RU113785U1

RU113785U1 - DEVICE FOR INSTALLATION AND SEALING OF A HOLE OF A CASING HOLE IN A WELL

Info

Publication number: RU113785U1
Application number: RU2010143924/03U
Authority: RU
Inventors: Алексей Михайлович Володин; Владислав Алексеевич Сорокин; Андрей Александрович Клинов; Сергей Борисович Лободюк; Александр Викторович Деев; Алексей Николаевич Васин; Николай Павлович Петров; Олег Николаевич Андрианов
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш"
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-02-27

Abstract

Устройство для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине, включающее переводник, связанную с ним транспортировочную колонну, пакер и якорь, помещенные в верхней части хвостовика, разъединитель, имеющий поршневой узел с кольцевой полостью, по меньшей мере, с одним радиальным отверстием в корпусе поршневого узла, соединяющимся с кольцевой полостью, а также подвесную пробку, включающую седло, закрывающую, по меньшей мере, одно радиальное отверстие в корпусе поршневого узла, отличающееся тем, что радиальные отверстия в корпусе поршневого узла закрыты седлом подвесной пробки, прилегающим своей наружной поверхностью к внутренней поверхности корпуса поршневого узла, при этом седло подвесной пробки зафиксировано на корпусе поршневого узла, по меньшей мере, одним срезным элементом. A device for installing and sealing a casing liner in a well, including a sub, an associated transportation string, a packer and an anchor placed in the upper part of the liner, a disconnector having a piston unit with an annular cavity, with at least one radial hole in the piston body assembly connecting to the annular cavity, as well as a suspension plug including a saddle that closes at least one radial hole in the body of the piston assembly, characterized in that the radial holes in the body of the piston assembly are closed by the saddle of the suspension plug adjoining its outer surface to the inner surface of the body of the piston unit, while the seat of the suspension plug is fixed to the body of the piston unit by at least one shear element.

Description

Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам, предназначенным для крепления скважин хвостовиками обсадных колонн и герметизации заколонного пространства хвостовиков.The utility model relates to the field of construction and operation of oil and gas wells, in particular to devices designed for fastening wells with casing shanks and sealing annular space of shanks.

Известно устройство для установки и герметизации заколонного пространства хвостовика обсадной колонны в скважине, включающее транспортировочную колонну, разъединитель, пакер и якорь, помещенные в верхней части хвостовика под разъединителем (RU 2171366 С1 МПК⁷ Е21В 43/10, 33/14, оп. 27.07.2001).A device for installing and sealing the annular space of the liner casing in the well, including the transport string, disconnector, packer and anchor placed in the upper part of the liner under the disconnector (RU 2171366 C1 IPC ⁷ Е21В 43/10, 33/14, op. 27.07. 2001).

Недостатком этого устройства является высокая вероятность преждевременного срабатывания узла пакера, обусловленная непредвиденным повышением давления в процессе технологических операций в скважине. Кроме того, возможна разгерметизация хвостовика по его заколонному пространству, причиной которой может быть недостаточно прочная фиксация пакера с помощью якоря данного устройства.The disadvantage of this device is the high probability of premature operation of the packer unit, due to an unexpected increase in pressure during technological operations in the well. In addition, it is possible depressurization of the shank in its annular space, the reason for which may be insufficiently strong fixation of the packer using the anchor of this device.

Известно также устройство для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине, включающее переводник, связанную с ним транспортировочную колонну, пакер и якорь, помещенные в верхней части хвостовика, разъединитель, имеющий поршневой узел с кольцевой полостью, по меньшей мере, с одним радиальным отверстием в корпусе поршневого узла, соединяющееся с кольцевой полостью, а также подвесную пробку, включающую седло, зафиксированное на втулке с помощью срезного элемента и жестко соединенной с трубой, которая, в свою очередь, соединена со ступенчатой втулкой, закрывающей радиальные отверстия в корпусе поршневого узла и зафиксированное на нем с помощью срезного элемента («Каталог комплексов технических средств для крепления скв «ин хвостовиками 89, 102, 114 м 127 мм.», Рязань, ОАО «Тяжпрессмаш», ООО НТЦ «ЗЭРС», 2009 г., стр.38-40).A device is also known for installing and sealing a casing liner in a well, including a sub, a shipping casing, a packer and an anchor located in the upper part of the liner, a disconnector having a piston assembly with an annular cavity with at least one radial hole in the housing of the piston assembly that connects to the annular cavity, as well as a suspension plug including a saddle fixed to the sleeve using a shear element and rigidly connected to the pipe, which, in turn, is soy dinene with a stepped sleeve covering the radial holes in the piston assembly housing and fixed on it with a shear element ("Catalog of hardware for fastening" in the shanks 89, 102, 114 m 127 mm. ", Ryazan, Tyazhpressmash OJSC, LLC STC "ZERS", 2009, pp. 38-40).

