EA042787B1 - PIPE BARRIER WITH FITTING CONNECTION - Google Patents
PIPE BARRIER WITH FITTING CONNECTION Download PDFInfo
- Publication number
- EA042787B1 EA042787B1 EA202193195 EA042787B1 EA 042787 B1 EA042787 B1 EA 042787B1 EA 202193195 EA202193195 EA 202193195 EA 042787 B1 EA042787 B1 EA 042787B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- metal sleeve
- ring
- expandable metal
- expandable
- thread
- Prior art date
Links
Description
Настоящее изобретение относится к затрубному барьеру для обеспечения зональной изоляции в затрубном пространстве в скважине между скважинной трубчатой металлической конструкцией и другой скважинной трубчатой металлической конструкцией или стенкой ствола скважины. Изобретение также относится к скважинной системе, содержащей по меньшей мере один затрубный барьер и скважинную трубчатую металлическую конструкцию, часть которой образует трубчатая металлическая часть.The present invention relates to an annulus barrier for providing zonal isolation in an annulus in a wellbore between a downhole tubular metal structure and another downhole tubular metal structure or wellbore wall. The invention also relates to a downhole system comprising at least one annular barrier and a downhole tubular metal structure, part of which forms a tubular metal part.
Затрубные барьеры устанавливаются как часть обсаженной скважины с целью изолирования эксплуатационной зоны от зон с избыточной обводненностью. Некоторые из этих барьеров имеют разжимную металлическую муфту, которая прикреплена к скважинной трубчатой металлической конструкции с помощью сварки или опрессовки. Однако иногда такое крепление оказывается безуспешным, например, в скважинах со значительно меняющимся диаметром ствола, например, при промывках, где разжимная металлическая муфта может нуждаться в разжимании в большей степени, чем та степень, которую способны выдерживать такие соединения без угрозы ухудшения герметизирующей способности.Annular barriers are installed as part of a cased well to isolate the production zone from areas with excess water cut. Some of these barriers have an expandable metal sleeve that is welded or crimped to the downhole tubular metal structure. However, sometimes such fastening is unsuccessful, for example, in wells with a significantly varying borehole diameter, for example, during flushing, where an expandable metal sleeve may need to be expanded to a greater extent than the extent that such connections are able to withstand without compromising sealing ability.
Кроме того, крепление разжимной металлической муфты с помощью сварки или опрессовки требует много времени и усилий, а также их чрезвычайно сложно выполнять на месте.In addition, the fastening of an expandable metal sleeve by welding or crimping requires a lot of time and effort, and is also extremely difficult to perform on site.
Задачей настоящего изобретения является полное или частичное устранение вышеуказанных недостатков и изъянов предшествующего уровня техники. Более конкретно, задача состоит в создании улучшенного затрубного барьера, который легче установить на скважинную трубчатую металлическую конструкцию и/или который способен выдерживать значительное разжимание без угрозы ухудшения герметизирующей способности, особенно в отношении соединения разжимной металлической муфты со скважинной трубчатой металлической конструкцией.The objective of the present invention is the complete or partial elimination of the above disadvantages and shortcomings of the prior art. More specifically, the object is to provide an improved annulus barrier that is easier to install on the downhole tubular metal structure and/or that is capable of withstanding significant expansion without compromising sealing capability, especially in relation to connecting the expandable metal sleeve to the downhole tubular metal structure.
Вышеупомянутые задачи, а также многочисленные другие задачи, преимущества и признаки, очевидные из нижеследующего описания, выполнены в решении согласно настоящему изобретению с помощью затрубного барьера для обеспечения зональной изоляции в затрубном пространстве в скважине между скважинной трубчатой металлической конструкцией и другой скважинной трубчатой металлической конструкцией или стенкой ствола скважины, содержащего:The above objects, as well as numerous other objects, advantages, and features evident from the following description, are accomplished in the solution of the present invention by using an annulus barrier to provide zonal isolation in the annulus in a wellbore between a downhole tubular metalwork and another downhole tubular metalwork or wall. wellbore containing:
трубчатую металлическую часть с внешней поверхностью части, предназначенную для установки как часть скважинной трубчатой металлической конструкции;a tubular metal part with an outer surface of the part, designed to be installed as part of a downhole tubular metal structure;
разжимную металлическую муфту, окружающую трубчатую металлическую часть с образованием разжимного пространства между ними, причем разжимная металлическая муфта выполнена с возможностью разжимания в скважине от первого внешнего диаметра до второго внешнего диаметра, чтобы упираться в скважинную трубчатую металлическую конструкцию или стенку ствола скважины, причем разжимная металлическая муфта имеет первый конец, второй конец, внешнюю поверхность и продольное удлинение, причем первый конец разжимной металлической муфты соединен с трубчатой металлической частью посредством врезного соединения, содержащего:an expandable metal sleeve surrounding the tubular metal part to form an expandable space between them, wherein the expandable metal sleeve is configured to expand in the borehole from the first outer diameter to the second outer diameter to abut against the downhole tubular metal structure or wellbore wall, the expandable metal sleeve has a first end, a second end, an outer surface and a longitudinal extension, wherein the first end of the expandable metal sleeve is connected to the tubular metal part by means of a mortise joint comprising:
врезное кольцо, содержащее внешнюю кольцевую поверхность, имеющую наклонную поверхность, и внутреннюю кольцевую поверхность, имеющую первую режущую кромку, выполненную с возможностью врезания во внешнюю поверхность части; и соединительное кольцо со второй частью механического соединения, входящей в зацепление с первой частью механического соединения разжимной металлической муфты, когда наклонная поверхность скользит по конической поверхности разжимной металлической муфты для вдавливания первой режущей кромки во внешнюю поверхность части с прикреплением разжимной металлической муфты к трубчатой металлической части.a cutting ring comprising an outer annular surface having an inclined surface and an inner annular surface having a first cutting edge configured to cut into the outer surface of the part; and a connecting ring with the second part of the mechanical connection engaging with the first part of the mechanical connection of the expandable metal sleeve, when the inclined surface slides along the conical surface of the expandable metal sleeve to press the first cutting edge into the outer surface of the part, while attaching the expandable metal sleeve to the tubular metal part.
