RU162003U1

RU162003U1 - COUPLING CONTROL COUPLING

Info

Publication number: RU162003U1
Application number: RU2015150599/03U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Иосифович Геймаш; Юрий Михайлович Дружинин; Арсений Юрьевич Илясов; Михаил Степанович Савченко
Original assignee: Геннадий Иосифович Геймаш; Арсений Юрьевич Илясов
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2016-05-20

Abstract

Управляющая муфта для потайных колонн, включающая корпус с циркуляционными отверстиями и закрывающую втулку, отличающаяся тем, что в корпусе установлен закрытый клапанный узел, в котором и выполнены циркуляционные отверстия с возможностью их открытия при заданном давлении, а в верхней части закрывающей втулки установлен золотник с ограничителем хода с выточками и коническим осевым каналом, на внутренней поверхности которого выполнены зубчатые проточки и который расположен своим большим основанием в верхней плоскости золотника, причем в верхней и нижней частях закрывающей втулки выполнены выточки, при этом муфта содержит нижний переводник с выточками, выполненными с возможностью жесткого сцепления с выточками закрывающей втулки.Control sleeve for countersunk columns, including a housing with circulation holes and a closing sleeve, characterized in that a closed valve assembly is installed in the housing, in which circulation holes are made with the possibility of opening them at a given pressure, and a spool with a stopper is installed in the upper part of the closing sleeve a stroke with recesses and a conical axial channel, on the inner surface of which gear grooves are made and which is located with its large base in the upper plane of the spool, m in the upper and lower parts of the closing sleeve, recesses are made, while the coupling contains a lower sub with recesses made with the possibility of rigid adhesion with the recesses of the closing sleeve.

Description

Полезная модель относится нефтегазодобывающей промышленности, и может быть использована при креплении потайных колонн в основных и вторых стволах скважин, с целью создания необходимых гидродинамических условий на элементы технологической оснастки обсадных колонн различного назначения, например, умеренным при относительно низких давлениях опрессовки скважинных фильтров, давлением, а также сообщения трубного и кольцевого пространства, для промывки технологической жидкостью или буровым раствором, с последующей герметизацией трубного пространства для проведения работ большим давлением с элементами технологической оснастки на спускаемой колонне.The utility model relates to the oil and gas industry, and can be used for fastening secret columns in the main and second boreholes, in order to create the necessary hydrodynamic conditions for technological tooling elements for casing for various purposes, for example, moderate at relatively low pressure testing of well filters, pressure, and also the message of the pipe and annular space for washing with a process fluid or drilling fluid, followed by sealing of the pipe o space for work under high pressure with elements of technological equipment on the descent column.

Известно устройство для цементирования скважин (патент РФ №2367773, МПК Е21В 33/14, опубл. 20.09.2009), содержащее ствол с технологическими и циркуляционными отверстиями и осевым каналом, в котором установлены, с возможностью осевого перемещения, продавочная пробка с наконечником и стопорная втулка, при этом, стопорная втулка, размещенная на уровне технологических отверстий, а после осевого перемещения, на уровне циркуляционных отверстий, снабжена, расположенным на ее верхнем торце, седлом с диаметром, равным диаметру наконечника продавочной пробки, в седле стопорной втулки установлен стопор, на нижнем торце стопорной втулки выполнены выточки, а в стволе установлены ограничители.A device for cementing wells is known (RF patent No. 2367773, IPC ЕВВ 33/14, published on 09/20/2009), containing a barrel with technological and circulating holes and an axial channel in which, with the possibility of axial movement, a driving plug with a tip and a stopper are installed the sleeve, in this case, the locking sleeve, placed at the level of the technological holes, and after axial movement, at the level of the circulation holes, is equipped with a seat located at its upper end with a diameter equal to the diameter of the tip of the cork plug , a stopper is installed in the saddle of the locking sleeve, recesses are made at the lower end of the locking sleeve, and limiters are installed in the barrel.

Недостатком устройства является достаточно сложная конструкция для решения вопроса об открытии и закрытии циркуляционных отверстий.The disadvantage of this device is a rather complicated design to solve the issue of opening and closing of circulation holes.

