Известно устройство для фиксирования оборудования в скважине - якорь гидравлический (патент РФ №2346137, МПК Е21В 23/04), содержащий корпус с центральным проходным каналом, якорные элементы и элементы для соединения с установочным оборудованием, патрубки, образующие с якорными элементами гидравлические камеры, сообщенные с центральным проходным каналом, согласно изобретению якорные элементы выполнены в виде продольно гофрированных рукавов из резинотканевого материала, охватывающих патрубки, а элементы для соединения якоря с установочным оборудованием - в виде переводников, расположенных сверху и снизу от корпуса соосно его центральному проходному каналу, причем одни концы патрубков и рукавов жестко закреплены в корпусе, а другие - на переводниках.
Недостатками известного устройства являются то, что:
1) фиксация подвесного оборудования сопровождается постоянным поддержанием давления в гидравлических камерах;
2) для создания более сильных осевых нагрузок возникает необходимость в увеличении якорных элементов;
3) Немаловажным недостатком является и то, что известное устройство имеет более сложную конструкцию по сравнению с заявляемым устройством, что в свою очередь приводит к удорожанию процесса его изготовления.
Наиболее близким к заявляемому по конструктивным признакам и достигаемому результату является устройство для бурения дополнительного ствола из скважины (патент РФ №2307227, МПК Е21В 7/08), содержащее отклоняющий клин, корпус, якорь из продольно-гофрированной трубы, узел спуска и установки отклоняющего устройства, якорь из продольно-гофрированной трубы выполнен с наружным периметром, превышающим периметр ствола скважины (обсадной колонны) на 3-4%, причем устройство снабжено насосом для откачки жидкости из внутренней полости якоря.
В устройстве для бурения дополнительного ствола из скважины, заявитель, в качестве прототипа рассматривает один из рабочих узлов устройства - это якорь из продольно-гофрированной трубы.
Недостатком якоря известного устройства является то, что по замыслу авторов исполнение якоря направлено не на дальнейшее увеличение степени прижатия корпуса якоря к стенке скважины (обсадной колонны), а на частичное сохранение продольных впадин гофры после их частичного выправления. Это достигается тем, что продольно-гофрированную трубу якоря изготавливают с периметром на 3-4% превышающим периметр скважины (обсадной колонны). Исходя из вышеизложенного, якорь из продольно-гофрированной трубы вследствие своих конструктивных особенностей имеет относительно малую площадь контакта (в рабочем своем положении), что не обеспечивает в должной степени качественного сцепления и может привести к смещению (или провороту в процессе фрезерования) якоря, а вместе с ним и клинового оборудования.
Технический результат заявляемого устройства заключается в устранении вышеприведенных недостатков и повышении надежности работы устройства, за счет технологичности и совершенствования конструкции, которая сводится к тому, что: 1) продольно-гофрированная труба имеет меньшее напряжение в местах ее изгиба (за счет заложенной в конструкцию марки стали - сталь 3, с толщенной стенки 6 мм), что позволяет при создании гидравлического давления обеспечить более плотное прилегание стенки продольно-гофрированной трубы к внутренней стенке эксплуатационной колонны и выдерживать более высокие осевые нагрузки; 2) выправление (раскрытие) продольного изгиба продольно-гофрированной трубы происходит при более низких гидравлических давлениях (до 8 МПа); 3) изготовление заявляемого устройства не требует существенных энергетических и финансовых затрат.
Указанный результат достигается в предлагаемом устройстве для фиксации скважинного оборудования - якоре.
Якорь для фиксирования скважинного оборудования включающий, якорь из продольно-гофрированной трубы нижний конец которой заглушен башмаком, а в верхней ее части с помощью резьбового соединения закреплен соединительный переводник, продольно-гофрированная труба якоря выполнена с наружным периметром, превышающим периметр эксплуатационной колонны согласно изобретению, продольно-гофрированная труба якоря выполнена из мягкосплавной стали - стали - 3 с толщиной стенки 6 мм, с наружным периметром, превышающим периметр эксплуатационной колонны на 1-2%.