Кроме того, первая часть механического соединения разжимной металлической муфты может представлять собой резьбу, и вторая часть механического соединения соединительного кольца может представлять собой резьбу, входящую в зацепление с резьбой разжимной металлической муфты.In addition, the first part of the mechanical connection of the expandable metal sleeve may be a thread, and the second part of the mechanical connection of the connecting ring may be a thread engaged with the thread of the expandable metal sleeve.
Кроме того, резьба разжимной металлической муфты может представлять собой внутреннюю резьбу, а резьба соединительного кольца может представлять собой внешнюю резьбу, или резьба разжимной металлической муфты может представлять собой внешнюю резьбу, а резьба соединительного кольца может представлять собой внутреннюю резьбу.In addition, the thread of the expandable metal sleeve may be an internal thread and the thread of the connecting ring may be an external thread, or the thread of the expandable metal sleeve may be an external thread and the thread of the connecting ring may be an internal thread.
Кроме того, врезное кольцо может содержать вторую режущую кромку, выполненную с возможностью врезания во внешнюю поверхность части.In addition, the cutting ring may include a second cutting edge configured to cut into the outer surface of the part.
Дополнительно, первая часть механического соединения разжимной металлической муфты может представлять собой выемку, а вторая часть механического соединения соединительного кольца может представлять собой выступающий элемент, входящий в зацепление с выемкой разжимной металлической муфты с образованием механического соединения.Additionally, the first part of the mechanical connection of the expandable metal sleeve may be a recess, and the second part of the mechanical connection of the connecting ring may be a projecting element engaged with the recess of the expandable metal sleeve to form a mechanical connection.
Дополнительно, врезное кольцо может иметь вторую наклонную поверхность, упирающуюся во вторую коническую поверхность соединительного кольца.Additionally, the cutting ring may have a second inclined surface abutting against the second conical surface of the connection ring.
Также, наклонная поверхность врезного кольца может быть обращена к внутренней резьбе.Also, the sloping surface of the cutting ring may face the female thread.
Кроме того, врезное соединение может дополнительно содержать манжету, расположенную между врезным кольцом и разжимной металлической муфтой или соединительным кольцом.In addition, the mortise connection may further comprise a cuff located between the mortise ring and the expandable metal sleeve or connecting ring.
Дополнительно, коническая поверхность, по которой скользит наклонная поверхность врезного кольца, вместо того, чтобы располагаться на разжимной металлической муфте, может быть расположенаAdditionally, the tapered surface on which the sloping surface of the cutting ring slides, instead of being located on the expandable metal sleeve, can be located
- 1 042787 на манжете.- 1 042787 on the cuff.
Врезное соединение может дополнительно содержать по меньшей мере один уплотнительный элемент для обеспечения уплотнения между разжимной металлической муфтой и трубчатой металлической частью.The mortise connection may further comprise at least one sealing element to provide a seal between the expandable metal sleeve and the tubular metal part.
Кроме того, соединительное кольцо может иметь первый конец, упирающийся во врезное кольцо, и второй конец, имеющий зацепляющий элемент для зацепления с установочным инструментом для того, чтобы вращать соединительное кольцо с перемещением в осевом направлении, чтобы обеспечить вхождение врезного кольца в зацепление с трубчатой металлической частью.In addition, the connecting ring may have a first end abutting against the cutting ring and a second end having an engaging member for engagement with a setting tool to rotate the connecting ring in an axial direction to cause the cutting ring to engage the tubular metal part.
Также, зацепляющий элемент может быть концом в форме гайки.Also, the engagement member may be a nut-shaped end.
Дополнительно, разжимная металлическая муфта может состоять из нескольких муфтовых частей, сваренных или отформованных вместе.Additionally, the expandable metal sleeve may be comprised of several sleeve pieces welded or molded together.
Кроме того, первая часть механического соединения разжимной металлической муфты может быть расположена на расстоянии от внешней поверхности части с образованием кольцевой полости, в которой расположены врезное кольцо и часть соединительного кольца.In addition, the first part of the mechanical connection of the expandable metal sleeve can be located at a distance from the outer surface of the part to form an annular cavity in which the cutting ring and part of the connecting ring are located.
Дополнительно, вторая часть механического соединения соединительного кольца может быть расположена на расстоянии от внешней поверхности части с образованием кольцевой полости, в которой расположены врезное кольцо и часть соединительного кольца.Additionally, the second part of the mechanical connection of the connecting ring can be located at a distance from the outer surface of the part to form an annular cavity in which the cutting ring and part of the connecting ring are located.
Кроме того, резьба соединительного кольца может быть расположена на расстоянии от внешней поверхности части с образованием кольцевой полости, в которой расположены врезное кольцо и часть разжимной металлической муфты.In addition, the thread of the connecting ring can be located at a distance from the outer surface of the part to form an annular cavity in which the cutting ring and part of the expandable metal sleeve are located.
