УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ХВОСТОВИКА В СКВАЖИНЕ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, конкретно к строительству и ремонту скважин.
Известно разъединительное устройство ( патент RU № 2136840 МПК 7 Е 21 В 17/06, 43/10, опубл. бюл. № 25 от 10.09.1999 г.), включающее выполненные с возможностью телескопического взаимодействия между собой внутренний и наружный корпуса с шариковым фиксатором между ними, седло, выполненное с возможностью телескопического взаимодействия с внутренним корпусом и шариковым фиксатором, при этом устройство снабжено установочным патрубком, а седло снабжено кольцевым стопорным кольцом и выполнено с возможностью дополнительного телескопического взаимодействия с наружным корпусом.
Недостатком данного устройства является низкая надежность его в работе, связанная:
во-первых, со слабым зацепом шариковых фиксаторов при цементировании достаточно длинных хвостовиков имеющих большой вес, поскольку преждевременное срабатывание шариковых фиксаторов может привести к возникновению аварийной ситуации на скважине;
во-вторых, с тем, что при продавливании цементировочной пробки возможно проскальзование ее через стоп кольцо и как следствии нарушении технологии цементирования хвостовика;
в-третьих, использование цементировочной пробки осложняет конструкцию устьевой арматуры.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является разъединительное устройство для цементирования хвостовиков с опорой на забой (патент RU № 2149252 МПК 7 Е 21 В 17/06, 43/10, опубл. бюл. № 14 от 20.05.2000 г.), включающее выполненные с возможностью телескопического взаимодействия между собой внутренний и наружный корпуса с шариковым фиксатором между ними, седло, выполненное с возможностью телескопического взаимодействия с внутренним корпусом и шариковым фиксатором, при этом в нижней части наружного корпуса выполнены окна, над которыми в проходном канале упомянутого корпуса выполнено седло под обратный клапан, взаимодействующий с внутренним корпусом, при этом в стенках внутреннего корпуса выполнены обводные каналы, сообщающиеся с наружным пространством через проходной канал седла и окна наружного корпуса.
Указанному устройству в той или другой степени присущи все недостатки, отмеченные выше. Кроме того, оно сложное по конструкции, что обусловлено большим количеством деталей, а невыполнение жестких требований при изготовлении и сборке снижает надежность работы устройства.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства и повышение надежности его работы независимо от длины и веса хвостовика, а также исключение продавочной пробки из технологического процесса при цементировании хвостовика в скважине.
Указанная задача решается устройством для цементирования хвостовика в скважине с опорой на забой, включающим внутренний и наружный корпуса, обратный клапан, седло, взаимодействующее с внутренним корпусом, внутреннее пространство которого сообщается с наружным пространством через окна наружного корпуса.
Новым является то, что устройство сверху снабжено муфтой, оснащенной левой резьбой и съемным переводником, который снизу навернут на верхний конец внутреннего корпуса, а сверху - в левую резьбу муфты, причем муфта снизу соединена с хвостовиком, ниже которого размещено седло герметично установленное на верхнем торце наружного корпуса, снабженного продольными сквозными пазами и поджатое сверху вышеупомянутым хвостовиком, при этом внутри наружного корпуса герметично установлено подвижное седло, оснащенное кольцевой выборкой снизу, при этом внутренний корпус заглушен снизу и посредством срезного элемента соединен с обратным клапаном, выполненным в виде полого заглушенного снизу цилиндра, имеющего кольцевую выборку на наружной поверхности, в котором размещено стопорное кольцо, имеющее возможность взаимодействия с кольцевой выборкой подвижного седла, причем на наружной поверхности наружного корпуса выполнены зубчатые насечки, а снаружи он снабжен пакером, выполненным в виде складывающегося резинового рукава, жестко соединенного с верхним и нижним упорами, причем верхний упор зафиксирован на наружном корпусе жестко, а нижний упор снабжен внутренней проточкой, в которую установлен фиксатор положения, выполненный в виде пружинного кольца, взаимодействующий в рабочем положении с зубчатыми насечками наружного корпуса, причем нижний упор выполнен с возможностью осевого перемещения вверх относительно наружного корпуса и соединен с подвижным седлом посредством разрушаемых штифтов, установленных в продольных сквозных пазах наружного корпуса.
