Разъединитель безопасный со страховкой

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для разъединения подвесных колонн с несущими колоннами в основных и вторых стволах скважин при их спуске и креплении, а также для проведения работ в ранее пробуренных скважинах, с нарушениями герметичности эксплуатационной колонны.

Известен разъединитель (А.С. СССР №1601346, Ε21В 33/14, 1988 г., опубл. 23.10.90), содержащий корпус, муфту-воронку и замковый узел с запорными элементами в виде цанги с зацепами зафиксированной передвижной втулкой. Однако известный разъединитель представляет собой сложную конструкцию: имеет четыре коаксиальные втулки, необходимо для проведения полного цикла работ сбросить последовательно два шара и срезать три комплекта срезных устройств.

Недостатком данной конструкции является то, что по окончании работ необходимо разбуривать втулку. Все это усложняет обслуживание устройства, снижает надежность его работы и увеличивает габариты. В итоге сужается область применения разъединителя, а его использование в стволах скважин малых диаметров становится проблематичным.

Известны разъединители для спуска и разъединения спускаемой и несущей колонны труб (Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин, под редакцией проф. А.И. Булатова, стр. 121, рис. 50), при использовании которых, поворотом ротора, размыкают спускаемую и несущую колонну. При этом поддерживают постоянную нагрузку на крюке и толчками проворачивают несущую колонну вправо с подсчетом числа оборотов. Проверяют отсоединение по величине холостого хода обратного вращения ротора.

Недостатком данной конструкции резьбового разъединителя является трудоемкость и сложность в эксплуатации. В связи с большими зенитными углами в скважинах для разъединения требуется неоднократное вращение бурильной колонны, так как с первого раза разъединение, как правило, не происходит, а если уже закачан цементный раствор, то возникает аварийная ситуация.

Наиболее близким к настоящему изобретению является разъединитель (патент РФ №2361063, МПК Е21В 33/14, опубл. 17.03.2008), в котором разъединение спускаемой и несущей колонны производится за счет расположения затвора в закрытой проточке, соединенной наклонным каналом с проходной проточкой на разъединителе и создания нагрузки компоновки несущих труб с усилием, равным усилию срезки, установленных срезных винтов.

При положительных свойствах прототипа у него имеются недостатки, заключающиеся в том, что при внезапной остановке спуска колонны, ввиду осложнений в скважине, нет возможности проведения расхаживания и вращения компоновки, ввиду опасности преждевременного среза винтов и возникновения аварийной ситуации в интервалах ствола скважины с резким изменением зенитного угла и азимута, кроме этого, у проточек и затворов, участвующих в разъединении, возможна деформация деталей разъединителя во время спуска колонны без вращения со знакопеременными нагрузками в интервалах ствола с большой интенсивностью искривления ствола скважины. Использование разъединителей подобного типа нежелательно в газовых скважинах, в связи с возможным осложнением при задержке разъединения или преждевременным разъединением несущей и спускаемой колонны.

Задачей предлагаемого технического решения является создание конструкции разъединителя с обеспечением безопасного спуска и быстрого разъединения без вращения несущей и спускаемой колонны любого назначения и диаметра в необходимом интервале.

Техническим результатом является повышение надежности при спуске, цементировании и разъединении колонны несущих и спускаемых труб, в том числе малого диаметра и любого назначения, в необходимом интервале скважины.

Поставленная задача решается тем, что разъединитель включает в себя верхнюю муфту, в которой установлен и заштифтован стержень, с возможностью фиксации с нижней муфтой, и затвор-винт, установленный в закрытой проточке, а замковая муфта исполнена с замковой резьбой и удлинителем, в котором и выполнены проточки, при этом верхняя и нижняя муфты соединены между собой левой трапецеидальной резьбой, а на нижней части удлинителя, на уровне корпуса нижней муфты, установлены втулка-седло с шаром и удерживающая шар в седле подвесная пробка, подвешенная на втулке-седле на срезных штифтах, причем втулка-седло и шар соединены между собой упругой стальной нитью, а шар выполнен из материала высокой прочности на срез.

Исключено самопроизвольное досрочное разъединение спускаемой и несущей колонны, в результате расположения в нижней муфте втулки-седла с гнездами для установки шаров, устойчивых к срезу и расположенных в плоскости между внутренней поверхностью нижней муфты и наружной поверхностью втулки-седла, закрепленной на удлинителе. Шар в гнезде воспринимает на себя нагрузки от вращения и осевые нагрузки, возникающие при спуске и вращении колонны, что предотвращает преждевременное разъединение спускаемой и несущей колонны и удерживаются в гнезде подвешенной во втулке седле подвесной пробкой на срезных штифтах. Расположение проточек и соединение их наклонным каналом обеспечивает выход затвора-винта на верхней муфте разъединителя, из проточек в удлинителе разъединителя, соединенного замковой резьбой несущей колонны со спускаемой потайной колонной. В случае возникновении осложнения во время разъединения в виде заклинивания затвора - винта в проточках удлинителя, после окончания процесса цементирования потайной колонны, производится разъединение спускаемой и несущей колонны посредством отворота по левой резьбе, между верхней и нижней муфтами разъединителя, вращением по часовой стрелке.

Конструкция разъединителя поясняется следующими чертежами, где:

- на фиг. 1 изображен разъединитель в сборе в положении, готовом к эксплуатации;

- на фиг. 2 изображен разъединитель в сборе после закачки цементного раствора и освобождения шара;

- на фиг. 3 изображен разъединитель в сборе в конечном положении, при выходе затвора - винта из закрытой проточки в открытую проточку;

- на фиг. 4 изображена замковая муфта после разъединения с потайной колонной при промывке от излишнего цементного раствора;

- на фиг. 5 изображено разъединение замковой и верхней муфты по левой резьбе с нижней муфтой разъединителя на потайной колонне.