Дополнительно, каждый конец разжимной металлической муфты может быть соединен с трубчатой металлической частью посредством врезного соединения.Additionally, each end of the expandable metal sleeve may be connected to the tubular metal part by means of a mortise connection.
Кроме того, врезное кольцо может иметь первую концевую часть, обращенную к соединительному кольцу, и вторую концевую часть, обращенную к разжимной металлической муфте, причем вторая концевая часть имеет уменьшенную толщину по отношению к первой концевой части.In addition, the cutting ring may have a first end portion facing the connecting ring and a second end portion facing the expandable metal sleeve, the second end portion having a reduced thickness relative to the first end portion.
Также, соединительное кольцо и врезное кольцо могут быть выполнены из металла.Also, the connecting ring and cutting ring can be made of metal.
Дополнительно, манжета может быть частично покрыта уплотнительным материалом, таким как эластомер.Additionally, the cuff may be partially covered with a sealing material such as an elastomer.
Кроме того, трубчатая металлическая часть может иметь разжимное отверстие для пропускания текучей среды в пространство для разжимания разжимной металлической муфты.In addition, the tubular metal part may have an expansion hole for passing fluid into the expansion space of the expansion metal sleeve.
Кроме того, затрубный барьер может дополнительно содержать клапанный блок, сообщающийся по текучей среде с разжимным отверстием для управления потоком текучей среды в пространство.In addition, the annulus barrier may further comprise a valve block in fluid communication with the expander opening to control the flow of fluid into the space.
Наконец, настоящее изобретение относится к скважинной системе, содержащей по меньшей мере один затрубный барьер и скважинную трубчатую металлическую конструкцию, часть которой образует трубчатая металлическая часть.Finally, the present invention relates to a downhole system comprising at least one annular barrier and a downhole tubular metal structure, part of which forms a tubular metal part.
Изобретение и его многочисленные преимущества будут описаны более подробно ниже со ссылкой на прилагаемые схематические чертежи, на которых для целей иллюстрации показаны некоторые не ограничивающие варианты осуществления, и на которых:The invention and its many advantages will be described in more detail below with reference to the accompanying schematic drawings, in which, for purposes of illustration, some non-limiting embodiments are shown, and in which:
на фиг. 1 показан вид в разрезе затрубного барьера, имеющего врезное соединение на одном конце разжимной металлической муфты;in fig. 1 is a sectional view of an annular barrier having a mortise connection at one end of an expandable metal sleeve;
на фиг. 2 показан увеличенный вид в разрезе врезного соединения затрубного барьера;in fig. 2 is an enlarged sectional view of an annular barrier mortise;
на фиг. 3А показан увеличенный вид в разрезе другого врезного соединения в его несоединенном положении;in fig. 3A is an enlarged sectional view of another mortise joint in its unconnected position;
на фиг. 3В показан увеличенный вид в разрезе врезного соединения с фиг. 3А, в его соединенном положении, когда разжимная металлическая муфта прикреплена к скважинной трубчатой металлической конструкции;in fig. 3B is an enlarged sectional view of the mortise joint of FIG. 3A in its connected position when the expandable metal sleeve is attached to the downhole tubular metal structure;
на фиг. 4А показан увеличенный вид в разрезе другого врезного соединения, имеющего манжету;in fig. 4A is an enlarged sectional view of another mortise joint having a collar;
на фиг. 4В показан увеличенный вид в разрезе врезного соединения с фиг. 4А в его соединенном положении;in fig. 4B is an enlarged sectional view of the mortise joint of FIG. 4A in its connected position;
на фиг. 5 показан увеличенный вид в разрезе другого врезного соединения в его соединенном положении;in fig. 5 is an enlarged sectional view of another mortise joint in its connected position;
на фиг. 6 показан увеличенный вид в разрезе другого врезного соединения в его несоединенном положении;in fig. 6 is an enlarged sectional view of another mortise connection in its unconnected position;
на фиг. 7А показан увеличенный вид в разрезе другого врезного соединения в его несоединенном положении;in fig. 7A is an enlarged sectional view of another mortise joint in its unconnected position;
на фиг. 7В показан увеличенный вид в разрезе врезного соединения с фиг. 7А в его соединенном положении.in fig. 7B is an enlarged sectional view of the mortise joint of FIG. 7A in its connected position.
Все чертежи являются очень схематичными и не обязательно выполнены в масштабе, причем они показывают только те детали, которые необходимы для пояснения изобретения, при этом другие детали не показаны или просто подразумеваются.All drawings are very schematic and not necessarily drawn to scale, and they show only those details necessary to explain the invention, while other details are not shown or are simply implied.
