RU2101465C1 - Device for cementation of casing string in well - Google Patents

Device for cementation of casing string in well Download PDF

Info

Publication number
RU2101465C1
RU2101465C1 RU96117938A RU96117938A RU2101465C1 RU 2101465 C1 RU2101465 C1 RU 2101465C1 RU 96117938 A RU96117938 A RU 96117938A RU 96117938 A RU96117938 A RU 96117938A RU 2101465 C1 RU2101465 C1 RU 2101465C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
casing
barrel
sleeve
well
groove
Prior art date
Application number
RU96117938A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96117938A (en
Inventor
Расим Шахимарданович Тугушев
Станислав Владимирович Баранцевич
Александр Викторович КЕЙБАЛ
Original Assignee
Расим Шахимарданович Тугушев
Станислав Владимирович Баранцевич
Александр Викторович КЕЙБАЛ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Расим Шахимарданович Тугушев, Станислав Владимирович Баранцевич, Александр Викторович КЕЙБАЛ filed Critical Расим Шахимарданович Тугушев
Priority to RU96117938A priority Critical patent/RU2101465C1/en
Publication of RU96117938A publication Critical patent/RU96117938A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2101465C1 publication Critical patent/RU2101465C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas production industry. SUBSTANCE: this is used for creation of oil and gas wells. Cementation device has barrel with central axial passage and radial passage. By means of connecting thread in ends of barrel, device is located as component of casing string. Mounted outside barrel is cylindrical housing with rings installed on its ends. Radial passage is closed by means of non-return valve. Located on housing and concentrically to it is bush which is made of material possessing higher deformation properties than material of housing. Groove is made in outer surface of housing and it is covered by bush. EFFECT: high efficiency. 6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в процессе строительства газовых и нефтяных скважин. The invention relates to the mining industry and can be used in the construction process of gas and oil wells.

Известно много технических решении, направленных на повышение надежности разобщения пластов при креплении скважин, в т.ч. на предотвращение заколонных перетоков пластового флюида. Одним из таких технических решений является устройство для цементирования обсадной колонны, включающее цилиндрический корпус с присоединительной резьбой и втулку, которые имеют радиальные каналы, связанный с корпусом кожух с продольными гофрами, соединенную с втулкой трубу, посадочные седла под цементировочную пробку и управляющие шары, а также фиксатор перемещения трубы в виде конических цанг [1] Известное устройство с помощью присоединительной резьбы соединяют с нижним концом спускаемой обсадной колонны. После спуска последней в скважину в нее сбрасывают первый управляющий шар, затем повышают величину внутреннего избыточного давления. Гофрированный кожух при этом распрямляется и плотно прижимается к стенке скважины. Далее с помощью изменения величины внутреннего избыточного давления и сброса второго управляющего шара добиваются открытия радиальных каналов для последующих промывки и цементирования скважины. There are many technical solutions aimed at improving the reliability of separation of formations during the fastening of wells, including to prevent annular flow of formation fluid. One of such technical solutions is a casing cementing device, including a cylindrical body with connecting thread and a sleeve, which have radial channels, a casing with longitudinal corrugations connected to the body, a pipe connected to the sleeve, seat seats for the cement plug and control balls, as well as pipe movement lock in the form of conical collets [1] The known device is connected to the lower end of the casing by means of a connecting thread. After the descent of the latter into the well, the first control ball is dropped into it, then the internal overpressure is increased. The corrugated casing is then straightened and pressed tightly against the wall of the well. Then, by changing the value of the internal overpressure and dumping the second control ball, the radial channels are opened for subsequent flushing and cementing of the well.