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является сложность конструкции, а также не достаточно надежная конструкция подвесной пробки и ее крепление на корпусе поршневого узла разъединителя. В процессе эксплуатации устройства возможно возникновение аварийной ситуации, связанной с преждевременным разрушением срезного элемента, соединяющего седло со втулкой в нижней части подвесной пробки и, следовательно, к несрабатыванию всего устройства.A disadvantage of the known device adopted as a prototype is the design complexity, as well as the not sufficiently reliable design of the suspension plug and its mounting on the housing of the piston assembly of the disconnector. During operation of the device, an emergency may occur associated with premature destruction of the shear element connecting the saddle to the sleeve at the bottom of the suspension plug and, therefore, to the failure of the entire device.

Техническим результатом полезной модели является упрощение устройства и повышение надежности его работы в целом.The technical result of the utility model is to simplify the device and increase the reliability of its operation as a whole.

Необходимый технический результат достигается тем, что в устройстве для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине, включающем переводник, связанную с ним транспортировочную колонну, пакер и якорь, помещенные в верхней части хвостовика, разъединитель, имеющий поршневой узел с кольцевой полостью, по меньшей мере, с одним радиальным отверстием в корпусе поршневого узла, соединяющимся с кольцевой полостью, а также подвесную пробку, включающую седло, закрывающую, по меньшей мере, одно радиальное отверстие в корпусе поршневого узла, новым является то, что, радиальные отверстия в корпусе поршневого узла закрыты седлом подвесной пробки, прилегающим своей наружной поверхностью к внутренней поверхности корпуса поршневого узла, при этом седло подвесной пробки зафиксировано на корпусе поршневого узла, по меньшей мере, одним срезным элементом.The necessary technical result is achieved by the fact that in the device for installing and sealing the liner of the casing string in the well, including a sub, the associated shipping string, the packer and the anchor placed in the upper part of the liner, a disconnector having a piston unit with an annular cavity, at least , with one radial hole in the piston assembly housing connecting to the annular cavity, and also a suspension plug including a saddle covering at least one radial hole in the piston housing of a new assembly, the new fact is that the radial holes in the piston assembly housing are closed by a saddle plug seat adjacent to the inner surface of the piston assembly housing with its outer surface fixed to the piston assembly housing by at least one shear element.

Полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1-3 изображено устройство в транспортном положении. На фиг.4-6 - устройство в его рабочем положении, перед удалением разъединителя.The utility model is illustrated by drawings. Figure 1-3 shows the device in the transport position. Figure 4-6 - the device in its working position, before removing the disconnector.

Устройство состоит из транспортировочной колонны 1, переводника 3, соединенного с транспортировочной колонной муфтой 2 с замковой резьбой (фиг.1-3). В нижней части переводник 3 соединен с разъединителем 4, в специальных пазах которого размещены подпружиненные кулачки 5. Разъединитель 4 имеет поршневой узел 6, включающий корпус 7 поршневого узла и поршень 8, зафиксированный срезными элементами 9. В корпусе поршневого узла имеется канал 10 для подачи жидкости, соединяющийся с кольцевой полостью в поршневом узле. Утолщенная часть поршня 8 поджимает пружинную цангу 11. Коническая наружная поверхность цанги 11 размещена в стыке между воронкой 12 и пакером 13. Воронка 12 соединена с пакером 13 посредством левой резьбы и зафиксирована срезными элементами 14. В случае, если по какой-либо причине не удается создать давление и привести в действие разъединитель 4, то вращением транспортировочной колонны 1 вправо разрушают срезные элементы 14 и воронка 12 разъединяется от пакера 13.The device consists of a transport column 1, a sub 3 connected to the transport column with a clutch 2 with a locking thread (Fig.1-3). In the lower part, the sub 3 is connected to the disconnector 4, in the special grooves of which spring-loaded cams are located 5. The disconnector 4 has a piston assembly 6, including a housing 7 of the piston assembly and a piston 8 fixed by shear elements 9. In the housing of the piston assembly there is a channel 10 for supplying fluid connecting to the annular cavity in the piston assembly. The thickened part of the piston 8 compresses the spring collet 11. The conical outer surface of the collet 11 is located in the junction between the funnel 12 and the packer 13. The funnel 12 is connected to the packer 13 by means of a left-hand thread and fixed with shear elements 14. In case, for any reason, it is not possible to create pressure and actuate the disconnector 4, then by rotating the transport column 1 to the right, the shear elements 14 are destroyed and the funnel 12 is disconnected from the packer 13.

