Результат интеллектуальной деятельности: Оборудование низа обсадной колонны

Изобретение относится к оборудованию обсадных колонн.

Известен клапан для обсадной колонны, состоящий из корпуса с осевым каналом, седла, подпружиненного запорного органа, связанного со штоком, втулки, связанной с корпусом. Втулка снабжена рядом продольных направляющих на внутренней поверхности, связана с корпусом через верхний и нижний ограничители с образованием кольцевой камеры, заполненной цементом, седло выполнено в верхнем ограничителе, через нижний ограничитель, снабженный перфорационными отверстиями, пропущен шток с подпружиненной пятой и дополнительной втулкой, поджимаемой к нижнему ограничителю (RU 2612167 С1, 02.03.2017). Устройство обеспечивает гидравлическую связь осевого канала обсадной колонны с полостью скважины в процессе спуска, возможность изоляции межтрубного пространства от внутритрубного.

Известен узел клапана, имеющий верхний и нижний переходники, скользящую втулку, сердечник трубчатой формы, поршень, пружину (US 2018334884 A1, 22.11.2018).

Известна оснастка прямого цементирования обсадной колонны с обратным клапаном, содержащая общий корпус для посадочного седла со сквозным каналом, выполненного с возможностью уплотнения и фиксации цементировочной пробки, и обратного клапана, включающего втулку и седло для запорного элемента, образованное в верхней части втулки, соединенной с посадочным седлом. Обратный клапан выполнен с запорным элементом в виде шара и раздвижным седлом с эластичным уплотнением, причем верхняя часть втулки обратного клапана закреплена внутри сквозного канала посадочного седла для цементировочной пробки, посадочное седло выполнено с проточками, а цементировочная пробка снабжена фиксатором с зубчатой поверхностью для вставки в указанные проточки при установке цементировочной пробки в посадочное седло (RU 2571469 С1, 20.12.2015). Известное устройство обеспечивает перекрытие обсадной колонны после завершения циркуляции тампонажного раствора.

Техническими проблемами являются длительное время на разбуривание, недостаточная надёжность конструктивных элементов устройств, недостаточное обеспечение герметичности.

Ближайшим аналогом может быть принято устройство по RU 2571469 С1, 20.12.2015.

Предлагаемое изобретение представляет собой оборудование низа обсадной колонны, включающее клапан и пробку. Клапан включает разбуриваемый корпус, проходной канал, выполненный в разбуриваемом корпусе, установленные на корпусе кольцо, поворотный прижим, пружину и полиэтиленовую втулку, а также алюминиевый шар, причём проходной канал выполнен с возможностью закрытия поворотным прижимом с помощью пружины, а в нижней части втулки выполнены прорези, образующие дроссельное отверстие. Пробка включает по меньшей мере одну резиновую манжету, алюминиевый стержень, причём резиновая манжета установлена на алюминиевый стержень и фиксирована на нём с помощью по меньшей мере одной гайки, а на нижнем конце алюминиевого стержня установлены наконечник, уплотнительное кольцо и фиксатор в виде разрезной кольцевой пружины. Клапан и пробка оборудованы механизмом фиксации друг с другом, который включает выступы на наконечнике пробки, расположенные крестообразно, и конгруэнтные им пазы на конусообразной поверхности клапана.

Техническими результатами предлагаемого изобретения являются: исключение вращения пробки при разбуривании, облегчение процесса разбуривания, сокращение времени на строительство скважины.

Оборудование низа обсадной колонны поясняется иллюстрациями.

Фиг.1: клапан ОНК-К;

фиг.2: пробка ОНК-П;

фиг.3: элементы фиксирующего механизма на пробке;

фиг.4: элементы фиксирующего механизма на клапане.

На иллюстрациях обозначены:

1 - корпус,

2 - кольцо уплотнительное,

3 - прижим,

4 - втулка защитная,

5 - пружина,

6 - шар,

7 - манжета,

8 - гайка,

9 - наконечник,

10 - кольцо уплотнительное,

11 - фиксатор,

12 - крестообразные «шипы» (выступы) на пробке,

13 - крестообразные «пазы» (проточки) в корпусе клапана на конусообразной поверхности.