На фиг. 1 показан затрубный барьер 1 для обеспечения зональной изоляции в затрубном пространстве 2 в скважине между скважинной трубчатой металлической конструкцией 3 и другой скважиннойIn FIG. 1 shows an annulus barrier 1 for providing zonal isolation in an annulus 2 in a wellbore between a downhole tubular metal structure 3 and another downhole
- 2 042787 трубчатой металлической конструкцией или стенкой 5 ствола 4 скважины. Затрубный барьер содержит трубчатую металлическую часть 7, которая установлена как часть скважинной трубчатой металлической конструкции оборудования для заканчивания скважины в нефтяной или газовой скважине. Трубчатая металлическая часть 7 имеет внешнюю поверхность 6 части, образующую часть внешней поверхности скважинной трубчатой металлической конструкции по меньшей мере частично обсаженной скважины. Затрубный барьер содержит разжимную металлическую муфту 8, окружающую трубчатую металлическую часть, с образованием разжимного пространства 9 между разжимной металлической муфтой и трубчатой металлической частью. Разжимная металлическая муфта 8 выполнена с возможностью разжимания в стволе скважины от первого внешнего диаметра D1 до второго внешнего диаметра D2, чтобы упираться в скважинную трубчатую металлическую конструкцию 3 или стенку ствола скважины, как показано на фиг. 1. Разжимная металлическая муфта 8 имеет первый конец 11, второй конец 12, внешнюю поверхность 10 и продольное удлинение L. Как показано на фиг. 2, первый конец разжимной металлической муфты имеет первую часть 54А механического соединения 54, представляющую собой резьбу 31. Первый конец разжимной металлической муфты соединен с трубчатой металлической частью посредством врезного соединения 14. Врезное соединение 14 содержит врезное кольцо 21, содержащее внешнюю кольцевую поверхность 22, имеющую наклонную поверхность 23, и внутреннюю кольцевую поверхность 24, имеющую первую режущую кромку 25, выполненную с возможностью врезания во внешнюю поверхность части трубчатой металлической части. Врезное соединение 14 дополнительно содержит соединительное кольцо 26 со второй частью 54В механического соединения 54, представляющей собой резьбу 32, входящую в зацепление с резьбой разжимной металлической муфты, так что при вращении соединительного кольца наклонная поверхность 23 скользит по конической поверхности 27 разжимной металлической муфты, вдавливая первую режущую кромку во внешнюю поверхность части, с прикреплением разжимной металлической муфты 8 к трубчатой металлической части 7.- 2 042787 tubular metal structure or wall 5 of the wellbore 4. The annulus barrier comprises a tubular metal part 7 which is installed as part of a downhole tubular metal structure of a well completion equipment in an oil or gas well. The tubular metal part 7 has an outer surface 6 of the part forming part of the outer surface of the downhole tubular metal structure of the at least partially cased well. The annular barrier comprises an expandable metal sleeve 8 surrounding the tubular metal part to form an expandable space 9 between the expandable metal sleeve and the tubular metal part. Expandable metal sleeve 8 is configured to expand in the wellbore from a first outer diameter D1 to a second outer diameter D2 to abut against the downhole tubular metal structure 3 or the wellbore wall as shown in FIG. 1. Expandable metal sleeve 8 has a first end 11, a second end 12, an outer surface 10, and a longitudinal extension L. As shown in FIG. 2, the first end of the expandable metal sleeve has a first part 54A of the mechanical connection 54, which is a thread 31. The first end of the expandable metal sleeve is connected to the tubular metal part by a mortise connection 14. an inclined surface 23, and an inner annular surface 24 having a first cutting edge 25 configured to cut into the outer surface of a part of the tubular metal part. The mortise connection 14 additionally contains a connecting ring 26 with the second part 54B of the mechanical connection 54, which is a thread 32 that engages with the thread of the expandable metal sleeve, so that when the connecting ring rotates, the inclined surface 23 slides along the conical surface 27 of the expandable metal sleeve, pressing the first cutting edge into the outer surface of the part, with the expansion metal sleeve 8 attached to the tubular metal part 7.
Путем вдавливания врезного кольца во внешнюю поверхность части трубчатой металлической части разжимная металлическая муфта прикрепляется к трубчатой металлической части простым способом, который не изменяет свойств материала, как это наблюдается в предшествующем уровне техники в отношении сварки или обжима. Кроме того, крепление легче воспроизвести, чем сварку. Кроме того, врезное соединение значительно дешевле использовать для крепления разжимной металлической муфты к трубчатой металлической части, поскольку это решение требует меньше времени, чем сварка. Врезное соединение прикрепляет разжимную металлическую муфту к трубчатой металлической части, используя резьбовое соединение к разжимной металлической муфте, и вращая соединительное кольцо, так что врез, то есть врезное кольцо 21, принудительно прижимается и/или врезается во внешнюю поверхность части трубчатой металлической части.By pressing the cutting ring into the outer surface of the tubular metal part part, the expandable metal sleeve is attached to the tubular metal part in a simple manner that does not change the material properties as seen in the prior art with respect to welding or crimping. In addition, fastening is easier to reproduce than welding. In addition, a mortise connection is much cheaper to use for attaching an expandable metal sleeve to a tubular metal part, since this solution requires less time than welding. The mortise joint attaches the expandable metal sleeve to the tubular metal part by using a threaded connection to the expandable metal sleeve and rotating the connecting ring so that the mortise, i.e. the cutting ring 21, is forcibly pressed and/or cut into the outer surface of the tubular metal part.
Врезное соединение обеспечивает очень простой способ крепления разжимной металлической муфты к трубчатой металлической части, и соединение может быть выполнено на месте, то есть на буровой установке или платформе.The mortise connection provides a very simple method of attaching an expandable metal sleeve to a tubular metal part, and the connection can be made in situ, i.e., on a drilling rig or platform.
Режущая кромка врезного кольца 21 вдавливается в трубчатую металлическую часть 7 и, таким образом, обеспечивает уплотнение металл-металл между трубчатой металлической частью и разжимной металлической муфтой посредством резьбового соединения между соединительным кольцом и разжимной металлической муфтой. Таким образом, отпадает необходимость в уплотнительном элементе, а врезное соединение предусматривает затрубный барьер, способный выдерживать высокие температуры. Кроме того, врезное соединение может выдерживать большее радиальное разжимание, чем, например, сварное соединение.The cutting edge of the cutting ring 21 is pressed into the tubular metal part 7 and thus provides a metal-to-metal seal between the tubular metal part and the expandable metal sleeve by means of a threaded connection between the connecting ring and the expandable metal sleeve. Thus, the need for a sealing element is eliminated, and the mortise connection provides an annular barrier capable of withstanding high temperatures. In addition, a mortise joint can withstand greater radial expansion than, for example, a welded joint.
