RU128893U1

RU128893U1 - Casing Cementing Device

Info

Publication number: RU128893U1
Application number: RU2012116834/03U
Authority: RU
Inventors: Марат Марсович Залятов; Марат Гафурович Сабиров; Нафис Ягфарович Тимкин; Нафис Анисович Гараев; Борис Михайлович Романов; Раис Нафисович Уразгильдин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Перекрыватель" ООО "Перекрыватель"
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2013-06-10

Abstract

Устройство для цементирования обсадной колонны, содержащее цементировочную пробку в виде блока эластичных конических манжет с закрепленным наконечником с посадочным конусом и проточками в его цилиндрической части, с установленными в них разрезным пружинным и эластичным уплотнительными кольцами, и стоп-кольцо с внутренней конической поверхностью для контактирования с посадочным конусом наконечника пробки, отличающееся тем, что блок конических манжет выполнен за одно целое с вертикальным глухим каналом в центре, выполненным коническим, большим основанием направленным вверх, при этом нижний конец пробки выполнен цилиндрическим, установленным и закрепленным в ответном к нему цилиндрическом глухом канале наконечника, разрезное кольцо которого дополнительно подпружинено упругим эластичным кольцом, стоп-кольцо установлено в корпусе, выполненном составным из верхней и нижней частей, нижняя из которых выполнена в виде ниппеля, а верхняя - в виде муфты с опорным кольцевым выступом в её средней части, взаимодействующим с кольцевым выступом стоп кольца, поджатым снизу торцом ниппеля, завинченного в муфту.A device for cementing a casing string containing a cementing plug in the form of a block of elastic conical cuffs with a fixed tip with a seating cone and grooves in its cylindrical part, with a split spring and elastic sealing rings installed in them, and a stop ring with an inner conical surface for contacting landing cone of the tip of the plug, characterized in that the block of conical cuffs is made in one piece with a vertical blind channel in the center, made conically m, with a large base pointing upward, while the lower end of the cork is made cylindrical, installed and fixed in the cylindrical blind end channel of the tip, the split ring of which is additionally spring-loaded with an elastic elastic ring, the stop ring is installed in a housing made of a composite of upper and lower parts , the lower of which is made in the form of a nipple, and the upper - in the form of a coupling with a supporting annular protrusion in its middle part, interacting with the annular protrusion of the stop ring, pushed from below the end face m nipple screwed into the sleeve.

Description

Предложение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для цементирования обсадной колонны.The proposal relates to the field of oil and gas industry, namely to drilling oil and gas wells, in particular to devices for cementing a casing string.

Известно устройство для цементирования обсадной колонны (см. полезную модель №27141, МПК E21B 33/16, опубл. 10.01.2003 г.), содержащее корпус, выполненный в виде ниппеля с внутренней резьбой в нижней части с навинченным стоп-кольцом с посадочным седлом под сердечник с коническим уступом. На сердечнике установлена разделительная пробка, зажатая сверху гайкой, завинченная на сердечник. К нижнему концу сердечника навинчена опорная втулка со стопорным пружинным разрезным кольцом, взаимодействующим в рабочем состоянии с уступом стоп-кольца.A device for cementing a casing string is known (see utility model No. 27141, IPC E21B 33/16, published January 10, 2003), comprising a body made in the form of a nipple with an internal thread in the lower part with a screwed stop ring with a seating saddle under the core with a conical ledge. A separation plug is installed on the core, clamped on top with a nut, screwed onto the core. A support sleeve is screwed to the lower end of the core with a snap spring split ring interacting in working condition with a ledge of the stop ring.

Недостатком известной полезной модели является сложность конструкции и большая металлоемкость.A disadvantage of the known utility model is the design complexity and high metal consumption.

Известно также устройство для цементирования обсадной колонны (см. а.с. №578440, МПК² E21B 33/16, опубл. в БИ №40, 30.10.1977 г.под названием «Цементировочная пробка»), содержащее цементировочную пробку, включающую тарельчатую эластичную манжету, насаженную на металлический сердечник с наконечником с установленным полым усеченным конусом и уплотнительным кольцом, взаимодействующим с верхней конической внутренней расточкой стоп-кольца в рабочем положении.Also known is a device for cementing a casing string (see AS No. 577840, IPC ² E21B 33/16, published in BI No. 40, 10/30/1977 under the name Cementing Plug), containing a cementing plug including a plate an elastic cuff mounted on a metal core with a tip with an installed hollow truncated cone and a sealing ring interacting with the upper conical inner bore of the stop ring in the working position.

