DE1223780B

DE1223780B - Casing hangers

Info

Publication number: DE1223780B
Application number: DEB80960A
Authority: DE
Inventors: Cicero Columbus Brown
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-03-13
Filing date: 1965-03-13
Publication date: 1966-09-01

Description

Futterrohrhänger Die Erfindung bezieht sich auf Futterrohrhänger zur Verwendung in Bohrlöchern. Futterrohrhänger werden gewöhnlich verwendet, um eine Verrohrung oder einen Futterrohrstrang am unteren Ende oder irgendeinem anderen Punkt innerhalb einer Bohrlochverrohrung mit größerem Durchmesser zu befestigen. Futterrohrhänger enthalten gewöhnlich eine Vorrichtung, welche an dem Futterrohr befestigbar ist und einen Satz Abfangkeile aufweist, welche mit der Verrohrung in Eingriff treten und so angeordnet sind, daß sie auseinanderbewegt werden, um mit der Innenwand des den größeren Durchmesser aufweisenden Rohres in Eingriff zu treten und dadurch das Rohr mit dem geringeren Durchmesser daran zu befestigen. Danach wird das Futterrohr gewöhnlich einzementiert, wobei der Trübeumlauf durch das Innere des Futterrohres und aufwärts zwischen der Außenwand des Futterrohres und der äußeren Verrohrung erfolgt.Liner hanger The invention relates to liner hanger for Use in boreholes. Lining hangers are commonly used to hold a Casing or casing string at the bottom or any other To fasten point within a borehole casing with a larger diameter. Liner hangers usually include a device that attaches to the liner can be fastened and has a set of slips which are connected to the piping in Engage and are arranged to be moved apart to with to engage the inner wall of the larger diameter tube and thereby attaching the pipe with the smaller diameter to it. Thereafter the casing is usually cemented in, with the pulp circulating through the interior of the casing and upwards between the outer wall of the casing and the outer one Piping takes place.

Die häufig langen und schweren Rohrstränge, die von der Hängevorrichtung getragen werden müssen, erfordern Abfangkeile mit großen Berührungsflächen, um eine wirksame Befestigung in der vorhandenen Verrohrung zu erreichen. Oft ist jedoch nur ein geringer Spielraum zwischen dem einzubauenden Rohrstrang und der umgebenden Bohrlochverrohrung oder in einigen Fällen dem offenen Bohrloch vorhanden. Falls daher ausreichende große Keilflächen vorgesehen werden, wird dadurch häufig der Ringraum zwischen dem einzubauenden Rohrstrang und der umgebenden Bohrlochwand so eingeengt, daß dadurch der Durchflußquerschnitt für den Trübeumlauf ernsthaft eingeschränkt wird, welcher beim Einzementieren der Rohre nicht in dem Bohrloch stocken darf.The often long and heavy strings of tubing carried by the hanger must be worn, require slips with large contact surfaces to get a to achieve effective fastening in the existing piping. Often however only a small margin between the pipeline to be installed and the surrounding one Well casing or, in some cases, the open borehole. If therefore sufficiently large wedge surfaces are provided, this is often the Annular space between the pipe string to be installed and the surrounding borehole wall like this narrowed, so that the flow cross-section for the pulp circulation is seriously restricted which is not allowed to stagnate in the borehole when cementing the pipes.

Die Erfindung hat den Zweck, einen Futterrohrhänger zu schaffen, der ausreichende Berührungsfläche zum Tragen langer und schwerer Futterrohrstränge aufweist und außerdem ausreichend große Durchflußflächen frei läßt, mit welchen der freie Umlauf des Strömungsmittels gewährleistet ist, während das Futterrohr eingesetzt wird.The purpose of the invention is to provide a casing hanger which Has sufficient contact area to carry long and heavy strings of casing and also leaves sufficiently large flow areas free, with which the free Circulation of the fluid is ensured while the casing is inserted will.

Mit der Erfindung soll außerdem ein Futterrohrhänger der beschriebenen Art geschaffen werden, der verhältnismäßig kurz und in gedrängter Bauweise ausgeführt ist, um das Einbauen im Bohrloch zu erleichtern, und der während des Einbaues oder Lösens nur eine geringfügige Betätigung des Futterrohrstranges erforderlich macht.The invention also aims to provide a casing hanger of the type described Kind are created, which is relatively short and executed in a compact design is to facilitate installation in the borehole, and during installation or Solving only a slight actuation of the casing string makes it necessary.