Однако известное устройство имеет ряд серьезных недостатков, главным из которых являются его низкая надежность, а также сложность в изготовлении и эксплуатации. However, the known device has a number of serious drawbacks, the main of which are its low reliability, as well as the difficulty in manufacturing and operation.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению, т.е. прототипом, является проходной заколонный пакер [2] который служит для обеспечения надежной герметизации между обсадной колонной и стенкой скважины. Он состоит из ствола с центральным осевым и радиальным каналами, который с помощью присоединительных резьб устанавливается в составе обсадной колонны. На стволе жестко закреплены два кольца, между которыми размещен цилиндрический кожух, представляющий собой резиновый уплотнительный элемент рукавного типа со стальной арматурой. Радиальный канал ствола перекрывается с помощью обратного клапана, предотвращающего утечки рабочей жидкости из-под уплотнительного элемента. Выпуск рабочей жидкости из кожуха осуществляется через специальный канал в верхней части пакера. Closest to the proposed technical solution, i.e. the prototype is an annular casing packer [2] which serves to ensure reliable sealing between the casing and the borehole wall. It consists of a barrel with a central axial and radial channels, which is installed as part of the casing using connecting threads. Two rings are rigidly fixed on the barrel, between which is placed a cylindrical casing, which is a rubber sleeve-type sealing element with steel reinforcement. The radial bore of the barrel is blocked by a check valve, which prevents leakage of the working fluid from under the sealing element. The release of working fluid from the casing is carried out through a special channel in the upper part of the packer.

Известное техническое решение сложно и дорого в изготовлении, особенно уплотнительный элемент рукавного типа. В процессе спуска в скважину резина уплотнительного элемента часто повреждается, при этом заколонный пакер полностью выходит из строя. Кроме того, после установки пакера не всегда достигается надежная герметизация заколонного пространства скважины, что обусловлено его конструктивными особенностями. The known technical solution is difficult and expensive to manufacture, especially a sleeve-type sealing element. During the descent into the well, the rubber of the sealing element is often damaged, while the casing packer completely fails. In addition, after installing the packer, reliable sealing of the annulus of the well is not always achieved, due to its design features.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности и эксплуатационной надежности устройства. The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency and operational reliability of the device.

Поставленная задача достигается в предлагаемом техническом решении тем, что устройство для цементирования обсадной колонны в скважине, которое состоит из ствола с центральным осевым и радиальным каналами и присоединительными резьбами на концах размещенного вокруг ствола цилиндрического кожуха, связанных с концами кожуха колец, а также обратного клапана, установленного с возможностью перекрытия радиального канала в стволе, сообщающего его центральный осевой канал с полостью, образованный наружной поверхностью ствола и внутренней поверхностью кожуха, снабжено втулкой, торцы которой жестко связаны с кожухом, а она сама размещена с наружной стороны кожуха концентрично последнему, причем на наружной поверхности кожуха выполнена канавка, которую перекрывает собой втулка, при этом материал, из которого она изготовлена, обладает более высокими деформационными свойствами, чем материал кожуха. На внутренней поверхности кожуха может быть выполнена дополнительная канавка, ответная канавке на его наружной поверхности, причем на смежные поверхности втулки и кожуха может быть нанесен антиадгезионный материал, например двуокись циркония. В транспортном положении полость, образованная внутренней поверхностью кожуха и наружной поверхностью ствола, может быть заполнена несжимаемой жидкостью, а сами кожух и втулка выполнены с продольными гофрами. На концах ствола могут быть установлены центрирующие элементы. The problem is achieved in the proposed technical solution in that a device for cementing a casing string in a well, which consists of a barrel with central axial and radial channels and connecting threads at the ends of a cylindrical casing placed around the barrel, connected to the ends of the ring casing, and also a check valve, installed with the possibility of overlapping a radial channel in the barrel, communicating its central axial channel with a cavity formed by the outer surface of the barrel and the inner the surface of the casing is provided with a sleeve, the ends of which are rigidly connected with the casing, and it is placed on the outside of the casing concentrically to the latter, and on the outer surface of the casing there is a groove that the sleeve overlaps, and the material from which it is made has higher deformation properties than the casing material. An additional groove can be formed on the inner surface of the casing, corresponding to a groove on its outer surface, and release material, for example zirconia, can be applied to adjacent surfaces of the sleeve and the casing. In the transport position, the cavity formed by the inner surface of the casing and the outer surface of the barrel can be filled with incompressible fluid, and the casing and sleeve themselves are made with longitudinal corrugations. Centering elements can be installed at the ends of the barrel.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "Новизна". Thus, the proposed technical solution meets the criterion of "Novelty."