Канал 10 для подачи жидкости в корпусе поршневого узла 7 перекрыт седлом 15 полой подвесной пробки 16, закрепленным на корпусе 7 поршневого узла, по меньшей мере, одним срезным элементом 17. Пакер 13 имеет нажимную втулку 18, соединенную с толкателем 19 и зафиксированную срезными элементами 20.The channel 10 for supplying fluid in the housing of the piston assembly 7 is closed by a saddle 15 of the hollow suspension plug 16 mounted on the housing 7 of the piston assembly by at least one shear element 17. The packer 13 has a push sleeve 18 connected to the pusher 19 and fixed by shear elements 20 .

На пакере 13, в нижней части толкателя 19, размещена верхняя манжета 21, удерживаемая торцевой защитой 22. В нижней части пакера неподвижно установлена нижняя манжета 23 торцевой защитой 24. Между манжетами 21 и 23 размещена втулка 25 с двумя коническими заходными поверхностями. Пакер 13 соединен с якорем 26, имеющем участок с конической поверхностью (фиг.2). На корпусе якоря 26 размещены поршень 27 и толкатель 28, закрепленный срезными элементами 29 (фиг.2,3). На период транспортировки толкатель 28 закреплен еще и транспортировочными болтами (на фиг. не показаны). К толкателю присоединены планки 30 с плашками 31. В якоре 26 имеется отверстие 32 для подачи жидкости в кольцевую полость между толкателем 28 и корпусом якоря 26. Якорь 26 в своей нижней части соединен с переходной втулкой 33, на которой закреплен жесткий центратор 34. Втулка 33 соединена с нижним переводником 35, который, в свою очередь, соединен с обсадной трубой (на фиг.не показана).On the packer 13, in the lower part of the pusher 19, the upper cuff 21 is held by the end guard 22. The lower cuff 23 is fixedly mounted on the bottom of the packer by the end guard 24. Between the cuffs 21 and 23 there is a sleeve 25 with two conical lead-in surfaces. The packer 13 is connected to the anchor 26 having a section with a conical surface (figure 2). On the body of the armature 26 there is a piston 27 and a pusher 28 secured by shear elements 29 (Fig. 2,3). For the period of transportation, the pusher 28 is also secured by transport bolts (not shown in FIG.). Laths 30 with dies 31 are attached to the pusher. An anchor 26 has an opening 32 for supplying fluid into the annular cavity between the pusher 28 and the armature body 26. The armature 26 in its lower part is connected to the adapter sleeve 33, on which the rigid centralizer 34 is fixed. Sleeve 33 connected to the bottom sub 35, which, in turn, is connected to the casing (Fig. not shown).