Es ist bereits ein Futterrohrhänger bekannt, der mit einem gleitfähig ausgebildeten, rohrförmigen Keilkäfig arbeitet, welcher lösbar auf dem Zentralstück des Hängers befestigt ist. Diese bekannte Vorrichtung arbeitet mit einer einzigen Gruppe von Abfangkeilen und einer diesen zugeordneten Einrichtung zur Abspreizung der Keile. Die Erfindung geht daher von einem Futterrohrhänger aus, der zum Befestigen von Rohrsträngen in Bohrlöchern mit an einem rohrförmigen und gleitfähig auf dem Hänger angeordneten Keilkäfig und daran befestigten Abfangkeilen versehen ist.There is already a casing hanger known that slidably with a trained, tubular wedge cage works, which is detachable on the central piece of the hanger is attached. This known device works with a single one Group of slips and a device associated with them for splaying the wedges. The invention is therefore based on a casing hanger that is used for fastening of tubing strings in boreholes with on a tubular and slidable on the Hanger arranged wedge cage and attached slip wedges is provided.

Zur Lösung der vorerwähnten Aufgaben ist ein Futterrohrhänger dieser Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch zwei übereinander angeordnete Gruppen von Keilausdehnungskegeln und damit zusammenwirkenden Keilen, die gegeneinander versetzt so angeordnet sind, daß zwischen ihnen Flüssigkeitskanäle verbleiben, die etwa die Hälfte der Ringraumfläche zwischen Futterrohrstrang und Verrohrung betragen.To solve the aforementioned tasks, a pipe hanger is this Type according to the invention characterized by two superposed groups of Wedge expansion cones and wedges interacting with them that are offset from one another are arranged so that liquid channels remain between them, which about the Half of the annulus area between the casing string and the casing.

Ein solcher Futterrohrhänger wird nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht eines Futterrohrhängers nach der Erfindung im gelösten Zustand während des Einbauens in die Bohrung, F i g. 2 eine der F i g. 1 ähnliche Darstellung mit dem Futterrohr im eingebauten Zustand, F i g. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der F i g. 1, F i g. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 der F i g. 1 und F i g. 5 einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 der Fig.2.Such a casing hanger is shown below with reference to the drawings explained. It shows F i g. 1 is a side view of a casing hanger according to FIG Invention in the released state during installation in the bore, F i g. 2 one the F i g. 1 similar representation with the casing in the installed state, F i G. 3 is a cross-section along line 3-3 of FIG. 1, Fig. 4 shows a cross section along line 4-4 of FIG. 1 and F i g. 5 shows a cross section along the line 5-5 of Fig. 2.

Der Futterrohrhänger enthält einen rohrförmigen Kern 10, der mit dem Futterrohrstrang L verbunden ist, der in das Bohrloch eingefahren werden soll. Der Kern 10 hat im allgemeinen den gleichen Durchmesser wie das Futterrohr. Der Hänger ist nach der Darstellung in den Innenraum einer vorher eingebauten Bohrlochverrohrung C eingesetzt, an welcher der Rohrstrang L befestigt werden soll. Auf dem Kern ist in der Nähe seines unteren Endes ein Abfangkeilkäfig 11 gleitfähig angeordnet und enthält eine rohrförmige Muffe 11a, die lösbar an dem Kern mittels einer üblichen Verbindung aus einem J-förmigen Schlitz und Stift besteht. In der dargestellten Ausführungsform ist der J-Schlitz umgekehrt und weist den langen Schenkel 12 und den kurzen Schenkel oder J-Teil 13 auf, der mit einem Stift 14 zusammenwirkt, welcher radial von dem Kern 10 vorspringt. Gewöhnlich werden zwei dieser J-Schlitzund-Stift-Verbindungen verwendet, die diametral auf den gegenüberliegenden Seiten des Gerätes angeordnet sind. Am oberen Ende der Muffe 11 a liegen mit senkrechtem Abstand voneinander der obere und der untere Keilträgerkragen 15 bzw. 16, die miteinander durch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung auseinanderliegenden schmalen länglichen Metallgliedern 17 verbunden sind.The casing hanger includes a tubular core 10 which is connected to the casing string L to be run into the wellbore. The core 10 is generally the same diameter as the casing. According to the illustration, the hanger is inserted into the interior of a previously installed borehole casing C to which the pipe string L is to be fastened. A slip cage 11 is slidably mounted on the core near its lower end and includes a tubular sleeve 11a which is releasably formed on the core by a conventional connection of a J-shaped slot and pin. In the illustrated embodiment, the J-slot is inverted and has the long leg 12 and the short leg or J-part 13 which cooperates with a pin 14 which projects radially from the core 10 . Usually two of these J-slot and pin connections are used, diametrically located on opposite sides of the device. At the upper end of the sleeve 11 a, the upper and lower wedge girder collars 15 and 16, which are connected to one another by a plurality of narrow elongated metal members 17 which are spaced apart in the circumferential direction, lie at a perpendicular distance from one another.