Недостатком указанного устройства является ненадежность в работе, поскольку наконечник после посадки на стоп-кольцо не фиксируется, из-за чего имеется опасность перемещения цементировочной пробки в обратном направлении вверх под действием перепада давления, по причине разницы плотностей тампонажного раствора и продавочной жидкости, что приводит к некачественному цементированию колонны.The disadvantage of this device is the unreliability in operation, since the tip after landing on the stop ring is not fixed, because of which there is a danger of moving the cement plug in the opposite direction upwards under the action of a pressure differential, due to the difference in the densities of the cement slurry and squeezing fluid, which leads to poor cementing columns.

Описанные недостатки аналогов устранены в устройстве для цементирования обсадной колонны (см. описание к патенту №2183723, МПК E21B 33/13, опубл. 20.06.2002 г.), содержащее цементировочную пробку в виде блока эластичных конических манжет, работающую в качестве разделительной пробки, установленную на металлический сердечник и зажатый сверху гайкой, навинченной на сердечник, а к его нижней части на резьбе закреплен наконечник пробки с посадочным конусом и проточками в его цилиндрической части с установленными в них разрезным пружинным и эластичным уплотнительными кольцами. Оно содержит также стоп-кольцо с внутренней конической поверхностью-седлом для контактирования с посадочным конусом наконечника пробки. Стоп-кольцо перед спуском обсадной колонны ввинчивают в резьбу, нарезанную на одной из труб башмака обсадной колонны.The described disadvantages of analogues are eliminated in a device for cementing a casing string (see the description of patent No. 2183723, IPC E21B 33/13, published on June 20, 2002) containing a cementing plug in the form of a block of elastic conical cuffs operating as a separation plug, mounted on a metal core and clamped on top by a nut screwed onto the core, and a tube tip with a seating cone and grooves in its cylindrical part with a split spring and elastic seal installed in them is fixed to the bottom of the thread relative rings. It also contains a stop ring with an inner conical surface-seat for contact with the seating cone of the tube tip. Before stopping the casing, the stop ring is screwed into a thread cut into one of the pipes of the casing shoe.

Указанное устройство по технической сущности более близко к предлагаемому и может быть принято в качестве прототипа. Однако и оно не лишено недостатков. Так оно обладает большой металлоемкостью и не технологично в изготовлении и сборке.The specified device is in technical essence closer to the proposed one and can be adopted as a prototype. However, it is not without flaws. So it has a large metal consumption and is not technologically advanced in manufacturing and assembly.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является устранение недостатков прототипа.The technical task of the proposed utility model is to eliminate the disadvantages of the prototype.

Поставленная техническая задача решается описываемым устройством для цементирования обсадной колонны, содержащим цементировочную пробку в виде блока эластичных конических манжет с закрепленным наконечником с посадочным конусом и проточками в его цилиндрической части, с установленными в них разрезным пружинным и эластичным уплотнительными кольцами, и стоп-кольцо с внутренней конической поверхностью для контактирования с посадочным конусом наконечника пробки.The stated technical problem is solved by the described casing cementing device, comprising a cementing plug in the form of a block of elastic conical cuffs with a fixed tip with a seating cone and grooves in its cylindrical part, with a split spring and elastic sealing rings installed in them, and a stop ring with an inner conical surface for contact with the fitting cone of the tube tip.

Новым является то, что блок конических манжет выполнен за одно целое с вертикальным глухим каналом в центре, выполненным коническим, большим основанием направленным вверх, при этом нижний конец пробки выполнен цилиндрическим, установленным и закрепленным в ответном к нему цилиндрическом глухом канале наконечника, разрезное кольцо которого дополнительно подпружинено упруго эластичным кольцом, стоп-кольцо установлено в корпусе, выполненный составным - верхний и нижний, нижний из которых выполнен в виде ниппеля, а верхний - в виде муфты с опорным кольцевым выступом в средней части, взаимодействующим с кольцевым выступом стоп-кольца, поджатым снизу торцом ниппеля, завинченного в муфту.What is new is that the block of conical cuffs is made integrally with a vertical blind channel in the center made of a conical, large base directed upward, while the lower end of the cork is made cylindrical, installed and fixed in a cylindrical blind blind channel of the tip, a split ring of which additionally spring loaded with an elastic ring, the stop ring is installed in the housing, made integral - the upper and lower, the lower of which is made in the form of a nipple, and the upper - in the form of a coupling with a porn annular protrusion in the middle part, interacting with the annular protrusion of the stop ring, the bottom of the nipple, screwed into the sleeve, pressed against the bottom.