Резьба разжимной металлической муфты может быть внутренней резьбой, как показано на фиг. 1-5, или внешней резьбой, как показано на фиг. 6. Как показано на фиг. 1-5, резьба разжимной металлической муфты представляет собой внутреннюю резьбу, входящую в зацепление с резьбой соединительного кольца, которая является внешней резьбой, обеспечивая тем самым механическое соединение 54.The thread of the expandable metal sleeve may be an internal thread, as shown in FIG. 1-5 or external thread as shown in FIG. 6. As shown in FIG. 1-5, the thread of the expandable metal sleeve is an internal thread that engages with the thread of the connecting ring, which is an external thread, thereby providing a mechanical connection 54.
Как показано на фиг. 7А и 7В, первая часть механического соединения 54 разжимной металлической муфты 8 представляет собой выемку 55, а вторая часть механического соединения 54 соединительного кольца 26 представляет собой выступающий элемент 56, входящий в зацепление с выемкой 55 разжимной металлической муфты. Как показано на фиг. 7А, врезное соединение 14 находится в неактивном состоянии, когда режущая кромка 25 не входит в зацепление с трубчатой металлической частью 7, а как показано на фиг. 7В, режущая кромка 25 входит в зацепление с внешней поверхностью 6 части трубчатой металлической части. Соединительное кольцо 26 продвигается в осевом направлении вдоль осевой протяженности L (показана на фиг. 1) затрубного барьера 1, толкая врезное кольцо 21 в осевом направлении, так что наклонная поверхность режущей кромки 25 скользит по конической поверхности разжимной металлической муфты 8 до тех пор, пока выступающий элемент 56 не окажется напротив выемки 55, в которую он выступает для крепления соединительного кольца 26 по отношению к разжимной металлической муфте 8. Разжимная металлическая муфта 8 имеет концевую часть 57, прикрепленную к остальной части разжимной металлической муфты 8 с помощью зацепляющейся резьбы 58, 59. Соединительное кольцо может быть введено в зацепление с разжимной металлической муфтой с помощью гидравлики или аналогичных средств.As shown in FIG. 7A and 7B, the first part of the mechanical connection 54 of the expandable metal sleeve 8 is a recess 55, and the second part of the mechanical connection 54 of the connecting ring 26 is a protrusion 56 engaging with the recess 55 of the expandable metal sleeve. As shown in FIG. 7A, the mortise connection 14 is in an inactive state when the cutting edge 25 is not engaged with the tubular metal part 7, and as shown in FIG. 7B, the cutting edge 25 engages the outer surface 6 of the tubular metal part. The connecting ring 26 advances in the axial direction along the axial extent L (shown in Fig. 1) of the annular barrier 1, pushing the cutting ring 21 in the axial direction, so that the inclined surface of the cutting edge 25 slides along the conical surface of the expandable metal sleeve 8 until the protruding element 56 will not be opposite the recess 55 into which it protrudes for fastening the connecting ring 26 with respect to the expandable metal sleeve 8. The expandable metal sleeve 8 has an end part 57 attached to the rest of the expandable metal sleeve 8 by means of an engaging thread 58, 59 The coupling ring may be engaged with the expandable metal sleeve by hydraulic or similar means.
- 3 042787- 3 042787
Таким образом, механическое соединение 54 разжимной металлической муфты является первой частью 54А механического соединения между разжимной металлической муфтой и соединительным кольцом 26, а механическое соединение 54 соединительного кольца является второй частью 54В механического соединения 54.Thus, the mechanical connection 54 of the expandable metal sleeve is the first part 54A of the mechanical connection between the expandable metal sleeve and the connecting ring 26, and the mechanical connection 54 of the connecting ring is the second part 54B of the mechanical connection 54.
Как показано на фиг. 2, врезное кольцо 21 имеет первую концевую часть 51, обращенную к соединительному кольцу 26, и вторую концевую часть 52, обращенную к разжимной металлической муфте. Вторая концевая часть 52 имеет меньшую толщину по сравнению с первой концевой частью 51. Врезное кольцо 21 содержит первую режущую кромку для врезания во внешнюю поверхность части трубчатой металлической части при прижатии, конической поверхностью 27 разжимной металлической муфты, второй концевой части 52 врезного кольца 21 в радиальном направлении внутрь при вращении соединительного кольца. Соединительное кольцо 26 имеет первый конец 41, упирающийся в первую концевую часть 51 врезного кольца 21, и второй конец 42, имеющий зацепляющий элемент 43 для зацепления с установочным инструментом для вращения соединительного кольца, которое, таким образом, перемещается в осевом направлении, чтобы заставить режущую кромку 25 врезного кольца входить в зацепление с трубчатой металлической частью. Зацепляющий элемент 43 представляет собой отверстие для зацепления с охватываемой частью установочного инструмента (не показано). Как показано на фиг. 3А, зацепляющий элемент представляет собой конец в форме гайки второго конца, так что установочный инструмент может зацепляться вокруг конца в форме гайки.As shown in FIG. 2, the cutting ring 21 has a first end portion 51 facing the connecting ring 26 and a second end portion 52 facing the expandable metal sleeve. The second end part 52 has a smaller thickness compared to the first end part 51. The cutting ring 21 contains the first cutting edge for cutting into the outer surface of the part of the tubular metal part when pressed, the conical surface 27 of the expanding metal sleeve, the second end part 52 of the cutting ring 21 in the radial direction inward when rotating the connecting ring. The connecting ring 26 has a first end 41 abutting the first end portion 51 of the cutting ring 21 and a second end 42 having an engaging member 43 for engaging with a setting tool for rotating the connecting ring, which thus moves in the axial direction to force the cutting edge 25 of the cutting ring to engage with the tubular metal part. The engaging member 43 is a hole for engaging with the male part of the setting tool (not shown). As shown in FIG. 3A, the engaging member is a nut-shaped end of the second end so that the setting tool can be engaged around the nut-shaped end.