Der untere Keilträgerkragen 16 ist mit einem Stützkragen 18 auf der Muffe 11 a mittels einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung auseinanderliegenden Bügel- oder Kupplungsfedern 19 verbunden, die in bekannter Weise geeignet sind, in Reibungseingriff mit der Verrohrung C zu treten, um der Längs- und Drehbewegung des Keilkäfigs gegenüber dem Kern im Laufe der Betätigung der Vorrichtung Widerstand zu leisten, wie nachfolgend ausgeführt wird. Jeder der Kragen 15, 16 und 18 ist mit in Umfangsrichtung auf Abstand liegenden Längsschlitzen 19a bzw. 20 bzw. 21 versehen, welche Durchtrittskanäle für den Umlauf von Strömungsmitteln zwischen diesen Kragen und der umgebenden Verrohrung C bilden.The lower wedge girder collar 16 is with a support collar 18 on the Sleeve 11 a by means of a plurality of circumferentially spaced apart bracket or clutch springs 19 connected, which, in a known manner, are capable of frictional engagement with the tubing C to counteract the longitudinal and rotary movement of the wedge cage to resist the core in the course of actuation of the device, as follows is performed. Each of the collars 15, 16 and 18 is spaced apart in the circumferential direction lying longitudinal slots 19a or 20 or 21, which passages for the circulation of fluids between these collars and the surrounding piping C form.

Eine Gruppe von Klemmkeilen wird mit Abstand über jedem der Keilträgerkragen gehalten. Die obere Gruppe hat das Bezugszeichen 22, die untere das Zeichen 23. Jeder der Keile ist an dem zugehörigen Kragen mittels eines Federarmes 24 befestigt, welcher gewöhnlich die Keile nach innen gegen die Wand des Kernes 10 vorspannt. Die oberen Arme 24 können Verlängerungen der Glieder 17 und die unteren Arme 24 können Verlängerungen der Federn 19 sein. Die untere Gruppe der Keile 23 liegt merklich unterhalb des oberen Keilträgerkragens 15. Die Keile haben allgemein rechteckige Form und verhältnismäßig geringe Breite, so daß zwischen den Keilen 22 bzw. 23 merkliche Zwischenräume 26 bzw. 27 vorhanden sind. In der dargestellten Ausführungsform sind in jeder Gruppe drei Keile im Abstand von jeweils 120° vorgesehen, wobei die Breite der Keile und der Zwischenräume angenähert gleich sind, so daß ungefähr der halbe Umfang des Ringraumes, in welchem jeweils die Keilgruppe angeord-. net ist, für die offenen Durchgangskanäle zwischen den Keilen zur Verfügung steht.A group of wedges is spaced over each of the wedge girder collars held. The upper group has the reference number 22, the lower group the number 23. Each of the wedges is attached to the associated collar by means of a spring arm 24, which usually biases the wedges inwardly against the wall of the core 10. The upper arms 24 can be extensions of the links 17 and the lower arms 24 can be extensions of the springs 19. The lower group of wedges 23 lies noticeably below the upper girder collar 15. The gussets are generally rectangular Shape and relatively small width, so that between the wedges 22 and 23 noticeable Interstices 26 and 27 are present. In the illustrated embodiment are in each group three wedges are provided at a distance of 120 °, the width of the wedges and the spaces are approximately equal, so that about half Perimeter of the annular space in which each wedge group is arranged. net is for the open passage channels between the wedges are available.