Устройство работает следующим образом. После спуска хвостовика на заданную глубину производят цикл технологических промывок, подготавливая скважину к цементированию. Затем, после закачивания расчетного объема тампонажного раствора в транспортировочную колонну 1 пускают верхнюю цементировочную пробку (не показана), которая в процессе цементирования скважины садится в седло 15 подвесной пробки 16 (фиг.1-3). После ее посадки в седло 15, перекрывают проходной канал в подвесной пробке 16 и продолжают закачивать буровой раствор. При достижении необходимого давления, например 4-6 МПа, происходит срез срезных элементов 17 и совмещенные продавочные пробки (верхняя цементировочная+подвесная) перемещаются вниз к забою скважины, вытесняя тампонажный раствор в заколонное пространство хвостовика. При окончании процесса цементирования в хвостовике обсадной колонны создают расчетное избыточное д явление. При достижении давления, например 16 МПа, рабочая жидкость, поступая через отверстие 32, воздействует на поршень 27 и толкатель 28 якоря 26, в. результате чего происходит разрушение срезных элементов 29. При этом поршень 27 перемещает планки 30 вместе с плашками 31, которые наезжают на конусную часть корпуса якоря 26, заклинивая таким образом всю подвеску внутри обсадной колонны (происходит якорение). Затем продолжают наращивать давление бурового раствора, например до 20 МПа. В результате этого происходит разрушение срезных элементов 9, поршень 8 перемещается влево до упора в специальный выступ на корпусе разъединителя 4 (фиг.1). При этом зубцы пружинной цанги 11 оказываются над специальным карманом поршня 8 и цанга получает возможность сжаться до диаметра меньше, чем внутренний диаметр воронки 12. После этого приподнимают бурильную колонну вверх на 1,5-2 метра, разрушая при этом срезные элементы 14. При этом кулачки 5 под действием пружин раскрываются по наружному диаметру. После раскрытия кулачков 5 производят разгрузку бурильной колонны на 10-15 тонн путем ее опускания. При этой разгрузке кулачки 5 воздействуют на нажимную втулку 18, которая по резьбе соединена с толкателем 19 пакера 13 (фиг.4-6). Толкатель 19, перемещаясь вниз, разрушает срезные элементы 20 и сжимает манжеты 21, 23. Происходит пакеровка, при которой торцевая защита 22, 24 обеспечивает равномерное и надежное срабатывание манжет 21, 23. Устройство сработало, манжеты герметично прижимаются к внутренней поверхности промежуточной колонны и узел разъединителя можно извлекать на поверхность (фиг.4-6).The device operates as follows. After the liner is lowered to a predetermined depth, a cycle of technological leaching is performed, preparing the well for cementing. Then, after pumping the estimated volume of the cement slurry into the transport column 1, an upper cementing plug (not shown) is inserted, which sits in the saddle 15 of the suspension plug 16 during the cementing of the well (Figs. 1-3). After its landing in the saddle 15, block the passage channel in the suspension plug 16 and continue to pump the drilling fluid. When the required pressure is reached, for example 4-6 MPa, shear elements 17 are cut off and combined squeezing plugs (upper cementing + suspension) are moved down to the bottom of the well, forcing the grouting solution into the annulus of the liner. At the end of the cementing process, a calculated excess q is created in the liner liner. Upon reaching a pressure of, for example, 16 MPa, the working fluid entering through the hole 32 acts on the piston 27 and the pusher 28 of the armature 26, c. As a result, the shear elements 29 are destroyed. In this case, the piston 27 moves the slats 30 together with the dies 31, which run into the conical part of the armature body 26, thereby jamming the entire suspension inside the casing (anchoring takes place). Then continue to increase the pressure of the drilling fluid, for example up to 20 MPa. As a result of this, the shear elements 9 are destroyed, the piston 8 moves to the left to the stop in a special protrusion on the body of the disconnector 4 (Fig. 1). In this case, the teeth of the spring collet 11 are over a special pocket of the piston 8 and the collet is able to shrink to a diameter smaller than the inner diameter of the funnel 12. After that, the drill string is raised upward by 1.5-2 meters, destroying the shear elements 14. the cams 5 under the action of the springs open on the outer diameter. After the cams 5 are opened, the drill string is unloaded by 10-15 tons by lowering it. With this unloading, the cams 5 act on the pressure sleeve 18, which is threadedly connected to the pusher 19 of the packer 13 (Figs. 4-6). The pusher 19, moving downward, destroys the shear elements 20 and compresses the cuffs 21, 23. Packing occurs, in which the end shield 22, 24 ensures uniform and reliable operation of the cuffs 21, 23. The device worked, the cuffs are tightly pressed against the inner surface of the intermediate column and the assembly the disconnector can be removed to the surface (Fig.4-6).

В случае, если по каким то причинам, избыточного давления будет недостаточно для приведения в действие гидравлического узла разъединения (среза элементов 9), выполняют вращение бурильной колонны вправо на 20-25 оборотов. В этом случае при вращении происходит разъединение транспортной колонны с хвостовиком по левой резьбе воронки 12 с пакером 13.If for some reason, the excess pressure will not be enough to actuate the hydraulic separation unit (cutoff elements 9), the drill string is rotated to the right by 20-25 revolutions. In this case, during rotation, the transport column is disconnected with the liner along the left-hand thread of the funnel 12 with the packer 13.

Таким образом, за счет крепления седла подвесной пробки непосредственно к внутренней поверхности корпуса поршневого узла достигается упрощение устройства и повышается надежность его работы в целом.Thus, by attaching the saddle of the suspension plug directly to the inner surface of the housing of the piston assembly, simplification of the device is achieved and the reliability of its operation as a whole is increased.

Claims

A device for installing and sealing a casing liner in a well, including an adapter, an associated shipping casing, a packer and an anchor located in the upper part of the liner, a disconnector having a piston assembly with an annular cavity with at least one radial hole in the piston housing a node connecting to the annular cavity, as well as a suspension plug including a saddle covering at least one radial hole in the housing of the piston assembly, characterized in that the radial holes in the housing of the piston assembly is closed by a saddle of the suspension plug adjacent to its inner surface to the inner surface of the housing of the piston assembly, while the saddle of the suspension plug is fixed to the housing of the piston assembly by at least one shear element.