Результат интеллектуальной деятельности: Крепление элементов на трубе

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли, преимущественно к добычному оборудованию, а именно к конструкции оборудования заканчивания скважины, которое устанавливается в скважину после бурения, причем в состав заканчивания входят фильтры, пакеры, подвески и другое оборудования.

Известен (RU, патент 57807, опубл. 27.10.2006) скважинный фильтр, включающий перфорированную трубу с муфтой, металлическую сетку, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы, причем снизу на перфорированную трубу навернута дополнительная муфта, первый элемент крепления фильтра к перфорированной трубе, при этом снаружи металлической сетки между муфтой и дополнительной муфтой установлен дополнительный перфорированный патрубок (второй элемент крепления фильтра к перфорированной трубе), который телескопически закреплен относительно перфорированной трубы винтами, фиксирующими соосно перфорационные отверстия перфорированного и дополнительного перфорированного патрубков.

Недостатком известного крепления скважинного фильтра к перфорированной трубе следует признать ненадежность телескопического крепления наряду с небольшим усилием, которое это крепление выдерживает на срыв.

Известен также (RU, патент 2259472, опубл. 27.08.2005) скважинный фильтр, содержащий трубу с выполненными на ее боковой поверхности рядами отверстий, в которых герметично установлены срезаемые пробки, по меньшей мере, одну фильтрующую сетку и защитный кожух с отверстиями, установленные концентрично на трубе, причем указанные ряды - спиральные, защитный кожух выполнен из нескольких уложенных встык по длине трубы листов, продольные стыки которых, а также ряды отверстий на соседних листах смещены относительно друг друга в окружном направлении, причем концы указанного кожуха и фильтрующей сетки с торцов закрыты ограничительными кольцами, зафиксированными на указанной трубе.

Недостатком известного крепления скважинного фильтра к перфорированной трубе следует признать зависимость свойств конечного изделия от способа крепления ограничительных колец к базовой перфорированной трубе. При креплении сваркой, например, будет значительно снижаться прочность изделия при изгибающих нагрузках.

Известен также (RU, патент 2488685, опубл. 27.07.2013) заколонный самоуплотняющийся пакер, включающий уплотнительную манжету, опирающуюся на нижний конусообразный упор с жесткими лепестками, зафиксированный на колонне труб, причем манжета зафиксирована относительно колонны труб, выполнена из набухающего материала и изготовлена сборной, состоящей как минимум из двух последовательно установленных уплотнений, каждое из которых набухает в определенной жидкости (например, в воде или нефти), причем на верхних сопрягаемых конусных поверхностях уплотнений равномерно по окружности выполнены радиальные каналы.

Недостатком известного крепления пакера следует признать ненадежность крепления элементов заканчивания скважины стопорными клиньями к базовой трубе.

Известен также (RU, патент 2558572, опубл. 10.08.2015) способ крепления наружной оснастки к трубам обсадной колонны, включающий одностороннее закрепление ее стопорными элементами типа потайной болт путем завинчивания их в отверстия с резьбами корпуса оснасток. Закрепление наружной оснастки к колонне потайными болтами осуществляют в пределах длины дуги «L», удовлетворяющей следующему условию: L=90°-120°, при этом рабочие торцы болтов выполняют плоскими и с твердостью, меньшей, чем твердость материала трубы колонны, а на другом концевом участке болта выполняют фигурное углубление под шестигранный ключ, причем количество болтов выбирают от 2-х до 12 штук, в зависимости от диаметра колонны; при котором закрепление оснастки осуществляют на одном или нескольких ее уровнях, причем закрепление оснастки болтами, приходящимися к нижней части колонны, осуществляют с использованием моментомера с усилием не менее 120 кН, а к трубам верхней части колонны - с усилием не менее 40 кН.

Недостатком известного способа следует признать ненадежность крепления стопорными болтами элементов заканчивания скважины к трубе наряду с небольшим усилием, которое это крепление выдерживает на срыв.

Известен также (RU, патент 2416713, опубл. 20.04.2011) скважинный фильтр, содержащий трубу с выполненными на ее боковой поверхности отверстиями, в которых установлены срезаемые пробки, защитный кожух с отверстиями и фильтрующую сетку, расположенную между кожухом и трубой, при этом фильтрующая сетка выполнена в виде гофров с продольной, поперечной или наклонной относительно от фильтра волнистостью, а поверхности гофров, прилегающие к трубе, прикреплены к поверхности трубы с помощью точечной сварки, между защитным кожухом и фильтрующей сеткой установлена защитная сетка с размером ячеек 1-5 мм, торцы фильтрующей сетки прикреплены к трубе с использованием обжимных колец, а кожух и защитная сетка прикреплены к трубе с помощью опорно-прижимных колец, причем нижнее опорно-прижимное кольцо для крепления защитной сетки и кожуха расположено ниже нижнего обжимного кольца для крепления фильтрующей сетки с образованием накопительной камеры для сбора механических примесей.

