RU123446U1

RU123446U1 - SUSPENSION OF UNCEMENTED TAIL

Info

Publication number: RU123446U1
Application number: RU2012134176/03U
Authority: RU
Inventors: Ирина Николаевна Девятова; Анатолий Николаевич Ломаев; Андрей Николаевич Катаев; Леонид Викторович Тимофеев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Воткинский завод"
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2012-12-27

Abstract

Подвеска нецементируемого хвостовика, содержащая узел якоря, узел пакера, узел разъединения с элементом разъединения и выполненная в виде единой конструкции, отличающаяся тем, что подвеска снабжена узлом предохранения узла якоря от несанкционированного срабатывания, в корпусе которого установлены седло шара, наконечник для удержания седла с шаром от отрыва от узла предохранения, при этом элемент разъединения выполнен в виде муфты, установленной с возможностью осевого перемещения относительно ствола узла разъединения.Suspension of a non-cemented liner containing an anchor assembly, a packer assembly, a disconnection assembly with a disconnection element and made in the form of a single structure, characterized in that the suspension is equipped with a unit for protecting the armature assembly from unauthorized operation, in the body of which a ball seat is installed, a tip for holding the saddle with a ball from separation from the protection unit, while the separation element is made in the form of a clutch installed with the possibility of axial movement relative to the trunk of the separation unit.

Description

Заявляемая полезная модель относится к оборудованию для нефтедобывающей промышленности и используется для обустройства нефтяных и газовых скважин, например, для спуска, подвески и герметизации хвостовика.The claimed utility model relates to equipment for the oil industry and is used to equip oil and gas wells, for example, for lowering, suspension and sealing the liner.

Известны устройства для спуска, подвески и герметизации хвостовика, которые выполнены каждый как самостоятельное устройство, например:Known devices for lowering, suspension and sealing the shank, which are each made as an independent device, for example:

Известен якорь гидравлический /Патент РФ на изобретение №2346138 МПК Е21В 23/06, опубл. 10.02.2009/, содержащий корпус с продольным сквозным каналом и сообщающимися с ним поперечными окнами, в которых установлены выполненные в виде полых поршней плашки с возвратными пружинами. Торцевые поверхности плашек выполнены гладкими цилиндрическими и снабжены диаметральными выступами.The hydraulic anchor is known / RF patent for the invention No. 2346138 IPC Е21В 23/06, publ. 02.10.2009 /, comprising a housing with a longitudinal through channel and transverse windows communicating with it, in which dies with return springs made in the form of hollow pistons are installed. The end surfaces of the dies are made smooth cylindrical and provided with diametrical protrusions.

Известен пакер-якорь / Патент РФ на изобретение №2088743, МПК Е21В 23/06, опубл. 27.08.97/, содержащий верхний и нижний обратные клапаны для перепуска бурового раствора. Кроме того, имеется шпилька. Она удерживает верхний обратный клапан постоянно открытым. Нижний обратный клапан шпилька удерживает в рабочем положении. Она допускает переток бурового раствора только снизу вверх. Шпилька выполнена срезаемой при подъеме устройства свыше двух метров.Known packer-anchor / RF patent for the invention No. 2088743, IPC ЕВВ 23/06, publ. 08/27/97 /, containing the upper and lower check valves for bypass drilling mud. In addition, there is a hairpin. It keeps the upper check valve constantly open. The pin keeps the bottom non-return valve in working position. It allows the flow of drilling fluid only from the bottom up. The hairpin is made cut off when lifting the device over two meters.