Сравнительный анализ предложенного технического решения, проведенный по патентной и технической литературе, не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в данной области техники, не выявил в них признаки, отличающие предложенное техническое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "Изобретательский уровень". A comparative analysis of the proposed technical solution, carried out according to the patent and technical literature, not only with the prototype, but also with other well-known technical solutions in this technical field, did not reveal signs that distinguish the proposed technical solution from the prototype, which allows us to conclude that it matches the criterion of "Inventive step".

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - сечение А А на фиг.1 втулки и кожуха, в котором выполнена основная канавка; на фиг. 3 то же, в котором выполнены основная и дополнительная канавки. In FIG. 1 shows the proposed device, a General view; in FIG. 2 - section A A in figure 1 of the sleeve and the casing in which the main groove is made; in FIG. 3 the same in which the primary and secondary grooves are made.

Предлагаемое устройство для цементирования обсадной колонны в скважине состоит из ствола 1 с центральным осевым 2 и радиальными 3 каналами. Ствол 1 имеет на обоих концах присоединительные резьбы, с помощью которых он размещается в составе обсадной колонны. Снаружи, вокруг ствола 1, установлен цилиндрический кожух 4, концы которого соединены с кольцами 5. Последние жестко закреплены на стволе 1. Радиальный канал 3, который сообщает центральный осевой канал 2 ствола 1 с полостью, образованной внутренней поверхностью кожуха 4 и наружной поверхностью ствола, перекрывается с помощью обратного клапана 6. Он препятствует вытеканию рабочей жидкости из-под кожуха 4 в центральный осевой канал 2 ствола 1. The proposed device for cementing the casing string in the well consists of a barrel 1 with a central axial 2 and radial 3 channels. The barrel 1 has connecting threads at both ends, with which it is placed in the casing string. Outside, around the barrel 1, a cylindrical casing 4 is installed, the ends of which are connected to the rings 5. The latter are rigidly fixed to the barrel 1. A radial channel 3, which communicates the central axial channel 2 of the barrel 1 with a cavity formed by the inner surface of the casing 4 and the outer surface of the barrel, blocked by a check valve 6. It prevents the flow of working fluid from under the casing 4 into the Central axial channel 2 of the barrel 1.

На кожухе 4, в его средней части, концентрично размещена втулка 7. Ее торцы жестко связаны с кожухом 4. Кожух 4 и втулка 7 выполнены из металла, причем материал, из которого изготовлена втулка 7, обладает более высокими деформационными свойствами, т.е. более пластичен, чем материал кожуха 4. На наружной поверхности кожуха 4, под втулкой 7, выполнена канавка 8. Дополнительная канавка 9, ответная основной канавке 8, выполнена с противоположной стороны кожуха 4, т.е. на его внутренней поверхности. Втулка 7 перекрывает собой основную 8 и дополнительную 9 канавки на кожухе 4. A sleeve 7 is concentrically placed on the casing 4, in its middle part. Its ends are rigidly connected to the casing 4. The casing 4 and the sleeve 7 are made of metal, and the material of which the sleeve 7 is made has higher deformation properties, i.e. more plastic than the material of the casing 4. On the outer surface of the casing 4, under the sleeve 7, a groove is made 8. An additional groove 9, corresponding to the main groove 8, is made on the opposite side of the casing 4, i.e. on its inner surface. The sleeve 7 overlaps the main 8 and an additional 9 grooves on the casing 4.

