RU2047734C1

RU2047734C1 - Coupling for stepwise cementation of casing strings

Info

Publication number: RU2047734C1
Application number: RU92014955A
Authority: RU
Inventors: Владимир Владимирович Сережников; Михаил Пантелеймонович Смажило; Александр Федорович Коваль
Original assignee: Научно-производственный кооператив "Техноимпульс"
Priority date: 1992-12-29
Filing date: 1992-12-29
Publication date: 1995-11-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry. SUBSTANCE: coupling is a device having a composite body with holes for circulation and an inner shoulder. Inside the body there is a movable bushing with a seat and circulation holes. The bushing is locked in its extreme position by a retaining unit. The bushing and the body combine to form an annular space. There is a differential bushing in this annular space. The annular bushing covers the circulation holes of the body and the movable bushing. The device is provided with an intermediate bushing. The intermediate bushing has sealings on its internal surface, connecting thread, and radial holes with annular grooves. An intermediate space is formed in the internal surface of the movable bushing. The movable bushing has radial holes under its circulation holes. These radial holes make the intermediate space open to the annular space under the lower end-face of the differential bushing. The shear retaining unit is located in the axial channel of the intermediate bushing. This unit covers radial holes of the intermediate bushing. EFFECT: higher reliability. 4 dwg

Description

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для их цементирования. The invention relates to drilling wells, in particular to devices for cementing them.

Известна муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая составной корпус, подвижную втулку, дифференциальную втулку, седло, цементировочные пробки [1] Недостатком муфты является возможность открытия ее циркуляционных отверстий при внезапном, нерасчетном повышении давления в обсадной колонне, при проведении промежуточных промывок в период ее спуска в скважину, или в процессе цементирования. A known coupling for stepwise cementing of casing strings, including a composite housing, a movable bushing, a differential bushing, a saddle, cementing plugs [1] A disadvantage of the casing is the possibility of opening its circulation openings during a sudden, non-calculated pressure increase in the casing, during intermediate flushing during descent into the well, or during cementing.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является "муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая составной корпус, подвижную втулку, зафиксированную относительно корпуса срезными элементами, дифференциальную втулку, седло, срезную втулку [2] Недостатком муфты является низкая надежность ее работы по причине возможного обрыва тяг. В этом случае муфта останется неоткрытой из-за отсутствия доступа внутриколонного давления к дифференциальной втулке, что приведет к возникновению сложной аварийной ситуации на скважине. Closest to the proposed invention is a "coupling for stepwise cementing of casing strings, including a composite housing, a movable sleeve fixed relative to the housing by shear elements, a differential sleeve, a saddle, a shear sleeve [2] The disadvantage of the coupling is its low reliability due to possible breakage of rods. In this case, the coupling will remain unopened due to the lack of access of the annular pressure to the differential sleeve, which will lead to a complex emergency at the well no.

Задачей изобретения является повышение надежности работы муфты. Достигается это тем, что известная муфта для ступенчатого цементирования, содержащая составной корпус с циркуляционными отверстиями и внутренним буртом, подвижную втулку с циркуляционными отверстиями и посадочным седлом, зафиксированную в крайнем положении срезным стопорным узлом внутри корпуса и образующую с ним кольцевую полость, дифференциальную втулку, помещенную в кольцевой полости и перекрывающую циркуляционные отверстия корпуса и подвижной втулки, и цементировочные пробки, согласно изобретению снабжена промежуточной втулкой с уплотнениями на внутренней поверхности, присоединительной резьбой на наружной поверхности в нижней ее части и радиальными отверстиями с кольцевой проточкой в их зоне, образующими с внутренней поверхностью подвижной втулки промежуточную полость, а подвижная втулка выполнена с радиальными отверстиями под ее циркуляционными отверстиями, сообщающими промежуточную полость с кольцевой полостью под нижним торцем дифференциальной втулки, при этом срезной стопорный узел помещен в осевом канале промежуточной втулки и перекрывает ее радиальные отверстия. The objective of the invention is to increase the reliability of the coupling. This is achieved by the fact that the known coupling for step cementing, comprising a composite housing with circulation holes and an inner collar, a movable sleeve with circulation holes and a seating seat, fixed in the extreme position with a shear stop assembly inside the housing and forming an annular cavity with it, a differential sleeve placed in the annular cavity and overlapping the circulation openings of the housing and the movable sleeve, and cementing plugs, according to the invention is equipped with an intermediate sleeve th with seals on the inner surface, connecting thread on the outer surface in its lower part and radial holes with an annular groove in their area, forming an intermediate cavity with the inner surface of the movable sleeve, and the movable sleeve is made with radial holes under its circulation holes communicating the intermediate cavity with an annular cavity under the lower end of the differential sleeve, while a shear locking assembly is placed in the axial channel of the intermediate sleeve and overlaps it for flax holes.