Как показано на фиг. 2, первый конец разжимной металлической муфты имеет большую толщину, чем промежуточная часть 61 разжимной металлической муфты, которая является частью между первым концом и вторым концом разжимной металлической муфты. Хотя это не показано, каждый конец разжимной металлической муфты соединен с трубчатой металлической частью посредством врезного соединения. Таким образом, второй конец разжимной металлической муфты закрепляется так же, как и первый конец, а именно с помощью врезного соединения 14. Врезное кольцо 21 расположено в кольцевой полости 45, образованной между первым концом 11 разжимной металлической муфты 8 и внешней поверхностью 6 части, и закрывается первым концом 41 соединительного кольца 26. Таким образом, резьба разжимной металлической муфты расположена на расстоянии d от внешней поверхности части с образованием кольцевой полости 45, в которой расположены врезное кольцо и часть соединительного кольца. Однако в другом решении первый конец разжимной металлической муфты может быть прикреплен посредством врезного соединения, а второй конец разжимной металлической муфты может быть прикреплен другим способом или выполнен в виде скользящего конца, который скользит относительно трубчатой металлической части.As shown in FIG. 2, the first end of the expandable metal sleeve is thicker than the intermediate part 61 of the expandable metal sleeve, which is the part between the first end and the second end of the expandable metal sleeve. Although not shown, each end of the expandable metal sleeve is connected to the tubular metal part by a mortise connection. Thus, the second end of the expandable metal sleeve is fixed in the same way as the first end, namely by means of a mortise connection 14. The cutting ring 21 is located in the annular cavity 45 formed between the first end 11 of the expandable metal sleeve 8 and the outer surface 6 of the part, and is closed by the first end 41 of the connecting ring 26. Thus, the thread of the expandable metal sleeve is located at a distance d from the outer surface of the part to form an annular cavity 45 in which the cutting ring and part of the connecting ring are located. However, in another solution, the first end of the expandable metal sleeve may be attached by means of a mortise connection, and the second end of the expandable metal sleeve may be attached in a different way or made as a sliding end that slides relative to the tubular metal part.
Как показано на фиг. 3А и 3В, врезное кольцо 21 содержит как первую режущую кромку 25, так и вторую режущую кромку 28, выполненные с возможностью врезания во внешнюю поверхность части, а врезное кольцо имеет вторую наклонную поверхность 29, упирающуюся во вторую коническую поверхность 33 соединительного кольца 26. Наклонная поверхность 23 врезного кольца 21 обращена к внутренней резьбе разжимной металлической муфты 8. Как показано на фиг. 3А, врезное соединение 14 не было активировано, и разжимная металлическая муфта 8 не была прикреплена к трубчатой металлической части 7. Как показано на фиг. 3В, врезное соединение 14 активировано, и соединительное кольцо 21 повернуто для зацепления режущих кромок 25, 28 на внешней поверхности части. Когда соединительное кольцо вращается и перемещается, вторая коническая поверхность 33 нажимает на вторую наклонную поверхность 29, так что врезное кольцо 21 изгибается, образуя кривизну 53, так что режущие кромки 25, 28 испытывают большую радиальную силу, чем если бы кривизна отсутствовала, что облегчает врезание режущих кромок в трубчатую металлическую часть. Благодаря тому, что вторая коническая поверхность 33 прижимается ко второй наклонной поверхности 29, во врезном кольце 21 создается сила пружины, улучшающая крепление, обеспечиваемое врезным соединением 14. Когда разжимная металлическая муфта 8 подвергается сильному радиальному разжиманию, сила пружины будет толкать и удерживать режущую кромку в зацеплении с трубчатой металлической частью. Таким образом, собственная сила пружины в некоторой степени ослабляется во время разжимания, поскольку в полости 45 остается больше места из-за акта разжимания, тянущего концы разжимной металлической муфты.As shown in FIG. 3A and 3B, the cutting ring 21 includes both a first cutting edge 25 and a second cutting edge 28 configured to cut into the outer surface of the part, and the cutting ring has a second inclined surface 29 abutting the second conical surface 33 of the connecting ring 26. The inclined the surface 23 of the cutting ring 21 faces the internal thread of the expandable metal sleeve 8. As shown in FIG. 3A, the mortise connection 14 was not activated and the expandable metal sleeve 8 was not attached to the tubular metal part 7. As shown in FIG. 3B, the mortise connection 14 is activated and the connecting ring 21 is rotated to engage the cutting edges 25, 28 on the outer surface of the part. As the connecting ring rotates and moves, the second tapered surface 33 presses against the second inclined surface 29 so that the cutting ring 21 flexes to form a curvature 53 so that the cutting edges 25, 28 experience more radial force than if there was no curvature, which facilitates cutting. cutting edges into a tubular metal part. Due to the fact that the second conical surface 33 is pressed against the second inclined surface 29, a spring force is generated in the cutting ring 21, which improves the fastening provided by the cutting connection 14. When the expandable metal sleeve 8 is subjected to a strong radial expansion, the spring force will push and hold the cutting edge in engagement with a tubular metal part. Thus, the spring's own force is somewhat weakened during expansion, as more space is left in cavity 45 due to the expansion act pulling on the ends of the expandable metal sleeve.
