8. Назначение и устройство колонных головок.

Колонные головки предназначены для обвязки обсадных колонн газовых и нефтяных скважин. Они обеспечивают подвеску колонн, герметизацию межколонных пространств и контроль давления в них, а также проведение ряда технологических операций: снижение давления в межколонном пространстве, закачка цемента или других герметиков в межколонное пространство и т.п. Конструкция колонной головки должна обеспечивать: а) надежную герметизацию межколонных пространств; б) контроль за давлением в межколонном пространстве; в) быстрое и надежное закрепление обсадных колонн; г) универсальность, т.е. возможность крепления к одной колонной головке обсадных колонн различных диаметров; д) предохранение устьевой части обсадных колонн от повышенного износа при работе бурильным инструментом; е) возможность вертикального перемещения обсадных колонн при высоких температурах в скважине; ж) высокую надежность работы подвесок и узлов уплотнений во время бурения и длительной эксплуатации скважины; з) минимально возможную высоту; и) абсолютную прочность с учетом действия различных нагрузок. Кроме того, для осложненных условий бурения необходимо, чтобы отдельные детали колонной головки были коррозионно-стойкими при бурении скважин, в продукции которых ожидаются корродирующие вещества; при бурении на Севере она должна быть приспособлена для работы в условиях, где возможно понижение температуры до -60 С; при морском бурении ее можно было устанавливать на дне моря при глубинах 200 м и более. В настоящее время отечественные заводы выпускают колонные головки двух типов КГ и ОКК. Рассмотрим колонные головки типа КГ на примере колонной головки КГ-4х70. Колонная головка КГ-4х70 предназначена для обвязки четырех обсадных колонн, герметизации и контроля межколонных пространств, регулирования режима работы при бурении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин глубиной 4000 м и более с рабочим давлением до 70 МПа при отсутствии в продукции коррозийных составляющих. Модель КГ-4х70 расшифровывается следующим образом: К колонная; Г головка; 4 количество обвязываемых обсадных труб; 70 - рабочее давление, МПа. Колонная головка состоит из следующих основных узлов: тройника 13 с клиновой подвеской 12 для подвешивания колонны обсадных труб диаметром 324 мм, пакерного устройства 10; крестовины 9 с подвеской 7 для подвешивания колонны обсадных труб диаметром 245 мм, пакерного устройства 6; крестовины 5 с подвеской 3 для подвешивания колонны обсадных труб диаметром 168 мм, пакерного устройства 2; фланца 7, обратных клапанов 11, разрядных пробок 17.

Т ройник 13 состоит из корпуса и отвода. Корпус тройника отливка, имеет в средней части отверстие для присоединения отвода, в верхней части выполнены расточки диаметром 415 мм для установки подвески 12 диаметром 425 мм для установки крышки подвески пакерного устройства. Отвод представляет собой патрубок с краном высокого давления

14. Отвод присоединяется к корпусу тройника на резьбе и служит для технологических работ при бурении. Крестовина 9 отливка, нижний фланец которого имеет расточку диаметром 415 мм под пакерное устройство 10. Верхний фланец имеет расточку диаметром 345 мм под подвеску 7 и расточку диаметром 355 мм под пакерное устройство 6. В средней части к корпусу крестовины с одной стороны при помощи шпилек присоединена заглушка 15 с патрубком и краном высокого дав­ления, с другой стороны заглушка 8 с вентилем 4. При затяжке кресто­вины 9 пакер устройства 10, деформируясь, герметизирует пространство между корпусом крестовины и колонной диаметром 324 мм, предотвра­щая попадание среды в плашки подвески сверху. Крестовина 5 отливка из стали. Нижний фланец имеет расточку диаметром 345 мм под пакерное устройство 6. Верхний фланец имеет расточку диаметром 227 мм под подвеску 3 и расточку диаметром 237 мм под пакерное устройство 2. В средней ча­сти к корпусу крестовины присоединяется заглушка 8 с вентилем 4, с другой стороны - задвижка 16. При затяжке крестовины 5 пакер устройства 6. деформируясь, гер­метизирует пространство между корпусом крестовины и колонной диа­метром 245 мм, предотвращая п опадание среды в плашки подвески сверху. Герметизация колонны диаметром 168 мм происходит при затяжке фланца 7 деформирующимся при этом пакерным устройством 2. Подвеска - клиновая одноступенчатая, состоит из корпу­сов 4, плашек 1, полуколец 5, серег 7, винтов 2 и 8, ручек 3, штифтов 6. Пакерное устройство служит для герметизации затрубного пространства в колонной головке. Оно состоит из крышки подвески 3, нажимного кольца 1, уплотнительного кольца 4 и пакера 2. Колонные головки типа ОКК изготовляют на давления 21, 35 МПа трех типов: ОКК1, ОКК2, ОКК3. Колонные головки типа ОКК1 приме­няют для обвязки двух колонн (кондуктор + эксплуатационная), типа ОКК2 для обвязки трех колонн (кондуктор + промежуточная + эксплуатационная), типа ОКК3 -для обвязки четырех колонн. Модель ОКК1-21-146х219 расшифровывается следующим образом: О оборудование, К колонны, К клиновое, 1 схема (модель), 21 рабочее давление, МПа, 146 диаметр эксплуатационной колонны, мм, 219 диаметр кондуктора, мм.

К олонная головка типа ОКК1 состоит из корпуса 4, кли­новой подвески 3, двухъярусного пакерного устройства 2. Корпус имеет цилиндрическую расточку, в которую устанавливает­ся нижний ярус пакерного устройства. Во фланце корпуса имеется от­верстие, в которое ввинчивают нагнетательный клапан 6. Отверстия в нижней части корпуса служат для установки манифольда колонной го­ловки 5.

Пакерное устройство 2 состоит из двух ярусов, каждый из которых состоит из двух металлических колец и одного Н-образного резинового уплотнителя. Клиновая подвеска состоит из трех клиньев, связанных между собой шарнирами и имеющих синхронное перемещение. Предохранительная втулка 1 предохраняет верхнюю часть эксплуа­тационной колонны от механических повреждений при спускоподъемных операциях насосно-компрессорных труб.