Наиболее близким к данному техническому решению является муфта для двухступенчатого цементирования скважин (патент РФ №89597, МПК Е21В 33/14, опубл. 10.12.2009), включающая корпус и подвижную втулку, выполненные с заливочными отверстиями, при этом корпус с втулкой образуют винтовую пару, втулка снабжена буртом, а в корпусе имеется расточка, диаметр которой больше диаметра бурта втулки, при этом винтовая пара выполнена с левой резьбой, а между буртом и корпусом в осевом направлении расположен уплотнительный элемент.Closest to this technical solution is a coupling for two-stage cementing of wells (RF patent No. 89597, IPC ЕВВ 33/14, publ. 10.12.2009), including a housing and a movable sleeve made with fill holes, while the body with the sleeve form a screw pair , the sleeve is provided with a shoulder, and in the case there is a bore whose diameter is larger than the diameter of the sleeve shoulder, while the screw pair is made with a left-hand thread, and a sealing element is located between the shoulder and the case in the axial direction.

Недостатком устройства является то, что его конструкция не может быть использована в наклонно направленных и горизонтальных скважинах, т.к. при спуске колонн в этих скважинах проворот и расхаживание необходимы, что приведет к отказу устройств подобного типа.The disadvantage of this device is that its design cannot be used in directional and horizontal wells, because during the descent of the columns in these wells, rotation and pacing are necessary, which will lead to the failure of devices of this type.

Задачей предлагаемого технического решения является создание управляющей муфты для возможности создания необходимого давления, например, при относительно низких давлениях опрессовки скважинных фильтров, в трубном пространстве в несколько этапов.The objective of the proposed technical solution is to create a control sleeve for the possibility of creating the necessary pressure, for example, at relatively low pressurization pressures of well filters, in the tube space in several stages.

Поставленная задача решается тем, что в корпусе установлен клапанный узел, в котором и выполнены циркуляционные отверстия, а в верхней части закрывающей втулки установлен золотник с ограничителем хода с выточками и коническим осевым каналом, на внутренней поверхности которого выполнены зубчатые проточки и который расположен своим большим основанием в верхней плоскости золотника, причем в верхней и нижней части закрывающей втулки выполнены выточки, при этом муфта содержит нижний переводник с выточками, выполненными с возможностью жесткого сцепления с выточками закрывающей втулки.The problem is solved in that a valve assembly is installed in the housing, in which circulation holes are made, and a spool with a travel stop with recesses and a conical axial channel is installed on the inner surface of which there are serrated grooves and which has its large base grooves are made in the upper plane of the spool, with grooves being made in the upper and lower part of the closing sleeve, the clutch comprising a lower sub with grooves made with the possibility of a gesture clutch with the recesses of the closing sleeve.

Размещение клапанного узла с циркуляционными отверстиями в нижней части корпуса и закрывающей втулки и золотника, например, из алюминиевого сплава, с ограничителем хода, в осевом канале и фиксация закрывающей втулки на уровне циркуляционных отверстий, после осевого перемещения, позволяет быстро и надежно герметизировать трубное пространство несущей и спускаемой колонны от кольцевого пространства муфты до устья колонны.Placing the valve assembly with circulation holes in the lower part of the housing and the closing sleeve and spool, for example, of aluminum alloy, with a travel stop, in the axial channel and fixing the closing sleeve at the level of the circulation holes, after axial movement, allows quickly and reliably sealing the carrier tube space and descent columns from the annular space of the coupling to the mouth of the column.

Снабжение верхнего торца золотника коническим осевым каналом, диаметр которого больше диаметра шара, а в нижнем торце меньше его диаметра, позволяет произвести герметизацию и заклинивание шара в конической поверхности близкой к цилиндру и разобщить трубное пространство спускаемой колонны на две полости, для управления работой с элементами технологической оснастки, установленными в нижней и верхней части потайной колонны.The supply of the upper end of the spool with a conical axial channel, the diameter of which is larger than the diameter of the ball, and in the lower end less than its diameter, allows the ball to be sealed and jammed in a conical surface close to the cylinder and to separate the tube space of the descent column into two cavities to control the work with technological elements snap mounted in the lower and upper part of the countersunk column.

Выполнение на верхнем торце закрывающей втулки выточек, которые входят в зацепление с выточками на буртике золотника и в нижнем торце закрывающей втулки выточек, которые после осевого перемещения втулки входят в зацепление с выточками на торце нижнего переводника, позволяют исключить вращение закрывающей втулки и золотника во время разбуривания последнего.The execution at the upper end of the closing sleeve of the grooves, which engage with the recesses on the flange of the spool and in the lower end of the closing sleeve of the grooves, which, after the axial movement of the sleeve, engage with the grooves on the end of the lower sub, prevent rotation of the closing sleeve and the spool during drilling last one.