Известно разъединяющее устройство /Патент РФ №2203386 на изобретение, МПК Е21В 23/06, Е21В 33/12, опубл. 27.04.2003/, содержащее корпус с внутренними канавками, гильзу, цангодержатель, наконечник, ствол. Корпус жестко соединен сверху с переходником, а снизу - с упором. В корпусе установлена с возможностью осевого перемещения гильза с внутренней расточкой и наружным фиксатором. Упор имеет внутреннюю поверхность под уплотнительные манжеты и радиальные каналы для кулачков. Цангодержатель выполнен с окнами под лепестки цанги. Ствол размещен в корпусе снизу с внутренними посадочными поверхностями и наружной расточкой под кулачки упора и пазами под лепестки цанги. Корпус выполнен с двумя внутренними верхней и нижней канавками под наружный фиксатор гильзы, которая выполнена с внутренней посадочной поверхностью, радиальными отверстиями и наружными канавками. Уплотнительные кольца установлены в канавках под внутреннюю поверхность корпуса. Внутри гильзы над стволом размещена с возможностью осевого перемещения втулка, зафиксированная в гильзе срезными винтами и/или фиксатором. Расстояние от верхнего торца втулки до упора его в гильзу равно или больше, чем расстояние между внутренними верхней и нижней канавками корпуса. При верхнем фиксированном положении гильзы внутренняя ее расточка расположена выше кулачков упора. При нижнем - наоборот, внутренняя расточка гильзы находится сверху для радиального их перемещения. Наконечник выполнен в виде башмака повторного ввода.Known disconnecting device / RF Patent No. 2203386 for the invention, IPC Е21В 23/06, ЕВВ 33/12, publ. 04/27/2003 /, comprising a housing with internal grooves, a sleeve, a holder, a tip, a barrel. The housing is rigidly connected from above to the adapter, and from below to the stop. A sleeve with axial movement with an internal bore and an external lock is mounted in the housing with axial movement. The emphasis has an inner surface for sealing cuffs and radial channels for cams. The holder is made with windows for the collet petals. The trunk is placed in the housing from below with internal landing surfaces and an external bore under the stop cams and grooves for the collet petals. The housing is made with two inner upper and lower grooves for the outer liner retainer, which is made with an inner seating surface, radial holes and outer grooves. O-rings are installed in grooves under the inner surface of the housing. Inside the sleeve above the barrel is placed axially movable sleeve fixed in the sleeve with shear screws and / or retainer. The distance from the upper end of the sleeve to its stop in the sleeve is equal to or greater than the distance between the inner upper and lower grooves of the housing. With the upper fixed position of the sleeve, its inner bore is located above the stop cams. At the bottom - on the contrary, the inner bore of the sleeve is on top for their radial movement. The tip is made in the form of a shoe re-entry.

Недостатком данных устройств является сложность их изготовления необходимость их сборки непосредственно на скважине или специальных производственных базах.The disadvantage of these devices is the complexity of their manufacture, the need for their assembly directly at the well or special production bases.

Наиболее близким техническим решением - прототипом заявляемого решения является устройство для герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине / Патент РФ №2171366 на изобретение, МПК Е21В 43/10, Е21В 33/14, опубликовано 27.07. 2001/, включающее корпус, связанную с ней транспортировочную колонну, разъединитель, пакер и якорь, помещенные в верхней части хвостовика, патрубок с радиальными отверстиями и под этими отверстиями дроссельно-запорным клапаном для перекрытия этим клапаном внутреннего сечения патрубка при заданном расходе с заданными реологическими свойствами, при этом патрубок связан с корпусом и образует с хвостовиком в верхней его части кольцевую полость, гидравлически связанную с полостью патрубка через его радиальные отверстия и с узлами привода якоря, пакера и разъединителя.The closest technical solution - the prototype of the proposed solution is a device for sealing the liner of the casing string in the well / RF Patent No. 2171366 for invention, IPC Е21В 43/10, ЕВВ 33/14, published July 27. 2001 /, including a housing, a transport column connected thereto, a disconnector, a packer and an anchor placed in the upper part of the shank, a nozzle with radial holes and under these holes a throttle shut-off valve to close the valve with an internal section of the pipe at a given flow rate with specified rheological properties wherein the pipe is connected to the housing and forms an annular cavity with a shank in its upper part hydraulically connected with the pipe cavity through its radial openings and with drive units ry, packer and disconnector.

Недостатком прототипа является отсутствие элементов, предотвращающих срабатывание гидравлических механизмов от несанкционированного давления внутри колонны.The disadvantage of the prototype is the lack of elements that prevent the hydraulic mechanisms from unauthorized pressure inside the column.

Технической задачей, стоящей перед авторами является обеспечение возможности предотвращения срабатывания гидравлических механизмов от несанкционированного давления внутри колонны.The technical problem facing the authors is to provide the ability to prevent hydraulic mechanisms from unauthorized pressure inside the column.

Технический результат достигается тем, что подвеска нецементируемого хвостовика, выполненная в виде единой конструкции и содержащая узел якоря, узел пакера, узел разъединения с элементом разъединения, снабжена узлом предохранения узла якоря от несанкционированного срабатывания, в корпусе которого установлены седло шара, наконечник для удержания седла с шаром от отрыва от узла предохранения, при этом, элемент разъединения узла механического разъединения выполнен в виде муфты, снабженной упорным подшипником и установленной с возможностью осевого перемещения относительно ствола узла разъединителя.The technical result is achieved by the fact that the suspension of the cementless shank, made in the form of a single structure and containing an anchor assembly, a packer assembly, a disconnection assembly with a disconnecting member, is equipped with a safety assembly for protecting the anchor assembly from unauthorized operation, in the housing of which a ball seat, a tip for holding the seat with ball from separation from the protection node, while the disconnection element of the mechanical separation node is made in the form of a coupling equipped with a thrust bearing and installed with the possibility of axial movement relative to the barrel of the disconnector assembly.