На смежные поверхности кожуха 4 и втулки 7 нанесен антиадгезионный материал, который предотвращает слипание кожуха и втулки под действием деформационных напряжений. В качестве такого материала может быть использована, например, двуокись циркония. On the adjacent surface of the casing 4 and the sleeve 7 applied anti-adhesive material, which prevents adhesion of the casing and the sleeve under the action of deformation stresses. As such a material, for example, zirconia can be used.

В транспортном положении для уменьшения наружного диаметра устройства и облегчения его спуска в скважину кожух 4 и втулка 7 могут быть выполнены с продольными гофрами. In the transport position, to reduce the outer diameter of the device and facilitate its descent into the well, the casing 4 and the sleeve 7 can be made with longitudinal corrugations.

Полость, образованная внутренней поверхностью кожуха 4 и наружной поверхностью ствола 1, перед спуском устройства в скважину может быть заполнена несжимаемой жидкостью (т.е. жидкостью с минимальным содержанием растворенных в ней газов), предотвращающей возможное загрязнение полости промывочной жидкостью и осаждение в ней твердых частиц. При этом несжимаемая жидкость может быть закачана в упомянутую полость под избыточным давлением. Величина избыточного давления не должна вызывать преждевременное срабатывание устройства, т.е. радиальную деформацию кожуха 4 и втулки 7. The cavity formed by the inner surface of the casing 4 and the outer surface of the barrel 1, before the device is lowered into the well, can be filled with an incompressible liquid (i.e., a liquid with a minimum content of dissolved gases), which prevents possible contamination of the cavity with washing liquid and the deposition of solid particles in it . In this case, an incompressible fluid may be pumped into the said cavity under excessive pressure. The excess pressure should not cause premature operation of the device, i.e. radial deformation of the casing 4 and the sleeve 7.

На концах ствола 1 могут быть установлены центрирующие элементы (не показаны), которые способствуют оптимальному размещению устройства в стволе скважины. At the ends of the barrel 1, centering elements (not shown) can be installed that contribute to the optimal placement of the device in the wellbore.

Предлагаемое устройство действует следующим образом. The proposed device operates as follows.

Перед спуском обсадной колонны в скважину предлагаемое устройство с помощью присоединительных резьб ствола 1 размещается в ее нижней части выше места размещения "стоп" кольца. Before lowering the casing string into the well, the proposed device using the connecting threads of the barrel 1 is placed in its lower part above the placement of the "stop" ring.

После спуска обсадной колонны в скважину осуществляют процесс промывки и цементирования последней. Окончание процесса продавки цементного раствора и посадку цементировочной пробки на "стоп"- кольцо отмечают по резкому увеличению давления на манометре цементировочного агрегата. Избыточное давление внутри обсадной колонны продолжают плавно увеличивать. Это приводит к поступлению порции продавочной жидкости через обратный клапан 6 внутрь кожуха 4, который начинает деформироваться в радиальном направлении, увеличивая свой наружный диаметр. Вместе с кожухом 4 раздувается и втулка 7. При достижении расчетной величины внутреннего избыточного давления внутри обсадной колонны кожух 4 в месте расположения канавки 8 (или канавок 8 и 9) разрушается и жидкость проникает во внутренний зазор между кожухом 4 и втулкой 7. Последующее увеличение внутреннего избыточного давления до заданной величины приводит к тому, что втулка 7 плотно прижимается к стенке скважины, надежно герметизируя тем самым заколонное пространство. В данном случае кожух 4 выполняет роль несущего каркаса конструкции, а втулка 7 за счет своей более высокой пластичности является собственно герметизирующим элементом. After the casing is lowered into the well, the washing and cementing process of the latter is carried out. The end of the process of selling cement slurry and the cementing plug is put on “stop” - the ring is marked by a sharp increase in pressure on the manometer of the cementing unit. The overpressure inside the casing continues to gradually increase. This leads to the flow of a portion of the squeezing fluid through the check valve 6 into the casing 4, which begins to deform in the radial direction, increasing its outer diameter. Together with the casing 4, the sleeve 7 also inflates. Upon reaching the calculated value of the internal overpressure inside the casing, the casing 4 at the location of the groove 8 (or grooves 8 and 9) is destroyed and the liquid penetrates into the internal gap between the casing 4 and the sleeve 7. The subsequent increase in the internal excess pressure to a predetermined value leads to the fact that the sleeve 7 is tightly pressed against the wall of the well, thereby reliably sealing the annulus. In this case, the casing 4 acts as the supporting frame of the structure, and the sleeve 7 due to its higher ductility is actually a sealing element.