Über der entsprechenden Keilgruppe ist der obere bzw. der untere, nach unten abgeschrägte Keilausdehnungskegel 28 bzw. 29 angeordnet. Jeder der Keilausdehnungskegel wird von einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung mit Abstand liegenden Kegelsegmenten 30 bzw. 31 gebildet, zwischen denen die Durchgangskanäle oder Räume 32 bzw. 33 liegen. In der dargestellten Ausführungsform wird jeder der Keilkegel aus drei Segmenten gebildet, die im Abstand von jeweils 120° auf dem gleichen Umfang angeordnet sind. Die Breite der Kegelsegmente ist angenähert die gleiche wie die Breite der zugehörigen Keile. Die Zwischenräume 32 und 33 entsprechen daher in gleicher Weise etwa der Hälfte des Gesamtkegelumfanges.Above the corresponding group of wedges is the upper or lower, wedge expansion cones 28 and 29 beveled downward. Each of the wedge expansion cones is made up of a plurality of cone segments that are spaced apart in the circumferential direction 30 and 31 formed, between which the through channels or spaces 32 and 33 are located. In the illustrated embodiment, each of the wedge cones is made up of three segments formed, which are arranged at a distance of 120 ° on the same circumference. The width of the cone segments is approximately the same as the width of the associated ones Wedges. The spaces 32 and 33 therefore correspond approximately in the same way Half of the total cone circumference.

Jedes Kegelsegment ist vertikal in Flucht mit dem zugehörigen Keil. In der bevorzugten Anordnung sind die Keile und Kegelsegmente der einen Gruppe derart mit Bezug auf die andere Gruppe angeordnet, daß die Keile und Kegelsegmente der einen Gruppe gegenüber denen der anderen versetzt oder in Flucht mit den Zwischenräumen liegen. Wenn der Hänger betätigt wird, um eine relative -Längsbewegung des Kernes gegenüber den Keilen hervorzurufen, werden die Kegelsegmente veranlaßt, sich auf die Innenseite der Keile zu. bewegen, so daß die.. abgeschrägten Flächen der Kegelsegmente mit den entsprechenden Flächen auf den Innenseiten der. zugehörigen Keile zusammenarbeiten und die letzteren radial nach außen in Klemmeingriff mit. der.. Verrohrung C bringen.Each cone segment is vertically in alignment with the associated wedge. In the preferred arrangement, the wedges and cone segments of one group are such arranged with respect to the other group that the wedges and cone segments of the one group offset from those of the other or in alignment with the spaces in between lie. When the hanger is operated, there is a relative longitudinal movement of the core to cause the wedges, the cone segments are caused to the inside of the wedges too. move so that the .. beveled faces of the cone segments with the corresponding surfaces on the inside of the. associated wedges work together and the latter in clamping engagement with radially outwardly. the .. bring piping C.

Im Gebrauch wird der Futterrohrhänger in den Futterrohrstrang L eingebaut, und die J-Stifte 14 werden mit den kurzen Schenkeln 13 der J7Schlitze in Eingriff gebracht. Wenn die Vorrichtung durch die Verrohrung C nach unten geschoben wird, schieben die gegen den Boden der kurzen Schenkel 13 stoßenden Stifte den Keilkäfig abwärts unter überwindung der Reibung der .Federn 19ä wodurch .die Keilgruppen außer Eingriff mit den zugehörigen Kegelsegmenten gehalten werden. Wenn die Einbauteufe in der Verrohrung C erreicht ist, werden durch einen geringfügigen aufwärts gerichteten Zug auf den Futterrohrstrang und eine geringfügige Drehung nach rechts die Stifte 14 in die langen Schenkel 12 der J-Schlitze bewegt, wodurch der Einhängekern zur Längsbewegung gegenüber den Keilkäfigen freigegeben wird. Der Futterrohrstrang wird dann gesenkt und bewegt die Kegelsegnnente 30 und 31 in Ausdehnungseingriff mit den zugehörigen Keilen. Die Kupplungsfedern 19 halten dabei die Keilkäfige und Keile während der Relativbewegung von Futterrohr und Kern fest. Wenn das Gewicht des Futterrohrstranges auf die Keile einwirkt, werden. diese dadurch in einen festen Verankerungseingriff mit der Verrohrung C, wie insbesondere in F i g. 2 gezeigt ist, gebracht.In use, the casing hanger is installed in the casing string L and the J-pins 14 are engaged with the short legs 13 of the J7 slots. When the device is pushed down through the tubing C, the pins pushing against the bottom of the short legs 13 push the wedge cage downwards, overcoming the friction of the springs 19a whereby the wedge groups are held out of engagement with the associated cone segments. When the installation depth in the casing C is reached, a slight upward pull on the casing string and a slight turn to the right moves the pins 14 into the long legs 12 of the J-slots, thereby releasing the hanging core for longitudinal movement relative to the wedge cages . The casing string is then lowered and moves the cone segments 30 and 31 into expanding engagement with the associated wedges. The clutch springs 19 hold the wedge cages and wedges firmly during the relative movement of casing and core. When the weight of the casing string is applied to the wedges, will. this thereby into a firm anchoring engagement with the piping C, as in particular in FIG. 2 is brought.