На фиг. 1 изображена муфта в исходном положении; на фиг. 2 эластичная разделительная пробка со срезным кольцом; на фиг. 3 муфта после прохождения через нее эластичной пробки и открытия циркуляционных отверстий; на фиг. 4 муфта после закрытия ее циркуляционных отверстий. In FIG. 1 shows the coupling in its initial position; in FIG. 2 elastic separation tube with shear ring; in FIG. 3 coupling after passing through it an elastic tube and opening the circulation holes; in FIG. 4 coupling after closing its circulation holes.

Муфта состоит из нижней 1 и верхней 2 частей составного корпуса с циркуляционными отверстиями 3 и буртом 4. В осевом канале корпуса установлена подвижная втулка 5 с циркуляционными отверстиями 6 и зафиксирована срезными стопорами 7 и стопорным кольцом 8. В кольцевой полости, образованной внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью подвижной втулки 5, размещена дифференциальная втулка 9, зафиксированная срезным элементом 10. Внутренний диаметр подвижной втулки 5 соответствует внутреннему диаметру обсадной колонны с максимальной толщиной стенки. The coupling consists of the lower 1 and upper 2 parts of the composite housing with circulation holes 3 and the collar 4. In the axial channel of the housing there is a movable sleeve 5 with circulation holes 6 and fixed with shear stops 7 and the locking ring 8. In the annular cavity formed by the inner surface of the housing 1 and the outer surface of the movable sleeve 5, placed a differential sleeve 9, fixed by a shear element 10. The inner diameter of the movable sleeve 5 corresponds to the inner diameter of the casing with a maximum wall thickness.

В подвижной втулке 5 на наружной поверхности ниже циркуляционных отверстий 6 для размещения стопорного кольца 8 выполнена кольцевая проточка 11 со сквозными радиальными отверстиями 12. На внутренней поверхности втулки 5 в ее верхней и нижней частях выполнена резьба, с помощью которой в осевом канале втулки жестко закреплены седло 13 и промежуточная втулка 14. In the movable sleeve 5 on the outer surface below the circulation holes 6 to accommodate the retaining ring 8, an annular groove 11 is made with through radial holes 12. On the inner surface of the sleeve 5, a thread is made in its upper and lower parts with the help of which a saddle is rigidly fixed in the axial channel of the sleeve 13 and the intermediate sleeve 14.

Втулка 14 имеет на наружной поверхности, в нижней части присоединительную резьбу 15, а в верхней части кольцевую проточку 16 с радиальными отверстиями 17. В осевом канале промежуточной втулки 14 установлено кольцо 18 с возможностью герметичного перекрытия в исходном положении циркуляционного канала, образованного радиальными отверстиями 17, кольцевой проточкой 16 и радиальными отверстиями 12 и сообщающегося с торцем дифференциальной втулки 9. The sleeve 14 has on the outer surface, in the lower part, a connecting thread 15, and in the upper part an annular groove 16 with radial holes 17. A ring 18 is installed in the axial channel of the intermediate sleeve 14 with the possibility of tight sealing in the initial position of the circulation channel formed by the radial holes 17, an annular groove 16 and radial holes 12 and communicating with the end face of the differential sleeve 9.

Пружинное кольцо 19 предназначено для фиксации подвижной втулки 5 после закрытия муфты. Эластичная пробка первой ступени 20 снабжена фиксатором 21 для удержания срезного кольца 18. Кольцевые уплотнения 22 предназначены для герметизации деталей муфты. Пробка второй ступени 23. The spring ring 19 is designed to fix the movable sleeve 5 after closing the coupling. The elastic stopper of the first stage 20 is equipped with a latch 21 to hold the shear ring 18. O-rings 22 are designed to seal the parts of the coupling. Second stage plug 23.

