Устройство для стыковки и цементирования секций обсадных колонн

)М. Кл.Е 21 В Е 21 В 3/10 У 14 ударстеею 4 каиитет СССР делан ваебретеввв к открытки(23) П т Онубликовано 15, 05 . 82. Бюллетень М Дата оиублнкования описания 15, 05. 8 5 З 1 УДК, 622,245(72) Авторы изобретен еверо-Кавказский государственньй научно-исследовательски проектный институт нефтяной промыщленности 1) Заявител(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЫКОВКИ И ЦЕМЕНТИРОВА СЕКЦИЙ ОБСАДНЫХ КОЛОННИзобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при спуске и цементировании секций обсадных колонн.Известно устройство для стыковки секций обсадных колонн, состоящее из муфты, которая присоединяется к верхней секции и ниппелю, снабженному промывочными отверстиями и уплотнением раструба. Раструб спускается в скважину с нижней секцией обсадной колонны, которая подвешивается на цементном камне. В раструб при стыковке секций входят ниппель,. закрывая при этом промывочные отверстия 13,гНедостатком данного устройства является то, что перед цементированием верхней секции ниппель приподнимаюТ над раструбом до выхода из него промывочных отверстий и после проведения процесса цементирования, занимающего 3-4 ч времени, ниппель должен вводиться в раструб с дополнительной нагрузкой. 6-8 тс до полного закрытия промывочных отверстий и посадки уплотнения на раструб, чего достичь ввиду прихвата верхней секции практически очень трудно.Наиболее близким к предлагае.мому является устройство для це,ментирования секций обсадных колонн, состоящее иэ корпуса с промывочными отверстиями подвижных втулок, передвигающихся в .корпусе и последовательно открывающих и закрывающих промывочные отверстия, стопорного кольца, замыкающего передвижение втулок и ниппеля, входящего в раструб нижней секции при стыковке 2).Недостатком данного устройства. является то, что после создания в верхней секции давления, превосходящего давление в затрубном пространстве, возникает осевое усилие, приводящее к срезу штифтов, последующему перемещению нижней втулки и к открытию промывочных отверстий.3 , 92797Но полного открытия промывочныхотверстий не происходит, так какпри их частичном открытии резкопадает давление в колонне, а в затрубном пространстве появляется 3циркуляция промывочной жидкости иначинается размыв отверстий, но неих полное открытие.Это. приводйт в дальнейшем к последующему негерметичному перекрытию 10размытых промывочных отверстий втулкой, так как размыв их может бытьзначителен.Кроме того, процесс открытия промывочных отверстий не управляем и 1контролируется только движением жидкости из затрубного пространства, чтосвидетельствует о начале открытияотверстий, а не о их полном открытии.Целью изобретения является повышение работоспособности устройства иулучшение качества цементированияза счет одновременного открытия промывочных отверстий.Поставленная цель достигается 23тем, что в промывочных отверстияхустановлены пробки, удерживаемые разрывным кольцом.На фиг, 1 изображено устройство,общий вид,разрез на фиг. 2- сечение А-Ана фиг. 1; на фиг. 3 - сечение, Б-Бна фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-Вна Фиг. 1; на фиг. 5 - сечение Г-Гна фиг. 2; на Фиг. Ь - устройство впроцессе цементирования секции, общий вид; на Фиг. 7 - устройство в момент окончания процесса цементирования, общий вид.Устройство состоит из муфты 1,корпуса 2, в котором устанавливаютсявтулки 3 и 4. Втулка 3 верхней частьюзаходит в муфту 1, а в кольцевойпроточке 5 устанавливается стопорноекольцо б, Втулка 4 скользит выступами 7 по пазам 8 корпуса при движении4 Эи в нижнем положении опирается навыступ 9 корпуса и закрепляется винтом 10. В нижней части ниппеля 29 установлен скребок 33 и насадка 34, а в верхней части ниппель снабжен конической поверхностью 35. Устройство присоединяется к секции обсадной колонны 36 и соединяется в стволе скважины 37 с раструбом 38, на коническую поверхность 39 которого опирается при срезе штифтов 32 коническая поверхность 40 предохранительной втулки 31.Ори цементировании секции используется разделительная пробка 41.Коническая поверхность 35, составляющая 45- 1 О входит в коническую расточку 42 предохранительной втулки и удерживает ее при подьеме устройства из скважины.Работа устройства осуществляется по следующим этапам.Стыковка секций. Устройство присоединяется к обсадным трубам 36 в муфте 1 и спускается в скважину.При достижении устройством раструба 38 производится стыковка спускаемой секции обсадной колонны с нижней секцией, подвешенной на цементном камне. Сначала в раструб 38 заходит насадка 34, центрируя устройство относительно раструба. Скребок 38, проходя по рабочей поверхности раструба, очищает его от твердых частиц, выпавших из промывочной жидкости,При посадке конической поверхнос- ти 40 предохранительной втулки 31 на коническую поверхность 39 раструба 38 разгрузкой массы секции происходит срез штифтов 32 и, опуская секцию обсадной колонны вниз, происходит В средней части втулка 4 снабжена промывочными окнами 11, а корпус 2 М промывочными отверстиями 12, в которых устанавливаются пробки 13, удерживаемые разрывным кольцом 14. Разрывное кольцо 14 одевается в нагретом состоянии на корпус 2 в канавку 15, и задавливается в паз 16 и поворотом планки 17 на 90 в по канавке 18 удерживается в напряженном состоянии. 