На чертеже представлено заявляемое устройство (фиг.1-3)The drawing shows the inventive device (Fig.1-3)

Подвеска нецементируемого хвостовика выполнена в виде единой конструкции с возможностью ее транспортировки в собранном виде и состоит из узла 1 якоря, узла 2 пакера, узла 3 разъединения, узла 4 предохранения якоря от несанкционированного срабатывания.The suspension of the cementless shank is made in the form of a single structure with the possibility of its transportation in assembled form and consists of node 1 of the anchor, node 2 of the packer, node 3 of separation, node 4 of the protection of the anchor from unauthorized operation.

Узел 1 якоря предназначен для подвески хвостовика в предварительно обсаженной промежуточной технической колонне. Узел якоря состоит из: корпуса 5, гидроцилиндра 6, закрепленного срезными винтами 7, и девяти плашек 8, скрепленных с гидроцилиндром 6. Герметичность гидроцилиндра 6 относительно корпуса 5 и внешней среды обеспечивается лабиринтными уплотнениями 9 и резиновыми кольцами 10. При перемещении вдоль корпуса гидроцилиндр удерживается от вращения сухарями 11, установленными в продольных пазах корпуса 5.The node 1 of the anchor is designed for suspension of the shank in a pre-cased intermediate technical column. An anchor assembly consists of: a housing 5, a hydraulic cylinder 6 fixed by shear screws 7, and nine dies 8 fastened to the hydraulic cylinder 6. The tightness of the hydraulic cylinder 6 relative to the housing 5 and the external environment is ensured by labyrinth seals 9 and rubber rings 10. When moving along the housing, the hydraulic cylinder is held from rotation of crackers 11 installed in the longitudinal grooves of the housing 5.

Узел 4 предохранения предназначен для защиты узла якоря от несанкционированного срабатывания. Узел предохранения состоит из седла 12 шара, закрепленного в корпусе 13 срезными винтами 14. Для удержания седла с шаром от отрыва от узла предохранения после их среза используется наконечник 15. Наконечник крепится к корпусу резьбовым соединением (на чертеже не показано). Для установки узла предохранения в зоне входных отверстий гидравлического якоря используются два штока 16, 17 и муфта 18. Герметичность узла предохранения обеспечивается лабиринтными уплотнениями и резиновыми кольцами 19, 20, 21, 22. Для приведения узла в действие используется стальной шарик 23 диаметром 44,45 мм. Шарик поставляется вместе с подвеской в отдельном полиэтиленовом пакете.Node 4 protection is designed to protect the node of the anchor from unauthorized operation. The protection unit consists of a seat 12 of the ball, fixed in the housing 13 with shear screws 14. To keep the seat with the ball from separation from the protection unit after they are cut off, the tip 15 is used. The tip is attached to the body with a threaded connection (not shown in the drawing). Two rods 16, 17 and a coupling 18 are used to install the protection unit in the inlet openings of the hydraulic armature 18. The tightness of the protection unit is ensured by labyrinth seals and rubber rings 19, 20, 21, 22. A steel ball 23 with a diameter of 44.45 is used to actuate the unit. mm The ball is supplied with the suspension in a separate plastic bag.

Узел 2 пакера предназначен для герметизации межтрубного пространства хвостовика. Узел 2 пакера состоит из корпуса 24, трех секций резиновых уплотнительных манжет 25, цанги 26 с конусом 27 и воронки 28. Между цангой и секцией уплотнительных манжет установлен гладкий стакан 29. Для предотвращения возвратного движения цанги и конуса от возвратного движения установлены разрезные стопорные кольца 30, 31. Цанга скреплена с корпусом и конусом срезными винтами 32, 33. Для исключения вращения разрезных стопорных колец при транспортировке установлены винты 34, 35.The node 2 of the packer is designed to seal the annular space of the shank. The packer assembly 2 consists of a housing 24, three sections of rubber sealing cuffs 25, a collet 26 with a cone 27 and a funnel 28. A smooth glass 29 is installed between the collet and the sealing cuff section 29. To prevent the collet and cone from returning, split retaining rings 30 are installed , 31. The collet is attached to the body and cone with shear screws 32, 33. To prevent the rotation of the split retaining rings during transportation, screws 34, 35 are installed.

