Патент на изобретение №2296206

(54) РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для спуска в скважины секций обсадных колонн (хвостовиков), как нецементируемых, так и цементируемых, и может быть использовано для всех видов скважин. Обеспечивает возможность использования разъединителя в условиях аварийного разъединения, а также увеличение его грузоподъемности. Разъединитель содержит транспортировочный переводник, выполненный с возможностью размещения в нем в рабочем положении запорного элемента, установленный внутри основной воронки, соединенный с ней посредством ряда шаровых замков и имеющий средства соединения с бурильными трубами с одной стороны и с хвостовиком с другой стороны. Он снабжен узлом аварийного разъединения в виде дополнительной воронки и сквозной втулкой. Дополнительная воронка размещена со стороны присоединения хвостовика с охватом основной воронки, соединенной с ней посредством левого резьбового соединения и имеющей средство присоединения хвостовика обсадной колонны. Сквозная втулка выполнена с проточкой на наружной поверхности, соответствующей ряду шаровых замков, имеет в нижней части сужение проходного отверстия в виде седла под запорный элемент и закреплена с помощью срезных штифтов внутри транспортировочного переводника с возможностью фиксации шаровых замков в транспортном положении. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для спуска в скважины секций обсадных колонн (хвостовиков), как нецементируемых, так и цементируемых, и может быть использовано для всех видов скважин (вертикальных, наклонных, горизонтальных и др.).

Из уровня техники известен разъединитель для спуска и цементирования обсадных колонн [SU 1092269, МПК 7 Е43В 33/14, 1984] (1), включающий корпус с радиальными промывочными отверстиями, перекрытыми подвижной втулкой, муфту-воронку и замковый узел, содержащий запорные элементы, зафиксированные передвижной втулкой, при этом он снабжен переходником, размещенным между корпусом и муфтой-воронкой, замковый узел расположен между корпусом и переходником, а запорные элементы выполнены в виде упругих цанг с зацепами, причем переходник жестко связан с муфтой-воронкой, а промывочные отверстия корпуса расположены над переходником. Недостатком данного разъединителя является необходимость разбуривания переходника, что может привести к разрушению цементного камня за муфтой-воронкой в результате высоких переменных динамических нагрузок на долоте при разбуривании и нарушению герметичности места стыковки.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения можно считать разъединитель, раскрытый в Справочнике Калинин А.Г. и др. Бурение наклонных и горизонтальных скважин. М.: Недра, 1997, с.547-548 (2).

Для надежного отсоединения от бурильного инструмента используют разъединитель, содержащий транспортный переводник с запорным элементом, установленный внутри основной воронки и соединенный с ней посредством шаровых замков, имеющий средства соединения с бурильными трубами с одной стороны и с НКТ промывной колонны с другой стороны.

Недостатком известного разъединителя является его низкая надежность в случае появления аварийных ситуаций.

Задачей изобретения является повышение надежности работы разъединителя и его технических характеристик. Решение указанной задачи обеспечивает технический результат, заключающийся в возможности использования разъединителя в условиях аварийного разъединения, а также увеличение его грузоподъемности.

Данный технический результат достигается тем, что известный разъединитель, содержащий транспортировочный переводник с запорным элементом, установленный внутри основной воронки и соединенный с ней посредством ряда шаровых замков, имеющий средства соединения с бурильными трубами с одной стороны и с НКТ промывной колонны с другой стороны, снабжен узлом аварийного разъединения в виде дополнительной воронки, размещенной со стороны присоединения НКТ промывной колонны с охватом основной воронки, соединенной с ней по левому резьбовому соединению и имеющей средство присоединения хвостовика обсадной колонны, а также сквозной втулкой, закрепленной с помощью срезных штифтов внутри транспортировочного переводника с возможностью фиксации шаровых замков в транспортном положении.

Кроме того, сквозная втулка имеет цанговый замковый узел для закрепления запорного элемента.

Для спуска нецементируемых хвостовиков запорный элемент выполнен в виде втулки с шаром.

Для спуска цементируемых хвостовиков запорный элемент выполнен в виде продавочной пробки.

Для увеличения грузоподъемности разъединитель может быть снабжен дополнительным рядом шаровых замков.

Сквозная втулка выполнена с тороидальными проточками на наружной поверхности, соответствующими рядам шаровых замков.

Разъединитель снабжен упорным переводником, размещенным внутри транспортного переводника для присоединения НКТ промывной колонны.

На чертеже приведен разъединитель в соответствии с одним из предлагаемых вариантов – для спуска нецементируемых хвостовиков.

Разъединитель состоит из основной воронки 1, установленной в верхней части секции обсадных труб (хвостовика) с охватом основной воронкой 1, дополнительной воронки 2 аварийного узла, используемой в случае аварийного разъединения, соединенной с основной воронкой 1 посредством левого резьбового соединения А, оборудованной присоединительной резьбой Б для соединения с хвостовиком; транспортировочного переводника 3, соединенного с основной воронкой 1 посредством шаровых замков, оборудованного верхней резьбой В для соединения с допускной колонной (бурильными трубами), и нижней резьбой Г для соединения с промывной колонной. В нижней части транспортировочного переводника имеется упорный переводник 4, а проходное отверстие имеет расширенный участок для захода цанги.