Представленные рисунки поясняют суть предлагаемой полезной модели, где на фиг.1 изображена цементировочная пробка в частичном продольном разрезе, где видны блок конических эластичных манжет с наконечником на конце и с вертикально расположенным глухим каналом в центральной части.The presented drawings explain the essence of the proposed utility model, where Fig. 1 shows a cementing plug in a partial longitudinal section, where a block of conical elastic cuffs with a tip at the end and with a vertically located blind channel in the central part is visible.

На фиг.2 - стоп-кольцо в частичном продольном разрезе, установленное в корпусе, выполненный в виде муфты и ниппеля.Figure 2 - stop ring in partial longitudinal section mounted in the housing, made in the form of a coupling and a nipple.

На фиг.3 - фрагмент посадки цементировочной пробки на седло стоп-кольца в частичном продольном разрезе, где видны корпус с установленным стоп кольцом с разрезным пружинным кольцом и уплотнительными кольцами, а также цементировочная пробка после посадки на стоп-кольцо и фиксированный разрезным пружинным кольцом ее наконечник.Figure 3 - fragment fit cementing plugs on the saddle of the stop ring in a partial longitudinal section, where you can see the body with the installed stop ring with a split spring ring and sealing rings, as well as the cement plug after landing on the stop ring and fixed with a split spring ring tip.

Устройство для цементирования обсадной колонны содержит цементировочную пробку в виде блока эластичных конических манжет 1, выполненных за одно целое с вертикальным глухим каналом 2 в центре конической формы, большим основанием 3 направленным вверх. Нижний конец 4 пробки выполнен цилиндрическим, установленный и закрепленный в ответном к нему цилиндрическом глухом канале 5 наконечника 6 с посадочным конусом 7 и цилиндром 8 с проточками 9 с установленными в них разрезным пружинным и эластичным уплотнительными кольцами 10 и 11 соответственно. Разрезное пружинное кольцо 10 дополнительно подпружинено упругим эластичным кольцом 12.A device for cementing a casing string includes a cementing plug in the form of a block of elastic conical cuffs 1 made integrally with a vertical blind channel 2 in the center of the conical shape, with the large base 3 pointing upward. The lower end 4 of the plug is cylindrical, installed and fixed in the cylindrical blind blind channel 5 of the tip 6 with a seating cone 7 and a cylinder 8 with grooves 9 with a split spring and elastic sealing rings 10 and 11 installed in them, respectively. The split spring ring 10 is additionally spring loaded with an elastic spring ring 12.

Устройство содержит также установленное в корпусе стоп-кольцо 13. Корпус выполнен составным - верхний и нижний, нижний из которых выполнен в виде ниппеля 14, а верхний - в виде муфты 15 с опорным внутренним кольцевым выступом 16 в средней части. Стоп-кольцо выполнено с внутренней конической поверхностью 17 под посадочный конус 7 наконечника 6 пробки и с наружным кольцевым выступом 18 на верхнем конце, взаимодействующим со стопорным кольцевым выступом 16 муфты 15, и снизу оно поджато одним из торцов ниппеля 14, завинченного в муфту. В качестве материала для изготовления устройства, в частности, стоп-кольца 13 и разрезного пружинного кольца выбран дюралюминий с целью снижения металлоемкости.The device also contains a stop ring 13 installed in the housing. The housing is made integral - upper and lower, the lower of which is made in the form of a nipple 14, and the upper - in the form of a sleeve 15 with a supporting inner ring protrusion 16 in the middle part. The stop ring is made with an inner conical surface 17 under the seat cone 7 of the tip 6 of the plug and with an outer annular protrusion 18 at the upper end interacting with the retaining annular protrusion 16 of the coupling 15, and from below it is pressed by one of the ends of the nipple 14 screwed into the coupling. As a material for the manufacture of the device, in particular, the stop ring 13 and the split spring ring, duralumin is selected in order to reduce the metal consumption.