Оборудование низа обсадной колонны включает в себя:

- клапан ОНК-К, предназначенный для дросселирования скважинной жидкости, поступающей в спускаемые обсадные трубы, и закрытия их снизу после завершения процесса закачки и продавки тампонажного раствора, выполняет функцию стоп кольца;

- пробка ОНК-П, предназначенная для разделения продавочной жидкости и продавливаемого в затрубное пространство тампонажного раствора при проведении цементирования обсадной колонны; очищения внутренней поверхности колонны обсадных труб от остатков тампонажного раствора; создания сигнала «стоп» о завершении процесса продавки тампонажного раствора и для герметичного закрытия проходного канала клапана ОНК-К. При этом пробка является фиксирующей от проворота.

Клапан ОНК-К (фиг.1) состоит из разбуриваемого корпуса из алюминиевого сплава, полиэтиленового кольца. Проходной канал корпуса закрывается поворотным прижимом с помощью пружины. В состав клапана также входят полиэтиленовая втулка и алюминиевый шар. В нижней части втулки выполнены прорези, образующие дроссельное отверстие.

Пробка ОНК-П (фиг.2) состоит из по меньшей мере одной резиновой манжеты, нанизанной на алюминиевый стержень (не показан) и стянутой по меньшей мере одной гайкой. К нижнему концу стержня прикреплён наконечник, уплотнительное кольцо и фиксатор в виде разрезной кольцевой пружины. Наконечник имеет механизм фиксации в клапане ОНК-К. При осевом перемещении по обсадной колонне пробка шипами попадает в пазы корпуса клапана. Тем самым происходит препятствование провороту пробки вокруг оси клапана при разбуривании.

Механизм фиксации представляет собой:

- на пробке крестообразные «шипы» (выступы) 12 (фиг.3);

- в корпусе клапана на конусообразной поверхности крестообразные «пазы» (проточки) 13 (фиг.4).

Оборудование работает следующим образом.

1. Перед установкой клапана ОНК-К в муфту обсадной колонны заворачивают защитную втулку в клапан, зафиксировав прижим в открытом положении.

2. Устанавливают клапан в муфту обсадной колонны.

3. Спуская обсадные трубы в скважину, производят периодические промывки. Во время промывки скважины дроссельное отверстие защитной втулки раскрывается, пропуская вниз промывочную жидкость.

4. После спуска обсадной колонны до глубины 100-120 м выше забоя сбрасывают в обсадную колонну алюминиевый шар и промывают скважину в течение двух циклов для гарантированного доведения шара до обратного клапана. Достигнув клапана, шар выдавливает защитную втулку, тем самым увеличивается до максимального диаметра проходной канал клапана, и освобождается подпружиненный прижим.

5. Проводят контроль за закрытием клапана снизу при дальнейшем спуске обсадной колонны. Отсутствие перелива бурового раствора из обсадной колонны и наличие вытеснения бурового раствора из затрубного пространства будут свидетельствовать об исправности обратного клапана.

6. После закачки запланированного объёма тампонажного раствора запускают в обсадную трубу пробку ОНК-П и производят продавку тампонажного раствора до получения сигнала «стоп». При этом пробка своим наконечником уплотняется и фиксируется в корпусе клапана сверху, а прижим клапана под действием пружин закрывает клапан снизу, предотвращая возможность обратного перетока тампонажного раствора из заколонного пространства в обсадную колонну. Перед получением сигнала «стоп» закачку продавочной жидкости производят одним насосным агрегатом с минимальной скоростью.

Преимуществами предлагаемого оборудования являются:

- оборудование выполнено из легкоразбуриваемых материалов;

- оборудование даёт возможность опрессовки пробки с давлением до 14 МПа;

- с помощью предлагаемого оборудования производится цементирование обсадных колонн с использованием оборудования диаметром от 114 до 245 мм;

- в оборудовании есть механизм фиксации от проворота, который исключает вращение пробки при разбуривании, облегчает процесс разбуривания и сокращает время на строительство скважины.