Избыточное давление внутри обсадной колонны стравливают, при этом обратный клапан 6 способствует сохранению избыточного давления в полости между кожухом 4 и стволом 1. Скважину оставляют в покое на время, необходимое для схватывания цементировочного раствора. Дальнейшие работы на скважине проводят в соответствии с утвержденным регламентом. The excess pressure inside the casing is vented, while the check valve 6 helps to maintain excess pressure in the cavity between the casing 4 and the barrel 1. The well is left at rest for the time necessary for the cementitious mortar to set. Further work on the well is carried out in accordance with the approved regulations.

Claims (7)

1. Устройство для цементирования обсадной колонны в скважине, включающее ствол с присоединительными резьбами на концах и с центральным осевым и радиальным каналами, размещенный вокруг ствола цилиндрический кожух с установленными на его концах кольцами и обратный клапан для перекрытия радиального канала в стволе, который сообщает центральный осевой канал с полостью, образованной наружной поверхностью ствола и внутренней поверхностью кожуха, отличающееся тем, что оно снабжено втулкой, которая размещена на кожухе, концентрично последнему, торцы втулки жестко связаны с кожухом, причем на его наружной поверхности выполнена канавка, при этом материал втулки имеет более высокие деформационные свойства, чем материал кожуха, а втулка перекрывает собой канавку на кожухе. 1. A device for cementing a casing string in a well, including a barrel with connecting threads at the ends and with a central axial and radial channels, a cylindrical casing around the barrel with rings installed at its ends, and a check valve to block the radial channel in the barrel, which communicates the central axial a channel with a cavity formed by the outer surface of the barrel and the inner surface of the casing, characterized in that it is provided with a sleeve that is placed on the casing concentrically last y, the ends of the sleeve are rigidly connected to the casing, and a groove is made on its outer surface, while the material of the sleeve has higher deformation properties than the material of the casing, and the sleeve overlaps the groove on the casing. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внутренней поверхности кожуха выполнена дополнительная канавка, ответная канавка на его наружной поверхности. 2. The device according to claim 1, characterized in that on the inner surface of the casing an additional groove is made, a mating groove on its outer surface. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что на смежные поверхности кожуха и втулки нанесен антиадгезионный материал. 3. The device according to PP.1 and 2, characterized in that on the adjacent surface of the casing and the sleeve applied release material. 4. Устройство по п.3, отличающийся тем, что в качестве антиадгезионного материала используют двуокись циркония. 4. The device according to claim 3, characterized in that zirconia is used as a release material. 5. Устройство по пп.1 4, отличающееся тем, что в транспортном положении полость, образованная внутренней поверхностью кожуха и наружной поверхностью ствола, заполнена несжимаемой жидкостью. 5. The device according to claims 1 to 4, characterized in that in the transport position the cavity formed by the inner surface of the casing and the outer surface of the barrel is filled with an incompressible fluid. 6. Устройство по пп.1 5, отличающееся тем, что в транспортном положении кожух и втулка выполнены с продольными гофрами. 6. The device according to PP.1 to 5, characterized in that in the transport position the casing and the sleeve are made with longitudinal corrugations. 7. Устройство по пп.1 6, отличающееся тем, что оно снабжено центрирующими элементами, размещенными на концах ствола. 7. The device according to PP.1 to 6, characterized in that it is equipped with centering elements located at the ends of the barrel.
RU96117938A 1996-09-13 1996-09-13 Device for cementation of casing string in well RU2101465C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96117938A RU2101465C1 (en) 1996-09-13 1996-09-13 Device for cementation of casing string in well