Устройство состоит из двух рабочих узлов, соединительного (узел I) и якорного (узел II). Рабочие узлы I и II устройства представлены на фиг.1.
Изобретение поясняется рисунками, где на фиг.1 - представлен общий вид устройства в продольном разрезе, на фиг.2 - расположение якоря в скважине (транспортное положение), на фиг.3 - расположение якоря в скважине (рабочее положение), на фиг.4 - показано поперечное сечение (А-А) якоря (в транспортном положении), на фиг.5 - показано поперечное сечение (Б-Б) якоря (в рабочем положении).
Изобретение содержит: 1 - резьбовое соединение; 2 - соединительный переводник; 3 - проходной канал; 4 - продольно-гофрированная труба; 5 - продольный изгиб продольно-гофрированной трубы; 6 - башмак; 7 - эксплуатационная колонна.
Соединительный узел I располагается в верхней части устройства и состоит из соединительного переводника 2, резьбового соединения 1 и проходного канала 3. Соединительный узел I с помощью резьбового соединения закреплен на верхнем конце продольно-гофрированной трубы 4 якорного узла II.
Якорный узел II состоит из продольно-гофрированной трубы 4 с продольным изгибом 5 и башмака 6, который жестко закреплен на нижнем конце продольно-гофрированной трубы 4.
Устройство работает следующим образом:
Перед началом работ по спуску якоря в скважину последнюю заполняют буровым раствором или технической водой. Сборка якоря со скважинным оборудованием производится в следующей последовательности:
Внутреннюю полость продольно-гофрированной трубы 4 заполняют буровым раствором или технической водой. На соединительный переводник 2, с помощью резьбового соединения 1 навинчивают скважинное оборудование (например клиновой отклонитель для вырезания окна в колонне, ориентирующую воронку для строительства многоствольной скважины или какое либо другое плановое оборудование (на фиг. не показано)). Якорь с закрепленным на нем скважинным оборудованием спускают в заданный интервал эксплуатационной колонны. Спуск якоря производят с помощью бурильных труб, которые в процессе спуска заполняются буровым раствором или технической водой (для выравнивания давления в трубном и затрубном пространствах).
Далее, создают избыточное гидравлическое давление в бурильных трубах (до 8 МПа) и приводят якорь в рабочее свое положение (фиг.3). Жидкость по гидравлическому каналу 3 поступает во внутреннюю полость продольно-гофрированной трубы 4 выправляя ее продольный изгиб 5 в сторону стенки эксплуатационной колонны 7. С дальнейшим ростом давления, продольно-гофрированная труба 4 раскрывается (раздувается) и плотно прилегает своими стенками к внутренней стенке эксплуатационной колонны 7. В рабочем положении, наружный диаметр продольно-гофрированной трубы 4 соответствует внутреннему диаметру эксплуатационной колонны 7.
По результатам проведенных стендовых испытаний, величина силы сцепления якоря со стенкой колонны достигает значительных величин (до 35 т/м), что является вполне достаточным для надежной фиксации скважинного оборудования.
После снятия гидравлического давления в бурильных трубах, якорь продолжает оставаться в раскрытом положении, фиксируя тем самым скважинное оборудование в заданном интервале.
Перевод якоря в транспортное положение не предусмотрен, т.к. оборудование фиксируемое с помощью него остается в скважине на весь срок ее эксплуатации.
Таким образом, предлагаемый якорь для фиксации скважинного оборудования является простым по конструкции и надежным в эксплуатации.
Источники информации
1 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д.Шашина. Гидравлический якорь. /Патент РФ №2220274. // Опубл. 27.12.2003.
2 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д.Шашина. Якорь гидравлический. /Патент РФ №2346137. // Опубл. 10.02.2009.
3 Общество с ограниченной ответственностью «Наука». /Патент РФ №2307227. //Опубл. 27.09.2007.