На фигуре изображено предлагаемое устройство для цементирования хвостовика в скважине в продольном разрезе.
Устройство для цементирования хвостовика 1 (см. фигуру) в скважине содержит внутренний 2 и наружный 3 корпуса. В нижней части наружного корпуса 3 выполнены окна 4. Снизу наружный корпус 3 оснащен коронкой 5, а сверху ввернут в соединительную муфту 6, во внутренней цилиндрической проточке которого, герметично установлено седло 7. Сверху в соединительную муфту 6 ввернут хвостовик 1 .
Седло 7 на внутренней поверхности снабжено уплотнительным элементом 8, посредством которого оно герметично взаимодействует с внутренним корпусом 2.
В наружном корпусе 3 выполнены продольные сквозные пазы 9. Внутри наружного корпуса 3 герметично установлено подвижное седло 10, оснащенное снизу кольцевой выборкой 11 и уплотнительным элементом 12 на внутренней поверхности герметично взаимодействующим с внутренним корпусом 2. На наружной поверхности наружного корпуса 3 выполнены зубчатые насечки 13, а снаружи он снабжен пакером 14, выполненным в виде складывающегося резинового рукава 15, жестко соединенного с верхним 16 и нижним 17 упорами. Верхний упор 16 зафиксирован на наружном корпусе 3 жестко.
Нижний упор 17 снабжен внутренней проточкой 18, в которую установлен фиксатор положения 19, выполненный в виде пружинного кольца, взаимодействующий в рабочем положении с зубчатыми насечками 13 наружного корпуса 3.
Нижний упор 17 выполнен с возможностью осевого перемещения вверх относительно наружного корпуса 3 и соединен с подвижным седлом 10 посредством разрушаемых штифтов 20, установленных в продольных сквозных пазах 9 наружного корпуса 3.
Внутренний корпус 2 заглушен снизу и посредством срезного элемента 21 соединен с обратным клапаном 22, выполненным в виде полого заглушенного снизу цилиндра, имеющего кольцевую выборку 23 на наружной поверхности, в котором размещено стопорное кольцо 24, имеющее возможность взаимодействия с кольцевой выборкой 11 подвижного седла 10.
Внутреннее пространство внутреннего корпуса 2 посредством радиальных отверстий 25, выполненных в ее нижней части сообщается с наружным пространством через окна 4 наружного корпуса 3.
Сверху устройство снабжено отцепной муфтой 26, оснащенной внутренней левой резьбой 27 и съемным переводником 28 с наружной левой резьбой 29, который снизу посредством переходник 30 навернут на верхний конец внутреннего корпуса 2. Сверху съемный переводник 28 своей наружной левой резьбой 29 ввернут во внутреннюю левую резьбу 27 отцепной муфты 26, к которой снизу навернут хвостовик 1.
Устройство работает следующим образом.
Сверху на наружный корпусу 3, с установленным на его наружной поверхности пакером и размещенным внутри него подвижным седло, соединенным с нижним упором пакера наворачивают соединительную муфту 6, во внутреннюю цилиндрическую проточку которой герметично устанавливают седло 7. Затем к соединительной муфте 6 сверху присоединяют нижнюю трубу хвостовика 1. После этого наращивают хвостовик 1 до необходимой длины.
Затем на устье скважины ( на фигуре не показано) на верхнюю обсадную трубу хвостовика 1 наворачивают отцепную муфту 26 с внутренней левой резьбой 27 и устанавливают собранную конструкцию на элеватор.
Далее в собранную конструкцию спускают с замером длины внутренний корпус 2, состоящий из колонны труб, и снабженный снизу обратным клапаном 22, при этом сначала седло 7 своим уплотнительным элементом 8, а затем подвижное седло 10 своим уплотнительным элементом 12 герметично вступают во взаимодействие с наружной поверхностью внутреннего корпуса 2.
В процессе спуска внутреннего корпуса 2 с обратным клапаном 22 на конце при прохождении седла 7 и подвижной седла 10 стопорное кольцо 24 сжимается в кольцевой выборке 23 обратного клапана 22, а миновав их внутренние поверхности вновь разжимается.
Спуск внутреннего корпуса 2 продолжают до достижения дополнительным обратным клапаном 22 интервала расположения окон 4 наружного корпуса 3.