Устройство работает следующим образом. Стоп-кольцо 13 в собранном виде, как это изображено на фиг.2, доставляют на буровую и спускают в скважину в составе обсадной колонны, присоединив его ниппелем 14 корпуса к трубе башмака колонны (обсадная колонна, труба башмака и башмак на фиг. не изображены). После ряда технологических операций, связанных с восстановлением циркуляции бурового раствора, промывкой ствола скважины и закачкой порции буферной жидкости, скважину цементируют, закачав с помощью цементировочных агрегатов в колонну обсадных труб расчетного объема тампонажного раствора. После чего вслед за тампонажным раствором с устья скважины из цементировочной головки в колонну спускают цементировочную пробку 1, изображенную на фиг.1. При перемещении внутри колонны вниз под избыточным давлением продавочной жидкости она продавливает расчетный объем тампонажного раствора в заколонное пространство. В процессе продавливания тампонажного раствора перемешивание его с продавочной жидкостью не происходит, поскольку надежность герметизации дополнительно обеспечивается повышенным давлением, оказываемым через вертикальный глухой канал 2 на стенке эластичной манжеты, т.е. изнутри. В конце продавливания расчетного объема пробка достигает стоп-кольца 13, при котором цилиндрическая часть 4 наконечника 6 начинает перемещаться по каналу 19 стоп-кольца, происходит сжатие разрезного кольца 10, сжимается и упругое эластичное кольцо 12, а после выхода из стоп-кольца оно и упругое эластичное кольцо распрямляются полностью, принимая исходное положение. При этом наконечник 6 одновременно своим посадочным конусом 7 садится на коническую расточку 17 стоп-кольца, что фиксируется на устье скважины по повышению давления. На этом фиксирование пробки в стоп-кольце заканчивается. В надежности фиксирования пробки разрезным кольцом стоп-кольце способствует также и упругое эластичное кольцо 12, которое без каких либо перекосов обеспечивает равномерное расположение разрезного кольца 10 по всему периметру наконечника, а надежность перекрытия внутриколонного пространства обсадных труб от заколонного обеспечивают уплотнительные кольца 11 и 20.The device operates as follows. The stop ring 13 in the assembled form, as shown in Fig. 2, is delivered to the drilling rig and lowered into the well as a part of the casing string, connecting it with the body nipple 14 to the string shoe pipe (the casing string, shoe pipe and shoe are not shown in Fig. ) After a series of technological operations associated with restoring the circulation of the drilling fluid, flushing the wellbore and injecting a portion of the buffer fluid, the well is cemented by pumping the estimated volume of grout with the help of cementing units into the casing string. Then, after the cement slurry, the cement plug 1, shown in FIG. 1, is lowered from the cementing head from the wellhead into the column. When moving inside the column down under excess pressure of the squeezing fluid, it pushes the estimated volume of the cement slurry into the annulus. In the process of grouting grouting, mixing with grouting fluid does not occur, since the sealing is additionally ensured by increased pressure exerted through the vertical blind channel 2 on the wall of the elastic cuff, i.e. from the inside. At the end of the pushing of the calculated volume, the stopper reaches the stop ring 13, at which the cylindrical part 4 of the tip 6 begins to move along the channel 19 of the stop ring, the split ring 10 is compressed, and the elastic elastic ring 12 is compressed, and after exiting the stop ring it elastic elastic ring straighten completely, taking its original position. In this case, the tip 6 simultaneously with its landing cone 7 sits on the conical bore 17 of the stop ring, which is fixed at the wellhead to increase pressure. This fixes the stopper in the stop ring. In the reliability of fixing the stopper with a split ring, the stop ring also contributes to the elastic elastic ring 12, which without any distortions ensures a uniform location of the split ring 10 around the entire perimeter of the tip, and the sealing rings 11 and 20 provide reliable overlap of the casing annular space from the annular.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем. Предлагаемое устройство в сравнении с известными значительно проще по конструкции, обладает малой металлоемкостью, следовательно и массой, и надежностью в эксплуатации. Оно проще в изготовлении и сборке. Ко дню подачи заявки налажено его производство, пользуется спросом у нефтяников.The technical and economic advantage of the proposal is as follows. The proposed device, in comparison with the known ones, is much simpler in design, has a low metal consumption, and hence its mass and reliability in operation. It is easier to manufacture and assemble. By the day of filing an application, its production has been established; it is in demand among oil workers.

Claims

A device for cementing a casing string containing a cementing plug in the form of a block of elastic conical cuffs with a fixed tip with a seating cone and grooves in its cylindrical part, with a split spring and elastic sealing rings installed in them, and a stop ring with an inner conical surface for contacting landing cone of the tip of the cork, characterized in that the conical cuff block is made in one piece with a vertical blind channel in the center made conically m, with a large base pointing upward, while the lower end of the cork is made cylindrical, installed and fixed in the cylindrical blind end channel of the tip, the split ring of which is additionally spring-loaded with an elastic elastic ring, the stop ring is installed in a housing made of a composite of upper and lower parts , the lower of which is made in the form of a nipple, and the upper - in the form of a coupling with a supporting annular protrusion in its middle part, interacting with the annular protrusion of the stop ring, pushed from below the end face m nipple screwed into the sleeve.