Устройство для крепления скважины (его варианты)

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11941543Опубликовано 07.07.82. Бюллетень 25Дата опубликования описания 17.07.82 но делам нзобретеннй н еткрмтнй(72) Авторы изобретения А. М. Попов и Г. С. Чупров Печорский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ1Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности. к креплению скважин, работающих в условиях высоких температур и давлений.Известно устройство для крепления скважины, включающее колонну обсадных труб с узлами соединения и телескопический компенсатор ее температурных удлинений.При использовании устройства в скважине колонну обсадных труб ниже телескопического компенсатора цементируют для обеспечения надежности герметизации затрубного пространства, а выше компенсатара в затрубном пространстве размещают специальный жидкий заполнитель для обеспечения осевых перемещений верхней части колонны 11.15 Недостатком этого устройства является то, что в зацементированной части колонна обсадных труб имеет жесткое сцепление с цементным камнем и не имеет возможности го удлиняться, что неизбежно вызывает возникновение опасных температурных напряжений, которые могут привести к порыву обсадных труб и цементного кольца, нарушению изоляции пластов и образованию грифонов.Кроме того, телескопический компенсатор устройства не надежен в работе из-за радиальных температурных перемещений его частей и может быть извлечен из скважины только после завершения ее эксплуатации. Причем компенсатор является дорогостоящим,Известно устройство для крепления скважины, включающее колонну обсадных труб с узлами соединения и размещенную на ее наружной поверхности предохранительную оболочку из легкоплавкого твердого материала, например капрона 2.Недостатком устройства является отсутствие жесткой связи колонны обсадных труб с цементным кольцом в радиальном направлении, что при высокой температуре в скважине и большом давлении среды в колонне обсадных труб может вызвать ее радиальный разрыв, привести к разрушению цементного кольца и нарушению изоляции пластов,Кроме того, к материалу оболочки предъявляются высокие требования и егопример армированный асбографитовый шнурДля обеспечения компенсации температурного расширения колонны обсадных труб с муфтовыми соединениями устройство снабжено установленными концентрично муфтам25 колонны обсадных труб защитных кожу хами с уплотнительными кольцами на торце.На фиг. 1 показано устройство для крепления скважины с одним слоем проволоки; на фиг. 2 - то же, с двумя слоями проволоки. 30Устройство для крепления скважины включает колонну обсадных труб 1 с узлами соединения в виде муфт 2, кожух 3 с уплотнительным кольцом 4, проволоку 5, смазку 6, уплотнительный материал 7, цементное кольцо 8. 35Металлическая проволока, например алюминиевая, намотана на предварительно густо смазанную термостойкой консистентной смазкой 6 колонну обсадных труб 1.По первому варианту (фиг, 1) проволока 5 намотана вплотную в один слой, а каналы между витками проволоки 5 и колонной обсадных труб 1 заполнены термостойкой консистентной смазкой 6.По второму варианту (фиг, 2) проволока 5 намотана на колонну обсадных труб 45 1 в два слоя, а между витками и колонной обсадных труб 1, размещен термостойкий уплотнительный материал 7, например армированный асбографитовый шнур. 50 55 использование, как правило, ограничено температурами до 325 С.Цель изобретения - повышение надежности работы устройства при высоких температурах и больших давлениях.Указанная цель достигается тем, что предохранительная оболочка выполнена в виде проволоки, уложенной витками, а между колонной обсадных труб и витками проволоки размеШена термостойкая смазка.Для обеспечения компенсации температурного расширения колонны обсадных труб с муфтовыми соединениями устройство снабжено установленными концентрично муфтам колонны обсадных труб защитными кожухами с уплотнительными кольцами на торце.Указанная цель может быть достигнута также тем, что предохранительная болочка выполнена в виде проволоки, уложенной витками в два ряда, а между колонной обсадных труб и витками проволоки размещен термостойкий уплотнительный материал, наПри этом каждый виток проволоки 5 наружного слоя плотно прилегает к двум смежным виткам проволоки 5 внутреннего слоя и уплотнительному материалу 7.Цементное кольцо 8 снаружи плотно охватывает проволоку 5 и уплотнительный материал 7.Для предотвращения сцепления цемента во время его схватывания с соединительными муфтами 2 и обеспечения возможности 5 10 15 20 их свободного перемещения в цементном кольце при удлинении колонны обсадных труб 1 муфты 2 могут быть снабжены защитными кожухами 3 с уплотнительными кольцами 4 по их торцам.