После этого к верхнему концу внутреннего корпуса 2 посредством переходника 30 подгоняют и присоединяют съемный переводник 28 с наружной левой резьбой 29, который в свою очередь, вворачивают во внутреннюю левую резьбу 27 отцепной муфты 26.
Снимают с устья скважины элеватор и с помощью колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) 31 спускают устройство до упора на забой скважины или предварительно установленный цементный мост, выполняющий роль опоры (на фигуре не показано).
Затем разъединяют съемный переводник 28, а следовательно, и соединенный с ним внутренний корпус 2, путем отворота съемного переводника 28 с внутренней левой резьбы 27 отцепной муфты 26 вращением колонны НКТ 31 по часовой стрелке с устья скважины, при этом коронка 5 фиксирует наружный корпус 3 и хвостовик 1 от проворота. Убедившись в том, что съемный переводник 28 отсоединился от отцепной муфты 26, о чем свидетельствует падение нагрузки на индикаторе веса (потеря веса хвостовика 1),
установленного на устье скважины (на фиг. не показано), верхний конец колонны НКТ 30 крепят на устье скважины (например, планшайбой).
Далее закачивают в колонну НКТ 31 расчетный объем цементного раствора и продавливают его с помощью жидкости продавки через радиальные отверстия 25 внутреннего корпуса 2 и окна 4 наружного корпуса 3 в наружное пространство.
При этом расчетный объем цементного раствора, продавленный в наружное пространство поднимается вверх между хвостовиком 1 и стенкой скважины (на фиг не показано) до тех пор, пока не достигнет отцепной муфты 26.
По окончанию продавки приподнимают колонну НКТ 31 вверх до тех пор, пока стопорное кольцо 24, установленное в кольцевой выборке 23 обратного клапана 22 не упрется в цилиндрическую выборку 11 подвижного седла 10.
Продолжают поднимать колонну НКТ 31 вверх, при этом подвижное седло 10 и соединенный с ним посредством разрушаемых штифтов 20, установленных в продольных сквозных пазах 9 наружного корпуса 3, нижний упор 17 двигаются вверх, при этом, складывающийся резиновый рукав 15 пакера 14 начинает запакеровывается.
Процесс запакеровки продолжается до тех пор, пока не срежутся разрушаемые штифты 20, при этом фиксатор положения 19, выполненный в виде пружинной шайбы, установленный во внутренней проточке 18 нижнего упора 17 зафиксируется в зубчатых насечках 13 наружного корпуса 3.
Наличие пакера исключает задавливание цементного раствора в пласт за счет веса столба цементного раствора и уменьшает воздействие этого столба на обратный клапан 14 в закрепленном положении.
Далее вновь поднимают колонну НКТ 31 вверх до тех пор, пока находящееся на внутреннем корпусе 2 подвижное седло 10 упрется в седло 7. Продолжают тянуть НКТ 31 вверх, то есть увеличивают нагрузку направленную вверх и при достижении расчетной нагрузки (большей усилия среза разрушаемых штифтов 20) срезной элемент 13 разрушается, о чем свидетельствует сначала рост, а затем резкое падение показаний на индикаторе веса, установленного на устье скважины.
В результате стопорное кольцо 23 окончательно фиксируется в кольцевой проточке 11 подвижного седла 9, а обратный клапан 22 герметично перекрывает проходной канал подвижного седла 9, благодаря давлению снизу.
После этого вновь приподнимают колонну НКТ 31 вверх на 3-5 метров, при этом внутренний корпус 2 выходит из взаимодействия с подвижным седлом 10 и седлом 7.
Далее прямой или обратной промывкой вымывают излишки цементного раствора из внутреннего пространства хвостовика 1. После этого полностью извлекают колонну
НКТ 31 с внутренним корпусом 2 из скважины. В скважине остаются наружный корпус 3, седло 7, обратный клапан 22, подвижное седло 10, которые изготовлены из легко разбуриваемых материалов и в последствии разбуриваются.
Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, позволяющую снизить материальные затраты на изготовление, а повышение надежности его работы связано с исключением шариковых фиксаторов из конструкции устройства и продавочной пробки из технологического процесса, что позволяет произвести цементировании хвостовика независимо от его длины и веса в любом интервале скважины.