Недостатком известного крепления скважинного фильтра к трубе с использованием обжимных колец и опорно-прижимных колец следует признать ненадежность крепления при обжатии колец, поскольку при отсутствии постоянного усилия обжима теряется сцепление соединения с базовой трубой.

Данный источник информации принят в качестве ближайшего аналога разработанного средства крепления.

Было разработано универсальное средство крепления, позволяющее использовать соединение в различных устройствах и их модификациях использующихся в заканчивании скважин. Данное средство позволяет исключить приварку деталей к скважинной трубе, которая нарушает целостность трубы в местах сварки. Разработанное средство крепления позволяет сохранить прочность трубы, при этом позволяет зафиксировать необходимое оборудование гораздо эффективнее, чем существующие решения.

Техническая проблема, решаемая с использованием разработанного средства, состоит в разработке надежного унифицированного крепления для элементов заканчивания скважины, размещаемых на скважинной трубе.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного средства, состоит в упрощении работ по производству заканчивания скважины, а так же в повышении усилия, необходимого для срыва крепления и повышении прочности крепления при изгибающих нагрузках.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанное крепление элементов на трубе, применяемое при производстве составляющих компонентов оборудования заканчивания скважин, содержащее кольца. Разработанное крепление содержит нижнее зажимное кольцо и верхнее фиксационное кольцо, причем фиксационное кольцо представляет собой кольцо, у которого минимальный внутренний диаметр меньше, чем внешний диаметра у зажимного кольца в свободном состоянии, а зажимное кольцо выполнено с возможностью уменьшения диметра при одевании на него фиксационного кольца.

В некоторых вариантах реализации разработанного крепления оно дополнительно содержит, по меньшей мере, одно держательное кольцо, выполненное с возможностью установки на зажимное соединение или фиксации фильтроэлемента или кожуха внахлест.

Крепеж может быть выполнен с возможностью при одевании его на трубу пропускать через себя скважинный флюид за счет продольных проточек, выполненных на внутренней поверхности параллельно вртикальнойоси крепежа

Предпочтительно крепеж выполнен с возможностью крепления фильтроэлемента и/или кожуха на базовую трубу.

Также крепеж может быть выполнен с возможностью фиксации изолирующего элемента.

Также крепеж может быть выполнен с возможностью дополнительной фиксации и центровки с помощью стопорных винтов.

В некоторых вариантах реализации крепеж дополнительно содержит, по меньшей мере, одно герметизирующее кольцо, выполненное и устанавливаемое с возможностью придания креплению герметичность, предотвращая попадание флюида между трубой и креплением.

В некоторых вариантах реализации крепеж может быть выполнен с возможностью дополнительной фиксации кольца герметизирующего.

На фиг. 1 изображен один из возможных вариантов сборки и использования зажимного соединения в составе устройства поинтервального мониторинга притока. На трубу 1 на необходимом расстоянии устанавливают фиксационное и зажимное кольца 2. Зажимное соединение на трубе центрируют винтами 3, при этом создавая дополнительную фиксацию. С одной из сторон устанавливают фильтроэлемент 4 и фиксируют к соединению кольцом 5. Соединение имеет внутренние проточные пазы, что позволяет флюиду из одной секции или камеры свободно перемещаться в другую. С обратной стороны зажимного соединения устанавливают кожух 6.

Универсальность соединения дает возможность использовать его в различных установочных вариациях.

На фиг. 2 показана возможность использования крепежного соединения в конструкции пакера. На трубу 1 аналогичным способом устанавливают крепежные соединения. С одной из сторон осуществляют фиксацию эластомера 8. Кольцо 7 при необходимости дает возможность сделать данное соединение герметичным, что позволяет предотвратить попадание флюида между трубой и зажимным соединением.

На фиг. 3 показан вид крепления.

Экспериментально доказано, что относительно технического решения используемого в качестве ближайшего аналога ускорены установка и снятие крепежа примерно в два раза, при этом работы выполнен работником худшей квалификации, крепление более устойчиво к срыву, а также нагрузкам изгиба.