Как показано на фиг. 4А и 4В, врезное соединение 14 дополнительно содержит манжету 34, расположенную между врезным кольцом 21 и соединительным кольцом 26. Как показано на фиг. 4А, врезное соединение 14 находится в неактивном состоянии, а на фиг. 4В врезное соединение 14 активировано и прикрепляет разжимную металлическую муфту 8 к трубчатой металлической части 7. Соединительное кольцо 26 было перемещено с фиг. 4А к фиг. 4В, а манжета 34 была сжата и переместила врезное кольцо 21 в зацепление с внешней поверхностью 6 части трубчатой металлической части, поскольку врезное кольцо было зажато между разжимной металлической муфтой и трубчатой металлической частью, и режущая кромка 25 врезается во внешнюю поверхность 6 части, как показано на фиг. 4В.As shown in FIG. 4A and 4B, the mortise joint 14 further comprises a collar 34 located between the mortise ring 21 and the connecting ring 26. As shown in FIG. 4A, the mortise connection 14 is in an inactive state, and in FIG. 4B, the mortise connection 14 is activated and attaches the expandable metal sleeve 8 to the tubular metal part 7. The connecting ring 26 has been moved from FIG. 4A to FIG. 4B, and the collar 34 has been compressed and moved the cutting ring 21 into engagement with the outer surface 6 of the tubular metal part, since the cutting ring has been clamped between the expandable metal sleeve and the tubular metal part, and the cutting edge 25 cuts into the outer surface 6 of the part as shown. in fig. 4B.
Как показано на фиг. 5, врезное соединение 14 дополнительно содержит манжету 34, расположенную между врезным кольцом 21 и разжимной металлической муфтой 8. Чтобы обеспечить лучшее уплотнение между ними, врезное соединение дополнительно содержит уплотнительный элемент 36, 36В для обеспечения уплотнения между разжимной металлической муфтой 8 и трубчатой металлической чаAs shown in FIG. 5, the mortise connection 14 further comprises a collar 34 located between the cutting ring 21 and the expandable metal sleeve 8. To provide a better seal between them, the mortise connection further comprises a sealing element 36, 36B to provide a seal between the expandable metal sleeve 8 and the tubular metal cup.
- 4 042787 стью 7. Как показано на фиг. 5, врезное соединение было активировано, и режущая кромка 25 врезного кольца 21 входит в зацепление с внешней поверхностью 6 части. Во время активации, когда режущая кромка 25 врезного кольца 21 вдавливается в трубчатую металлическую часть, врезное кольцо перемещается и тем самым перемещает манжету 34, в результате чего уплотнительный элемент вдавливается в полость между трубчатой металлической частью и разжимной металлической муфтой, таким образом обеспечивая лучшее уплотнение между ними. Как показано на фиг. 5, манжета частично покрыта уплотнительным материалом, таким как эластомер. Манжета также покрыта уплотнительным материалом на лицевой стороне, обращенной к разжимной металлической муфте, которая образует вторую часть 36В уплотнительного элемента.- 4 042787 7. As shown in FIG. 5, the mortise connection has been activated and the cutting edge 25 of the mortise ring 21 engages the outer surface 6 of the part. During activation, when the cutting edge 25 of the cutting ring 21 is pressed into the tubular metal part, the cutting ring moves and thereby moves the collar 34, whereby the sealing member is pressed into the cavity between the tubular metal part and the expandable metal sleeve, thus providing a better seal between them. As shown in FIG. 5, the collar is partially covered with a sealing material such as an elastomer. The cuff is also covered with a sealing material on the front side facing the expandable metal sleeve which forms the second part 36B of the sealing element.
Соединительное кольцо 26 может также перемещаться с внешней стороны конца разжимной металлической муфты, как показано на фиг. 6. Резьба разжимной металлической муфты представляет собой внешнюю резьбу, а резьба соединительного кольца представляет собой внутреннюю резьбу, входящую в зацепление с внешней резьбой при вращении соединительного кольца. При вращении соединительного кольца наклонная поверхность 23 скользит по конической поверхности разжимной металлической муфты 8, прижимая первую режущую кромку 25 к внешней поверхности 6 части с прикреплением разжимной металлической муфты 8 к трубчатой металлической части 7. Резьба соединительного кольца 26 расположена на расстоянии d от внешней поверхности 6 части с образованием кольцевой полости 45, в которой расположены врезное кольцо 21 и часть разжимной металлической муфты.The coupling ring 26 can also move outside the end of the expandable metal sleeve, as shown in FIG. 6. The thread of the expandable metal sleeve is an external thread, and the thread of the connecting ring is an internal thread that engages with the external thread when the connecting ring is rotated. When the connecting ring rotates, the inclined surface 23 slides along the conical surface of the expanding metal sleeve 8, pressing the first cutting edge 25 against the outer surface 6 of the part with the expanding metal sleeve 8 attached to the tubular metal part 7. The thread of the connecting ring 26 is located at a distance d from the outer surface 6 parts with the formation of an annular cavity 45, in which the cutting ring 21 and part of the expanding metal coupling are located.