Узел 3 разъединения предназначен для соединения подвески с транспортировочной колонной, спуска хвостовика вместе с подвеской в скважину, проведения технологических операций, связанных с промывкой, и отсоединения транспортировочной колонны от подвески. Узел 3 разъединения состоит из элемента разъединения узла разъединения выполненного в виде муфты стыковочной 36, ствола 37, переходника 38, корзины 39, муфты 40, и трех сухарей 41. Муфта стыковочная 36 установлена с возможностью осевого перемещения относительно ствола 37 узла разъединения и обеспечивает соединение узла 4 разъединения с узлом 3 пакера по левой специальной резьбе (на чертеже не показано). Область рабочего хода муфты стыковочной защищена корзиной 39, которая кроме функции защиты стыковочной муфты и обеспечения ее свободного хода при разъединении обеспечивает передачу усилий сжатия транспортировочной колонны на хвостовик. Для обеспечения свободного вращения транспортировочной колонны при отвороте от хвостовика устанавливается упорный подшипник 42. Пружины 43, установленные в резьбовые втулки 44, обеспечивают раскрытие сухарей для передачи усилий транспортировочной колонны на пакер при его срабатывании. Корзина 39 крепится на стволе 37 и переходнике 38 посредством резьбового соединения (на чертеже не показано). Зона расположения узла разъединения разобщена с внешней средой лабиринтными уплотнениями 45 и резиновыми кольцами 46.The separation unit 3 is designed to connect the suspension to the transportation column, lower the liner together with the suspension into the well, carry out technological operations related to flushing, and disconnect the transportation column from the suspension. The separation unit 3 consists of a separation element of a separation unit made in the form of a coupling 36, barrel 37, adapter 38, basket 39, coupling 40, and three crackers 41. A coupling 36 is mounted axially movable relative to the barrel 37 of the separation unit and allows the assembly to be connected 4 disconnections with the packer assembly 3 along the left special thread (not shown in the drawing). The operating range of the coupling coupling is protected by a basket 39, which, in addition to protecting the coupling and ensuring its free play when disconnected, ensures the transfer of compression forces of the transport column to the shank. To ensure free rotation of the transport column when turning away from the shank, a thrust bearing 42 is installed. The springs 43 installed in the threaded sleeves 44 provide crackers for opening the efforts of the transport column to the packer when it is activated. The basket 39 is mounted on the barrel 37 and the adapter 38 through a threaded connection (not shown). The area of the separation node is disconnected from the external environment by labyrinth seals 45 and rubber rings 46.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

Ниппельным резьбовым концом корпуса 5 со стороны забоя подвеска крепится к последней обсадной трубе хвостовика. К верхнему муфтовому концу подвески со стороны устья крепится первая труба транспортировочной бурильной колонны, используемой для спуска хвостовика. Свинчивание производится машинным ключом с применением уплотнительной смазки. Фиксируется вес хвостовика.The nipple threaded end of the housing 5 on the bottom side of the suspension is attached to the last casing of the liner. To the upper coupling end of the suspension from the mouth side is attached the first pipe of the transport drill string used to lower the liner. Screwing is done with a machine wrench using sealing grease. The weight of the shank is fixed.

Хвостовик, укомплектованный подвеской, спускается на транспортировочной колонне из бурильных труб до глубины, заданной планом работ на скважине. При нахождении транспортировочной колонны на глубине установки «головы» хвостовика фиксируется два показания индикатора веса с записью в вахтовом журнале. Показания фиксируются при движении транспортировочной колонны вверх и вниз.The shank, equipped with a suspension, descends on the transport string from the drill pipe to the depth specified by the work plan for the well. When the shipping column is located at the depth of the installation of the “head” of the shank, two readings of the weight indicator are recorded with a record in the shift log. Indications are recorded when the transport column moves up and down.

Проводятся технологические промывки.Technological flushing is carried out.