Конструкция управляющей муфты поясняется следующими чертежами,The design of the control clutch is illustrated by the following drawings,

где:Where:

- на фиг. 1 изображена муфта до срабатывания;- in FIG. 1 shows a clutch prior to actuation;

- на фиг. 2 изображена муфта во время промывки скважины и спущенной колонны;- in FIG. 2 shows a sleeve during flushing of a well and a deflated string;

- на фиг. 3 изображена муфта после срабатывания.- in FIG. 3 shows the clutch after operation.

Устройство состоит из корпуса 1 с резьбой, закрывающей втулки 2 с уплотнительными кольцами 3 и 4, золотника 5 с ограничителем хода в виде буртика с проточками и коническим осевым каналом, диаметр которого на верхнем торце больше диаметра шара 7, а на нижнем торце меньше его диаметра, со стопорными проточками 6, удерживающими шар 7 от обратного перемещения и нижнего переводника 8. Закрывающая втулка 2 зафиксирована в корпусе срезными винтами 9 и стопорным кольцом 10. В корпусе 1 выполнен клапанный узел, содержащий корпус клапана 11 в виде кольцевой втулки с уплотнительными кольцами 14, 15, закрепленной на срезных штифтах 12, и циркуляционные отверстия 13. На верхнем и нижнем торце закрывающей втулки 2 выполнены выточки для сцепления с выточками на ограничителе хода золотника и торце нижнего переводника 8 с целью предотвращения проворота золотника при последующем разбуривании.The device consists of a housing 1 with a thread that covers the bushings 2 with O-rings 3 and 4, a spool 5 with a travel stop in the form of a shoulder with grooves and a conical axial channel, the diameter of which at the upper end is larger than the diameter of the ball 7, and at the lower end less than its diameter with locking grooves 6 holding the ball 7 against reverse movement and the lower sub 8. The closing sleeve 2 is fixed in the housing with shear screws 9 and the locking ring 10. In the housing 1 there is a valve assembly comprising a valve housing 11 in the form of an annular pins with O-rings 14, 15, mounted on shear pins 12, and circulation holes 13. On the upper and lower end of the closing sleeve 2, recesses are made for engaging with recesses on the stroke limiter and the end face of the lower sub 8 to prevent the spool from turning during subsequent drilling .

Управляющая муфта работает следующим образом.The control clutch operates as follows.