На фиг. 1 показана скважинная система 100, содержащая затрубный барьер 1, образующий часть скважинной трубчатой металлической конструкции 3. Трубчатая металлическая часть 7 затрубного барьера имеет разжимное отверстие 46 для впуска текучей среды в разжимное пространство 9 для разжимания разжимной металлической муфты. Соединительное кольцо 26 и врезное кольцо 21 выполнены из металла. Затрубный барьер дополнительно содержит клапанный блок 47, сообщающийся по текучей среде с разжимным отверстием 46 для управления потоком текучей среды в разжимное пространство. Клапанный блок может быть выполнен с возможностью предотвращать сообщение по текучей среде со скважинной трубчатой металлической конструкцией 3 после того, как произошло разжимание. Клапанный блок может быть выполнен с возможностью во втором положении выравнивать давление в кольцевом пространстве, то есть в одной из зон на одной или обеих сторонах разжатого затрубного барьера, с давлением в разжимном пространстве 9, чтобы предотвратить сминание разжимной металлической муфты 8, если внешнее давление увеличивает давление в разжимном пространстве.In FIG. 1 shows a downhole system 100 comprising an annular barrier 1 forming part of a downhole tubular metal structure 3. The tubular metal part 7 of the annulus barrier has an expander opening 46 for admitting fluid into the expander space 9 to expand the expandable metal sleeve. The connecting ring 26 and the cutting ring 21 are made of metal. The annular barrier further comprises a valve block 47 in fluid communication with the expansion port 46 to control the flow of fluid into the expansion space. The valve block may be configured to prevent fluid communication with the downhole tubular metal structure 3 after expansion has occurred. The valve block can be configured in the second position to equalize the pressure in the annulus, that is, in one of the zones on one or both sides of the expanded annulus barrier, with the pressure in the expandable space 9 in order to prevent the expanding metal sleeve 8 from collapsing if the external pressure increases pressure in the expansion space.
Под текучей средой или скважинной текучей средой понимается любой тип текучей среды, которая может присутствовать в нефтяной или газовой скважине, например, природный газ, нефть, буровой раствор, сырая нефть, вода и так далее. Под газом подразумевается любой тип газовой смеси, присутствующей в скважине, законченной или не закрепленной обсадными трубами, а под нефтью подразумевается любой тип нефтяной смеси, например, сырая нефть, нефтесодержащая текучая среда и т.д. Таким образом, в состав газа, нефти и воды могут входить другие элементы или вещества, которые не являются газом, нефтью и/или водой, соответственно.By fluid or well fluid is meant any type of fluid that may be present in an oil or gas well, such as natural gas, oil, drilling fluid, crude oil, water, and so on. Gas refers to any type of gas mixture present in a well, whether completed or uncased, and oil refers to any type of oil mixture, such as crude oil, oily fluid, etc. Thus, the composition of gas, oil and water may include other elements or substances that are not gas, oil and/or water, respectively.
Под обсадной колонной или скважинной трубчатой металлической конструкцией подразумевается любой вид трубы, трубчатого элемента, трубопровода, хвостовика, колонны труб и т.д., используемых в скважине при добыче нефти или природного газа.By casing or downhole tubular metal structure is meant any kind of pipe, tubular, pipeline, liner, tubing string, etc. used in a well in the production of oil or natural gas.
В том случае, когда невозможно полностью погрузить инструмент в обсадную колонну, для проталкивания инструмента до нужного положения в скважине может быть использован скважинный трактор. Скважинный трактор может иметь выдвигаемые рычаги, имеющие колеса, причем колеса входят в контакт с внутренней поверхностью обсадной колонны для продвижения трактора и инструмента вперед в скважине. Скважинный трактор представляет собой любой вид приводного инструмента, способного толкать или тянуть инструменты в скважине, например, Well Tractor®.In the event that it is not possible to fully insert the tool into the casing string, a downhole tractor may be used to push the tool to the desired position in the hole. The downhole tractor may have retractable arms having wheels, the wheels engaging the inside surface of the casing to propel the tractor and tool forward in the well. A downhole tractor is any type of powered tool capable of pushing or pulling tools downhole, such as the Well Tractor®.
Хотя изобретение описано выше в связи с предпочтительными вариантами осуществления изобретения, для специалиста в данной области техники будет очевидно, что возможны несколько модификаций без выхода за пределы объема правовой охраны изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.Although the invention has been described above in connection with the preferred embodiments of the invention, it will be apparent to those skilled in the art that several modifications are possible without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims.
--
Claims (12)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP19181732.9 | 2019-06-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA042787B1 true EA042787B1 (en) | 2023-03-24 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6142230A (en) | Wellbore tubular patch system | |
| EP2013445B1 (en) | Expandable liner hanger | |
| US7165622B2 (en) | Packer with metal sealing element | |
| US5957195A (en) | Wellbore tool stroke indicator system and tubular patch | |
| US8327929B2 (en) | Support assembly for downhole tool, downhole tool and method | |
| US20040069485A1 (en) | Downhole sealing tools and method of use | |
| US20190383114A1 (en) | Annular barrier | |
| GB2531122A (en) | Connector apparatus | |
| WO2017212004A1 (en) | Downhole straddle assembly | |
| US20070034386A1 (en) | Expandable well barrier | |
| AU2020306680B2 (en) | Annular barrier with press connections | |
| EA042787B1 (en) | PIPE BARRIER WITH FITTING CONNECTION | |
| AU2020295720B2 (en) | Annular barrier with bite connection | |
| EP3495602A1 (en) | Downhole repairing system | |
| US11795778B2 (en) | Swaged in place continuous metal backup ring | |
| EA045085B1 (en) | ANNUAL BARRIER WITH PRESSURE CONNECTIONS | |
| EA043565B1 (en) | ANNUAL BARRIER | |
| WO2024079302A1 (en) | Annular barrier with valve unit |