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96117938A RU2101465C1 (en) 1996-09-13 1996-09-13 Device for cementation of casing string in well

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96117938A RU96117938A (en) 1997-12-20
RU2101465C1 true RU2101465C1 (en) 1998-01-10

Family

ID=20185252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96117938A RU2101465C1 (en) 1996-09-13 1996-09-13 Device for cementation of casing string in well

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2101465C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697089C2 (en) * 2014-06-04 2019-08-12 Веллтек Ойлфилд Солюшнс АГ Downhole expandable metal pipe
RU2719855C2 (en) * 2015-05-26 2020-04-23 Веллтек Ойлфилд Солюшнс АГ Annular barrier having well expansion tubular element
RU2721209C2 (en) * 2014-10-25 2020-05-18 Морфпэкерс Лтд. Improved insulating barrier

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
2. Применение пакеров в нефтяных и нагнетательных скважиназ. Обз. инф. Серия "Нефтепромысловое дело". - М.: ВНИИОЭНГ, 1975, с. 5 - 7, рис. 1б. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697089C2 (en) * 2014-06-04 2019-08-12 Веллтек Ойлфилд Солюшнс АГ Downhole expandable metal pipe
US10711559B2 (en) 2014-06-04 2020-07-14 Welltec Oilfield Solutions Ag Downhole expandable metal tubular
US11473392B2 (en) 2014-06-04 2022-10-18 Welltec Oilfield Solutions Ag Downhole expandable metal tubular
RU2721209C2 (en) * 2014-10-25 2020-05-18 Морфпэкерс Лтд. Improved insulating barrier
RU2719855C2 (en) * 2015-05-26 2020-04-23 Веллтек Ойлфилд Солюшнс АГ Annular barrier having well expansion tubular element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7971640B2 (en) Method and device for setting a bottom packer
US7699111B2 (en) Float collar and method
RU2101465C1 (en) Device for cementation of casing string in well
US5165474A (en) Anti-rotation device for cementing plugs with deformable peripheral "fins"o"lips"
RU2021486C1 (en) Packer
EP0378040B1 (en) Casing hanger running and retrieval tools
RU2749366C1 (en) Hydraulic packer
RU2343272C2 (en) Cementing valve of casing string
RU2719881C1 (en) Method for installation of shaped shutter in well and device for its implementation
CN113090224A (en) Guide shoe for well cementation and expansion suspension well cementation tubular column
SU1213175A1 (en) Hydraulic packer
SU1379451A1 (en) Arrangement for cementing casing in well
US4628997A (en) Packoff
RU2821094C1 (en) Device for running and cementing liner with rotation
CN212406677U (en) External sealed floating valve device of casing
RU2170332C2 (en) Packer for stepped pressure grouting of casing string
RU40385U1 (en) DEVICE FOR CEMENTING AN EXTRA CASING
RU2105126C1 (en) Device for adjusting bottom-hole pressure in process of drilling
SU1765367A1 (en) Casing stepped cementation sleeve
RU35822U1 (en) DEVICE FOR CEMENTING AN EXTRA CASING
RU2225935C2 (en) Device for consecutive cementation of a casing string
RU34622U1 (en) Device for cementing an additional casing string
SU1208185A1 (en) Hole-bottom preventer
SU987075A1 (en) Packer ,particularly, for pressure testing of pipe joints in borehole
RU1813171C (en) Method of installation of shank of casing string in borehole