Da zwei Gruppen von versetzt oder auf Lücke stehenden Keilen vorgesehen sind, wird ein im wesentlichen ununterbrochener Ring von Keilberührungsflächen mit im wesentlichen dem gesamten Umfang der Verrohrung C gebildet, Dadurch ist eine ausreichend starke Verankerung des Futterstranges an der Verrohrung gewährleistet, die so den schweren Rohrstrang trägt. Gleichzeitig ergeben die verschiedenen Kanäle 19a, 20 und 21 in den Keilträgerkragen und die Räume 26, 27, 32 und 33 zwischen den Keilen und den Keilkegelsegmenten ausreichend große Durchflußquerschnitte für Strömungsmittel durch das Bohrloch zwischen dem Hänger und der äußeren Verrohrung.Since two groups of offset or gap-spaced wedges are provided, a substantially uninterrupted ring of wedge contact surfaces is formed with substantially the entire circumference of the casing C wearing. At the same time, the various channels 19a, 20 and 21 in the wedge girder collars and the spaces 26, 27, 32 and 33 between the wedges and the wedge cone segments provide sufficiently large flow areas for fluid through the borehole between the hanger and the outer casing.

Zum Lösen des Hängers. ist es nur erforderlich, den Futterstrang ausreichend anzuziehen, um die Stifte 14 in eine Lage gegenüber den. kurzen Schenkeln 13 der J-Schlitze zu bringen. Dadurch werden die Kegelsegmente außer Eingriff mit ihren zugehörigen Keilen gebracht und diese gelöst, -so daß sie sich unter der Vorspannungskraft der Arme 24 zurückbewegen können, welche die Keile von der Verrohrung abziehen. Die Aufwärtsbewegung des Rohrstranges L bringt durch Eingriff der Stifte 14 mit den geneigten Seiten an den oberen Enden der J-Schlitze selbsttätig die Stifte in Berührung mit den oberen Enden der kurzen Schenkel 13. Darauf kann die gesamte Anordnung aus dem Bohrloch gezogen werden.To release the hanger. it is only necessary to tighten the feed string sufficiently to bring the pins 14 into a position opposite the. bring short legs 13 of the J-slots. This disengages and disengages the cone segments from their associated wedges so that they can move back under the biasing force of arms 24 which pull the wedges off the casing. The upward movement of the tubing string L automatically brings the pins into contact with the upper ends of the short legs 13 by engaging the pins 14 with the inclined sides at the upper ends of the J-slots 13. The entire assembly can then be pulled out of the borehole.

Claims

Claims: 1. Pipe casing hanger for fastening pipe strings in boreholes with arranged on a tubular and slidable on the hanger Wedge cage attached wedges, characterized by two stacked one on top of the other Groups of wedge expansion cones (28, 29) and wedges (23, 22), which are offset from one another so that fluid channels between them (26, 27, 32, 33) remain, about half of the annulus area between the casing string (L) and piping (C).

2. casing hanger according to claim 1, characterized by a known connecting device in the form of a J-slot (12,13) and a pin (14).

3. casing hanger according to claim 1 and 2, characterized in that the cage has two vertically spaced wedge girder collars (15,16) which are firmly connected to one another and slidably surround the core, and that each group of spaced-apart wedges (22 , 23) is arranged over a respective collar on the core and is supported on the associated collar with spring arms (24) which prestress the wedges inwardly towards the core, and that the wedge support collars have longitudinal slots (19a, 20) as a connection for the fluid passage channels .

4. casing hanger according to claim 3, characterized by a plurality of narrow elongated connecting links (17), which the upper (15) of the collar from the lower one (16) and which extends vertically through the spaces (27) extend through between the wedges (23) of the lower group. Considered References: U.S. Patent No. 3171491.