Муфта работает следующим образом. В исходном положении, показанном на фиг. 1, муфта устанавливается в компоновку обсадной колонны и спускается в скважину. При промежуточных промывках скважины внутриколонное давление не воздействует на торцевую часть дифференциальной втулки, так как радиальные отверстия 17 герметично перекрыты срезным кольцом 18. The coupling operates as follows. In the starting position shown in FIG. 1, the sleeve is installed in the casing arrangement and lowered into the well. During intermediate flushing of the well, the annular pressure does not affect the end part of the differential sleeve, since the radial holes 17 are hermetically closed by a shear ring 18.

После спуска обсадной колонны на заданную глубину производится закачивание тампонажного раствора первой ступени. За тампонажным раствором пускают эластичную пробку 20, которая продавливается через муфту до кольца "Стоп", устанавливаемого над башмаком колонны. After lowering the casing to a predetermined depth, the first stage cement slurry is pumped. Behind the cement slurry, an elastic plug 20 is inserted, which is pressed through the sleeve to the Stop ring, which is mounted above the shoe of the column.

При продавливании через муфту пробка 20 своим наконечником садится на срезное кольцо 18, срезает фиксирующие его элементы и совместно со срезным кольцом 18, удерживаемым на наконечнике элементом 21 движется на забой скважины. При посадке пробки 20 на кольцо "Стоп" давление в колонне повышают до расчетной величины, при которой происходит срезка элементов 10, удерживающих дифференциальную втулку 9 в исходном положении. При перемещении дифференциальной втулки 9 вверх стопорное кольцо 8 разжимается и подвижная втулка 5 с этого момента удерживается в исходном положении только срезным стопорным элементом 7. После срезки элементов 10 и открытия циркуляционных отверстий 3 и 6 производят промывку скважины. When punching through the sleeve, the plug 20 sits on its shear ring 18 with its tip, cuts off its fixing elements and, together with the shear ring 18 held on the tip by element 21, moves to the bottom of the well. When the plug 20 is placed on the Stop ring, the pressure in the column is increased to the calculated value at which the cutting of the elements 10 holding the differential sleeve 9 in its initial position takes place. When the differential sleeve 9 is moved up, the retaining ring 8 is expanded and the movable sleeve 5 from this moment is held in its original position only by a shear locking element 7. After cutting the elements 10 and opening the circulation holes 3 and 6, the well is flushed.

После технологически необходимого интервала времени производят закачивание тампонажного раствора второй ступени. После этого в колонну пускают пробку второй ступени и продавливают ее до момента посадки на седло 1 подвижной втулки 5. Давление в колонне повышают до момента срезки элементов 7. При этом подвижная втулка 5 смещается вниз до упора в бурт 4 корпуса 1, а отверстия 6 перемещаются ниже уплотнений 22 корпуса. Пружинное кольцо 19 утапливается в проточке корпуса 1 и фиксирует подвижную втулку 5 в нижнем положении. After the technologically necessary time interval, the cementing slurry of the second stage is pumped. After that, the second stage plug is launched into the column and it is pressed forward until the movable sleeve 5 is seated on the saddle 1. The pressure in the column is increased until the elements are cut 7. In this case, the movable sleeve 5 is shifted down to the stop in the shoulder 4 of the housing 1, and the holes 6 are moved below the seals 22 of the housing. The spring ring 19 is recessed in the groove of the housing 1 and fixes the movable sleeve 5 in the lower position.

После затвердения тампонажного раствора производят разбуривание пробки второй ступени и деталей 13 и 14, выполненных из легкоразбуриваемого материала. After the hardening of the cement slurry, the second stage plugs and parts 13 and 14 made of easily drilled material are drilled.

Claims

Coupling for stepwise cementing of casing columns, including a composite housing with circulation holes and an inner collar, a movable sleeve with circulation holes and a seating seat, fixed in the extreme position with a shear stop assembly inside the housing and forming an annular cavity with it, a differential sleeve, and placed in an annular cavity covering the circulation holes of the housing and the movable sleeve, and cementing plugs, characterized in that it is equipped with an intermediate sleeve with a seal and on the inner surface, connecting thread on the outer surface in its lower part and radial holes with an annular groove in their area, forming an intermediate cavity with the inner surface of the movable sleeve, and the movable sleeve is made with radial holes under its circulation holes communicating the intermediate cavity with the annular cavity under the lower end of the differential sleeve, while a shear locking assembly is placed in the axial channel of the intermediate sleeve and overlaps its radial holes i.