Устройство состоит из замковой муфты 1 с замковой резьбой и удлинителем 2, верхней муфты 3 и нижней муфты 4. В удлинителе 2 выполнены две проточки 5 и 6, соединенные между собой наклонной проточкой 7, а верхняя муфта 3 снабжена удерживающими затворами-винтами 8 и срезными винтами 9. Проточки 5, 6, 7 на удлинителе 2 и затвор 8 на муфте 3 образуют подвижное соединение. Микрозазор между верхней муфтой 3 разъединителя и удлинителем 2 герметизируется уплотнительным кольцом 10. В открытой проточке 6, выполненной по образующей удлинителя 2, на срезных винтах 9 установлена шторка 12 со стопорной пластиной 13. В замкнутой проточке 5 удлинителя 2 размещен перемещающийся верхний затвор - винт 8 верхней муфты 3. Проточка 7 выполнена одинаковой ширины с проточками 5, 6, что позволяет беспрепятственно передвигаться по ним установочному затвору 8, и расположена под острым углом к оси устройства. На нижнем конце удлинителя установлена на резьбе и зафиксирована винтом 14 посадочная втулка-седло 15 для установки шара 16 и уплотнителя 17, обеспечивающего герметичность всех узлов и соединений разъединителя. Уплотнитель 17 поджимается втулкой-седлом 15 по резьбе. Подвесную пробку 18 закрепляют на втулке-седле 15 срезным винтом 19, после чего наворачивают нижнюю муфту 4 на верхнюю муфту 3, устанавливают в гнездо шар 16 и фиксируют винтом 20 с пружиной 21 и устанавливают и фиксируют штифтом 27 стержень 22 с насечкой-стопором 26 на свободном конце. Втулка-седло 15 имеет проточки 23 по телу для свободного прохода упругой стальной нити 25 и затвор 8 верхней муфты при подъеме несущей колонны, а также отверстие 24 от проточек до седла для прохождения стальной упругой нити 25, прикрепленной к шару 16. Разъединитель собирают замковой муфтой 1 с несущей колонной, а нижним резьбовым соединением с установленной в разъединитель подвесной пробкой 18 с верхней трубой хвостовика. Крепление резьбовых соединений при сборке производятся по инструкции. Разъединитель работает следующим образом.

После спуска и фиксирования спускаемой колонны в планируемом интервале, опирают спускаемую колонну на якорь (держатель) или забой скважины до усилия, равного весу несущей колонны по показаниям приборов. После подготовки к цементированию закачивается цементный раствор и, после завершения закачки расчетного объема цементного раствора, пускается продавочная пробка (на чертеже не показана). При фиксации продавочной пробки в подвесной пробке создается избыточное давление, срезаются винты 19, обе пробки продавливают за цементом до момента «стоп», а пружины 21 на пробковом винте 20 выталкивают шары из гнезд втулки - седла 15, что обеспечивает в дальнейшем перемещение обеих муфт - замковой с удлинителем и втулкой-седлом 15 и нижней 4 относительно друг друга в необходимый момент времени, но удерживает шары от падения на забой за счет крепления шаров к стальной упругой нити, которая проходит через отверстие из гнезд втулки - седла 15 к проточке 23, что позволяет беспрепятственно передвигаться по ним упругой нити 25 со стопором 28, при выпадении шаров 16 (фиг. 2). После завершения процесса цементирования создают осевое усилие, заданное до спуска колонны, срезают срезные винты 9, жестко соединяющие между собой верхнюю муфту 3 и удлинитель 2. Верхний затвор - винт 8 верхней муфты 3 выходит из закрытой проточки, по наклонному каналу скользит вверх, упирается в днище шторки 12, срезает ее со срезных винтов 9, проталкивает шторку 12 вверх до упора в торец открытой проточки и стопорится в верхнем положении стопорной пластиной 13, при этом шторка 12 перекрывает вход в наклонный канал, соединяющий проточки, а торец замковой части удлинителя 2 упирается в стержень 22, срезает его со штифтов 27, удерживающих стержень 22, толкает до нижней муфты 4 и фиксирует в этом положении насечкой 26 на стержне, тем самым предотвращая возможный отворот верхней муфты при проведении дальнейших работ на скважине (фиг. 3). При подъеме несущих труб, винт установочный 8 верхнего затвора выходит из проточки в удлинителе 2 и проточек 23 в корпусе втулки - седла 15. Несущую колонну приподнимают над «головой» спущенной колонны, контролируют разъединение по весу несущей колонны, обратной или прямой циркуляцией вымывают из скважины излишки цементного раствора и производят дальнейшие работы на скважине (фиг. 4). Предлагаемое техническое решение обеспечивает разъединение спускаемой и несущей колонны, а в случае возникновения осложнения при разъединении, в виде заклинивания затворов - винтов установочных в проточках, разъединение производится с помощью отворота несущей колонны по левой резьбе между верхней и нижней муфтами путем вращения несущей колонны на 12-15 оборотов по часовой стрелке и в дальнейшем промывается от излишков цементного раствора, при этом стальная упругая нить, проходящая через отверстие от гнезда втулки-седла к проточкам, и прикрепленные к ней шары не создают препятствий для проведения любых работ и не требуют дальнейшего разбуривания (фиг. 5).