С устья скважины производится сброс стального шара 23 диаметром 45 мм и его продавливание по транспортировочной колонне до посадки в седло 12 предохранительного узла и получения сигнала «стоп» давлением Р=4,0-5,0 МПа. Повышением избыточного внутреннего давления до значения P₁ производится срез винтов 14. Седло с шаром перемещаются и заклиниваются в наконечнике 15 открывая при этом отверстия А в корпусе 13 предохранительного узла. Буровой рабочий раствор через отверстия А, Б попадает в полость гидроцилиндра 6. Повышением избыточного внутреннего давления до значения P₂ производится срез винтов 7. При поддерживании избыточного внутреннего давления на заданной величине гидроцилиндр 6 с закрепленными плашками 8 перемещается относительно корпуса 5. При перемещении плашки раздвигаются по конусу и заклиниваются в промежуточной колонне. Для фиксации заклинивания избыточное внутреннее давление поднимается до значения P₃. Надежность посадки проверяется разгрузкой транспортировочной колонны на 22 те. Давление бурового раствора сбрасывается до нуля.From the wellhead, a steel ball 23 with a diameter of 45 mm is discharged and pushed through the transport column until the safety assembly 12 is seated in the saddle and the stop signal is received with a pressure of P = 4.0-5.0 MPa. By increasing the excess internal pressure to a value of P ₁ , the screws 14 are cut. The saddle and ball are moved and jammed in the tip 15, thus opening holes A in the housing 13 of the safety unit. The drilling fluid through the holes A, B enters the cavity of the hydraulic cylinder 6. By increasing the internal pressure to the value P ₂ , the screws 7 are cut. When maintaining the internal pressure at a predetermined value, the hydraulic cylinder 6 with fixed dies 8 moves relative to the housing 5. When moving the dies, they are moved apart cone and jam in the intermediate column. To fix the jamming, the excess internal pressure rises to the value of P ₃ . The reliability of the landing is checked by unloading the transport column to 22 tons. Mud pressure is reset to zero.

Производится подготовка к разъединению транспортировочной колонны с хвостовиком. Подготовка заключается в создании условий, исключающих наличие усилий растяжения на левой специальной резьбе. Рекомендуется нагрузить голову хвостовика усилием сжатия 2-3 те.Preparations are being made to disconnect the shipping column from the liner. Preparation consists in creating conditions that exclude the presence of tensile forces on the left special thread. It is recommended to load the shank head with a compression force of 2-3 te.

Вращением транспортировочной колонны вправо производится отворот узла разъединения по левой специальной резьбе.By turning the transport column to the right, the separation unit is flipped off on the left special thread.

Производится подъем транспортировочной колонны на 500-600 мм для раскрытия сухарей 41.The conveyor column is raised by 500-600 mm to reveal crackers 41.

Производится опускание транспортировочной колонны до упора сухарей в торец Т воронки 28.The transportation column is lowered to the end of the crackers in the end face T of the funnel 28.

Разгрузкой транспортировочной колонны на 16 те производится срез винтов 33. При опускании транспортировочной колонны воронка 28, цанга 26 с конусом 27 и стакан 29 перемещаются относительно корпуса 24, деформируя при этом уплотнительные манжеты 25.By unloading the transport column for 16 those, the screws 33 are cut. When lowering the transport column, a funnel 28, a collet 26 with a cone 27, and a cup 29 move relative to the housing 24, thereby deforming the sealing collars 25.

Разгрузкой транспортировочной колонны на 18 те производится срез винтов 32. При дальнейшем опускании транспортировочной колонны воронка 28 и цанга 26 с конусом 27 перемещаются относительно корпуса 24. Плашки разрезной цанги, раздвигаясь по конусу, заклиниваются в промежуточной колонне, фиксируя при этом уплотнительные манжеты 25 в деформированном состоянии.By unloading the transport column by 18 te, the screws 32 are cut. When the transport column is further lowered, the funnel 28 and the collet 26 with the cone 27 move relative to the housing 24. The dies of the split collet, expanding along the cone, are wedged in the intermediate column, while fixing the sealing cuffs 25 in the deformed condition.

После завершения работ по спуску и обустройству хвостовика в скважине узел предохранения и узел разъединения извлекают из скважины вместе с транспортировочной колонной.After completion of the descent and completion of the liner in the well, the protection unit and the separation unit are removed from the well together with the transport column.

Таким образом, новая совокупность существенных признаков заявляемого технического решения позволила обеспечить возможность предотвращения срабатывания гидравлических механизмов от несанкционированного давления внутри колонны.Thus, a new set of essential features of the proposed technical solution made it possible to prevent the operation of hydraulic mechanisms from unauthorized pressure inside the column.

Claims

A cementless shank suspension containing an anchor assembly, a packer assembly, a disconnection assembly with a disconnecting member and made in the form of a single structure, characterized in that the suspension is equipped with a safety assembly for protecting the anchor assembly from unauthorized operation, in the housing of which a ball seat is installed, a tip for holding the seat with the ball from detachment from the protection node, while the disconnect element is made in the form of a sleeve mounted with the possibility of axial movement relative to the trunk of the disconnect node.