9 4Втулки 3 и 4 соединены между собой зубьями 19 и 20. Герметизация соединений втулок 3 и 4 с корпусом осуществляется уплотнительными кольцами 21. Герметизация соединения пробок с корпусом осуществляется уплотнительными кольцами 22.В нижнюю часть муфты 1 ввинчивается гайка 23, снабженная канавкой 24. Во внутреннюю поверхность муфты 1, втулок 3 и 4 устанавливается седло 25, опирающееся выступом 2 б на выступ 27 муфты 1. Седло 25 крепится к втулке 3 штифтом 28.К нижней части корпуса 2 присоединяется ниппель 29, на котором устанавливаются уплотнительные кольца 30, накрываемые предохранительной втулкой 31. Предохранительная втулка крепится к ниппелю 29 штифтами 32.92795заход уплотнительных колец 30 в раструб 38.При полном заходе уплотнительных колец в раструб и разгрузке массы секции на 1-2 тс коническая поверхность 35 ниппеля 29 входит в коническую расточку 42 предохранительной втулки 31 и за счет клиньевого эффекта захватывает ее и удерживает.Открытие промывочных отверстий. 10 После разгрузки массы секции на 1-2 тс в секции создается давление (например, 50 кгс/см ). Этим давлением производится гидравлическое испытание соединения раструба 38 с 15 ниппелем 29 и срез винтов 10, крепящих втулку 4 к корпусу 2. Срез винтов 10 происходит за счет разности между давлением в секции (устройстве) и давлением гидравлического 10 столба жидкости за секцией (устрой" ством). Разность давления (перепад давления) действует на втулку 4 и втулка поднимается вверх до того момента, когда промывочные окна 11 25 совместятся с промывочными отверстиями 12, закрытыми пробками 13, удер- ф живаемые разрывным кольцом 14, Ограничением хода втулки 4 является заход зубьев 19 в промежутки между зубьями 20. Затем в секции создается давление (например 80-90 кгс(см). Это давление передается на пробки 13 и только при этом давлении происходит разрыв разрывного кольца 14. Под действием давления пробки выпадают из промывочных окон и начинается циркуляция промывочной жидкос" ти, что контролируется резким падением давления в нагнетательной систе ме цементировоцных агрегатов.Цементирование секции и закрытие промывочных отверстий. После открытия промывочных отверстий закачивэется буферная жидкость (вода, неФть) 45 и необходимый для цементирования секции объем тампонажного раствора, вслед эа которым пускается разделительная пробка 41. Тампонажный раствор проходит через совмещенные промывочные окна 11 .и промывочные50 отверстия 12 по затрубному пространству поднимается вверх. Посадка разделительной пробки 41 на седло 25 -. контролируется в нагнетательной системе агрегатов повышением давления, свидетельствующим о полном заполнении тампонажным раствором межтрубно 79. 6го пространства от устройства до ,верхней части секций.Повышение давления создает осевое усилие на пробку 41 и седло 25,в результате которого происходит срез выступов. 26 и начинается совместное движение разделительной пробки 41, седла 25 и втулки 3, соединенной ,штифтами 32 с седлом. Кроме того, вместе с втулкой 3 движется вниз втулка 4 выступами 7 по пазам 8 корпуса 2. Окончание движения указанных деталей будет посадка втулки 4 на выступ 9 корпуса 2, В этот момент стопорное кольцо 6 совмещается с. канавкой 24 и запирает от передвижения вверх втулки 3 и 4 при движении колонны бурильных труб в процессе спускоподъемных операций.После посадки втулки 34 на выступ 9 под действием давления срезаются штифты 32 и седло 25 с разделительной пробкой 41.проходят вниз к ниппелю 29 эа счет сжатия жидкости, находящейся в секции, частью которой является раструб 38.Применение устройства позволяет ликвидировать негерметичность места стыковки, наличие которой требует исправительных работ, которые связаны со значительными затратами средств потерей времени, а в некоторых случа ях вообще оказываается безрезультатными.Формула изобретенияУстройство для стыковки и цемейтирования секций обсадных колонн, состоящее из корпуса с промывочными отверстиями, подвижных втулок, стопорного кольца и ниппеля, о т л иц а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения работоспособности устройства и улучшения качества цементирования за счет одновременного открытия промывочных отверстий, в нихустановлены пробки, удерживаемыеразрывным кольцом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гайворонский А.А. и др. Расчет и технология крепления нефтяных игазовых скважин. М., "Недра", 1969, с. 292-296,2. Авторское свидетельство СССРИ 589371; кл. Е 21 В 33(14, 1975 (прототип).927979НИИПИ Заказ 3195/43ираж 624 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная 4