Муфта соединяется в технологически необходимом интервале со спускаемой колонной резьбой на корпусе 1 и нижним переводником 8 с резьбой под спускаемую колонну, и устанавливается в эксплуатационной колонне или стволе скважины. Клапанный узел управляющей муфты подготавливают перед спуском в скважину, для чего выбирают материал и диаметр срезных штифтов 12, устанавливают их и определяют точное избыточное давление для срезки штифтов 12. Клапанным узлом обеспечивают сообщение трубного и кольцевого пространства в необходимый момент времени для промывки технологической жидкостью или буровым раствором и последующей герметизацией трубного пространства для проведения дальнейших работ с элементами технологической оснастки на спускаемой колонне выше муфты. После спуска и установки устройства в необходимый интервал колонны или стволе скважины, со спущенной колонной проводятся необходимые технологические операции по герметизации башмака в спускаемой колонне, ее подвески на клиньях, приведение в действие элементов оснастки, установленных ниже муфты. Далее повышают давление до величины срезки штифтов 12, воздействуя через канавку 16 на торец клапана 11, срезаются штифты 12 и открываются циркуляционные отверстия 13 для промывки скважины и спущенной колонны. Затем в колонну вводят легкоразбуриваемый шар 7, и закачкой раствора продавливают шар до золотника 5 с ограничителем хода. Шар 7 контактирует с коническим осевым каналом золотника 5, при повышении давления и срезке винтов 9 втулка закрывающая 2, по внутренней поверхности корпуса, перемещается вниз, перекрывая циркуляционные отверстия 13 клапанного узла и фиксируется от обратного хода стопорным кольцом 10, а боковые стопорные проточки 6 на конусообразном центральном отверстии золотника, удерживают шар от перемещения. Давление в спускаемой колонне поднимают на необходимую величину для управления работой элементами технологической оснастки колонны, при этом не повреждая фильтр и ниженаходящиеся элементы технологической оснастки, установленными над муфтой. Затем снижают до гидростатического и после затвердевания цемента разбуривают золотник 5 с шаром в коническом отверстии, проворот которого исключен за счет взаимодействия с ограничителем хода золотника и торце переводника 8 с выточками на закрывающей втулке 2.The coupling is connected in the technologically necessary interval with the descent string thread on the housing 1 and the lower sub 8 with thread for the descent string, and is installed in the production string or well bore. The valve assembly of the control sleeve is prepared before being lowered into the well, for which the material and the diameter of the shear pins 12 are selected, they are installed and the exact overpressure for the shear pins 12 is determined. The valve assembly ensures that the pipe and annular space communicate at the right time for flushing with the process fluid or drilling fluid solution and subsequent sealing of the pipe space for further work with elements of technological equipment on the descent column above the coupling. After launching and installing the device in the required interval of the string or wellbore, with the lowered string, the necessary technological operations are carried out to seal the shoe in the lowered string, its suspension on the wedges, actuating the tooling elements installed below the coupling. Then, the pressure is increased to the cut-off value of the pins 12, acting through the groove 16 on the end face of the valve 11, the pins 12 are cut off and the circulation openings 13 are opened for flushing the well and the deflated column. Then, an easily drilled ball 7 is introduced into the column, and the ball is pushed to the spool 5 with a stroke limiter by pumping the solution. The ball 7 is in contact with the conical axial channel of the spool 5, with increasing pressure and cutting the screws 9, the sleeve closing 2, on the inner surface of the housing, moves downward, blocking the circulation holes 13 of the valve assembly and is fixed from the return by the locking ring 10, and the side locking grooves 6 on cone-shaped central bore of the spool, keep the ball from moving. The pressure in the descent column is raised to the required value to control the operation of the elements of the technological equipment of the column, without damaging the filter and the lower elements of the technological equipment installed above the coupling. Then it is reduced to hydrostatic and, after the cement has hardened, a spool 5 is drilled with a ball in a conical hole, the rotation of which is excluded due to the interaction with the spool stroke limiter and the end face of the sub 8 with recesses on the closing sleeve 2.

Техническим результатом является двухэтапное приведение в действие всех элементов технологической оснастки спускаемой колонны, на первом этапе с обеспечением защиты нижнего участка спускаемой колонны от давления выше допустимого, например, при ограниченных давлениях опрессовки скважинных фильтров, использования отрегулированного давления в трубном пространстве, для открытия циркуляционных отверстий, воздействуя на оснастку, например пакеров, от башмака спускаемой колонны до муфты, после промывки и герметизации трубного пространства, за счет размещения в осевом канале закрывающей втулки с разбуриваемым золотником и коническим осевым каналом, диаметр которого на верхнем торце выше диаметра шара, а на нижнем торце меньше диаметра шара, а после ее осевого перемещения, на уровне циркуляционных отверстий с их герметизацией и на втором этапе, создание высокого давления для воздействия на технологическую оснастку от муфты до «головы» колонны.The technical result is a two-stage actuation of all the elements of the technological equipment of the descent string, at the first stage ensuring the protection of the lower section of the descent string from pressure above acceptable, for example, at limited pressurization pressures of the well filters, using the adjusted pressure in the pipe space to open circulation holes, acting on equipment, such as packers, from the shoe of the descent column to the coupling, after flushing and sealing the pipe space VA, due to the placement in the axial channel of the closing sleeve with a drillable spool and a conical axial channel, the diameter of which at the upper end is higher than the diameter of the ball, and at the lower end less than the diameter of the ball, and after its axial movement, at the level of the circulation holes with their sealing and the second stage, the creation of high pressure to influence the tooling from the coupling to the "head" of the column.

Claims

Control sleeve for countersunk columns, including a housing with circulation holes and a closing sleeve, characterized in that a closed valve assembly is installed in the housing, in which circulation holes are made with the possibility of opening them at a given pressure, and a spool with a stopper is installed in the upper part of the closing sleeve a stroke with recesses and a conical axial channel, on the inner surface of which gear grooves are made and which is located with its large base in the upper plane of the spool, m in the upper and lower parts of the closing sleeve, recesses are made, while the coupling contains a lower sub with recesses made with the possibility of rigid adhesion with the recesses of the closing sleeve.