В случае применения безмуфтовых соединений колонны обсадных труб 1 необходимость в защитных кожухах 3 с уплотнительными кольцами отпадает,Устройство работает следующим образом.При повышении температуры и давления в скважине колонна обсадных труб 1 и цементное кольцо 8 расширяются в осевом и радиальном направлениях.При этом защитные кожухи 3 срываются с колонны обсадных труб 1 и удерживаются цементным кольцом 8, не препятствуя соеди. нительным муфтам 2 свободно перемещаться в кожухах 3. Колонна обсадных труб 1, не имея жесткого сцепления с уплотнительными элементами 5, 6 и 7 и цементным кольцом 8, перемещается внутри витков проволоки вдоль оси скважины, не вызывая. возникновения в них опасных температурных напряжений. Наличие смазки 6 между витками проволоки 5 снижает силу трения колонны обсадных труб об уплотнительную прволоку 5. Одновременно с осевым удлинением колонны обсадных труб 1 и цементного кольца 8 происходит их температурное расширение в радиальном направлении, в результате чего расстояние между колонной обсадных труб 1 и цементным кольцом 8 сокращается и цементное кольцо 8 все время плотно обжимает уплотнительную проволоку 5 вокруг колонны обсадных труб 1,. сохраняя герметичность затрубного пространства во время работы скважины. Витки проволоки 5 на теле колонны обсадных труб 1 повышают прочность труб на разрыв не менее чем в 2 раза, предотвращают их разрыв большим давлением среды в колонне, что очень важно при ее нагретом состоянии. Причем витки проволоки 5 обеспечивают свободное температурное расширение колонны в радиальном направлении. При двуслойной намотке проволоки 5 герметичность затрубного пространства улучшается, так как при осевом удлинении и расхождении витков нажнего слоя проволоки 5 витки второго слоя проволоки 5 под воздействием окружной обжимающей силы все время плотно заходят между витками проволоки внутреннего слоя, поджимая уплотнительный материал 7. При охлаждении скважины все процессы, происходящие в элементах конструкции устройства, осуществляются в обратном порядке; не нарушая ее герметичности и целостности.Таким образом, устройство для крепления скважины в условиях высоких температур (до 400"С) и больших давлений благодаря отсутствию жесткого сцепления цементного кольца с колонной обсадных труб и941543 Формула изобретения Составитель ГТехред А. БойкаТираж 623дарственного коизобретений иЖ - 35, Раушскнт, г. Ужгород уп Корректор ЛПодписноеСССРийд. 4/5роектная, 4 кшан едактор Л. Веселоваказ 4784/15ВНИИп113035,Филиал П ПИ Гос о делам Москва, ПП Пат митета открыт ая наб ул. возможности перемещения последней относительно цементного кольца внутри проволоки, между витками которой расположены уплотнительный материал и смазка, при одновременном упрочнении колонны проволокой позволяет надежно осуществлять закач ку теплоносителя в нефтяной пласт или добывать пластовую жидкость с высокой температурой и с большим давлением, не прибегая к дорогостоящей тепловой изоляции или дорогостоящим телескопическим компен 10 саторам температурных удлинений, что создает значительный экономический эффект. 151. Устройство для крепления скважины, включающее колонну обсадных труб с узлами соединения и размещенную на ее наружной поверхности предохранительную оболочку, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности его в работе при высоких температурах и больших давлениях, предохранительная оболочка выполнена в виде проволоки, уложенной витками, а между колонной обсадных труб и витками проволоки размещена термостойкая смазка. 252. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения компенсации температурного расширения колонны обсадных труб с муфтовыми соединениями, оно снабжено установленными концентрично муфта м колонны обсадных труб защитными кожухами с уплотнительными кольцами на торце.3. Устройство для крепления скважины, включающее колонну обсадных труб с узлами соединения и размещенную на ее наружной поверхности предохранительную оболочку, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности его в работе при высоких температурах и повышения герметичности затрубного пространства, предохранительная оболочка выполнена в виде проволоки, уложенной витками в два ряда, а между колонной обсадных труб и витками проволоки размещен термостойкий уплотнительный материал, например армированный асбографитовый шнур.4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что, с целью обеспечения компенсации температурного расширения колонны обсадных труб с муфтовыми соединениями, оно снабжено установленными концентрично муфтам колонны обсадных труб защитными кожухами с уплотнительными кольцами на торце. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Чичеров Л. Г. и Сергеев А, И. Оборудование для термического воздействия на пласт. М., Недра, 1972, с. 77, 278,2. Авторское свидетельство СССР по заявке2692165/22 - 03, кл. Е 21 В 33/14, 1978.1