Внутри транспортировочного переводника находится сквозная втулка 5, которая в транспортном положении разъединителя фиксирует шаровые замки и крепится к транспортировочному переводнику 3 срезными штифтами 6. Нижняя часть сквозной втулки 5 выполнена в виде цанги 7 и имеет сужение проходного отверстия (седло под запорный элемент). В наружной поверхности верхней части сквозной втулки 5 имеются проточки 8. Проточки 8 могут иметь тороидальную форму.

Внутри сквозной втулки 5 находится втулка 9 запорного элемента, упирающаяся в седло, снабженная уплотнением 10. Внутренний диаметр втулки 9 в точности соответствует диаметру запорного шара. Втулка 9 предназначена для герметизации шара в цанговой части сквозной втулки 5.

Шаровые замки состоят из шаров 11, находящихся в совмещенных отверстиях основной воронки 1 и транспортировочного переводника 3 с незначительным зазором, зафиксированных заглушками 12 и подпружиненными упругими элементами (пружинами) 13. Для герметизации предусмотрена установка резиновых уплотнительных колец 14, 15, 16.

Для увеличения грузоподъемности разъединителя предусмотрено увеличенное количество шаровых замков, в связи с чем устанавливается два ряда замков, и, соответственно, на сквозной втулке 5 имеется две тороидальные проточки 8.

В состав устройства входит запорный элемент – шар или продавочная пробка (на чертеже не показана). В случае спуска цементируемого хвостовика втулка 9 отсутствует (извлекается перед сборкой разъединителя) и используется продавочная пробка.

Ниже приведен пример использования разъединителя в случае спуска секций цементируемых обсадных колонн (хвостовиков).

Цементирование производится с использованием продавочной пробки. Для этого должна быть подготовлена цементировочная головка, оборудованная устройством для установки и фиксации пробки и пуска ее без открытия цемголовки. После подачи в скважину расчетного объема цементного раствора, а также продавки в объеме 0,5 расчетного объема промывной колонны производится пуск продавочной пробки и продавка. Избыточным давлением 40-50 атм (4-5 МПа) производится срез штифтов 6, сквозная втулка 5 вместе с пробкой перемещается вниз до упора внутри транспортировочного переводника 3. При нахождении сквозной втулки 5 в нижнем положении происходит раскрытие цанги, продавочная пробка выходит из сквозной втулки 5 и продолжает перемещение внутри промывной колонны. Напротив шаровых замков оказываются проточки 8 на сквозной втулке 5, фиксация шаров 11 снимается.

После срезки штифтов 6 производится плавная разгрузка колонны, при этом снимается нагрузка на шаровые замки, шары 11 освобождаются и под действием пружин 13 выталкиваются внутрь проточек 8 на сквозной втулке 5.

В дальнейшем производится плавная натяжка колонны с целью выхода транспортировочного переводника 3 из основной воронки 1. В случае возникновения сомнений в разъединении необходимо повторно плавно разгрузить колонну на забой и произвести расхаживание.

В случае необходимости производится аварийное разъединение по левому резьбовому соединению Б путем вращения обсадной колонны вправо при разгрузке на вес хвостовика.

После разъединения производится смыв цементного раствора, поднявшегося выше «головы» хвостовика и из промывной колонны.

После промывки производится подъем бурильных труб. Вместе с ними из скважины извлекается транспортировочный переводник 3 со сквозной втулкой 5.

При спуске нецементируемого хвостовика вместо продавочной пробки используется втулка 9 со стальным шаром.

Технические характеристики разъединителя приведенной конструкции позволяют использовать его для спуска хвостовиков большого веса и длины (до 1500 м). В случае спуска цементируемых секций нет необходимости разбуривания элементов разъединителя или излишнего цемента.

Формула изобретения

1. Разъединитель, содержащий транспортировочный переводник, выполненный с возможностью размещения в нем в рабочем положении запорного элемента, установленный внутри основной воронки, соединенный с ней посредством ряда шаровых замков и имеющий средства соединения с бурильными трубами с одной стороны и с хвостовиком с другой стороны, отличающийся тем, что он снабжен узлом аварийного разъединения в виде дополнительной воронки, размещенной со стороны присоединения хвостовика с охватом основной воронки, соединенной с ней посредством левого резьбового соединения и имеющей средство присоединения хвостовика обсадной колонны, а также сквозной втулкой, выполненной с проточкой на наружной поверхности, соответствующей ряду шаровых замков, имеющей в нижней части сужение проходного отверстия в виде седла под запорный элемент и закрепленной с помощью срезных штифтов внутри транспортировочного переводника с возможностью фиксации шаровых замков в транспортном положении.

2. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что нижняя часть сквозной втулки выполнена в виде цанги, а проходное отверстие в нижней части транспортирующего переводника имеет расширенный участок для захода цанги.

3. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что для спуска нецементируемых хвостовиков запорный элемент выполнен в виде втулки с шаром.

4. Разъединитель по п.2, отличающийся тем, что для спуска цементируемых хвостовиков запорный элемент выполнен в виде продавочной пробки.

5. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным рядом шаровых замков для соединения транспортировочного переводника с основной воронкой, а на наружной поверхности сквозной втулки выполнена дополнительная проточка, соответствующая этому ряду шаровых замков.

6. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен упорным переводником, размещенным внутри транспортировочного переводника для присоединения НКТ промывной колонны.

РИСУНКИ