RU211390U1

RU211390U1 - Wellhead module for casing cementing

Info

Publication number: RU211390U1
Application number: RU2021138489U
Authority: RU
Inventors: Ильдар Рустамович Мухамадеев; Андрей Анатольевич Анисимов; Вячеслав Геннадьевич Подножкин; Айнур Маратович Мингазов; Айдар Салаватович Халилов; Ольга Борисовна Баландина
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Перекрыватель"
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2022-06-02

Abstract

Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для цементирования обсадных колонн. Техническим результатом является повышение качества элементов конструкции устройства за счет снижения разрушающего воздействия давления цементного раствора и, как следствие, повышение качества проведения работ по цементированию обсадной колонны труб. Устьевой модуль для цементирования обсадной колонны содержит полый цилиндрический корпус с боковым каналом, который сверху оснащен посадочным местом под верхнюю разделительную пробку. Корпус соединен с ведущей трубой буровой установки при помощи соединительного переводника, а боковой канал выполнен ниже разделительной пробки в корпусе, на наружной поверхности которого напротив бокового канала выполнена цилиндрическая проточка, снаружи перекрытая гильзой, герметично установленной снаружи корпуса и снабженной боковым патрубком, который сообщен через цилиндрическую проточку с боковым каналом. Между корпусом и соединительным переводником выполнен дополнительный переводник, внутренний диаметр которого больше внутреннего диаметра корпуса. Дополнительный переводник содержит разделительную пробку, выполненную в виде эластичной манжеты с тремя нераздельными литыми разделительными лепестками, внутри которой установлен металлический стержень, и два прутка, выполненные с возможностью их прилегания к краям лепестков разделительной пробки. 1 ил.

The utility model relates to the field of construction and operation of oil and gas wells, in particular to devices for cementing casing strings. The technical result is to improve the quality of the structural elements of the device by reducing the destructive effect of the pressure of the cement slurry and, as a result, improve the quality of cementing the casing string. The wellhead module for cementing the casing contains a hollow cylindrical body with a side channel, which is equipped with a seat for the top separating plug on top. The housing is connected to the kelly of the drilling rig by means of a connecting sub, and the side channel is made below the separating plug in the housing, on the outer surface of which, opposite the side channel, a cylindrical groove is made, externally covered by a sleeve, hermetically installed outside the housing and equipped with a side branch pipe, which is connected through a cylindrical groove with side channel. An additional sub is made between the body and the connecting sub, the inner diameter of which is greater than the inner diameter of the body. The additional sub contains a separating plug made in the form of an elastic cuff with three inseparable cast separating petals, inside which a metal rod is installed, and two rods, made with the possibility of their adjoining to the edges of the separating plug petals. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для цементирования обсадных колонн.The utility model relates to the field of construction and operation of oil and gas wells, in particular to devices for cementing casing strings.

Из уровня техники известно устройство для цементирования обсадной колонны труб в скважине (см. патент РФ №179812 U1, 24.05.2018, МПК Е21В 33/05, Е21В 33/14), содержащее полый цилиндрический корпус с боковым каналом, который сверху оснащен посадочным местом под разделительную пробку и выполнен с возможностью соединения с обсадной колонной труб, при этом корпус размещен на устье скважины с возможностью вращения обсадной колонны труб в процессе цементирования, боковой канал выполнен ниже разделительной пробки в корпусе, на наружной поверхности которого напротив бокового канала выполнена цилиндрическая проточка, снаружи перекрытая гильзой, герметично установленной снаружи корпуса с возможностью неподвижного состояния относительно обсадной колонны труб при вращении корпуса и снабженной боковым патрубком, который сообщен через цилиндрическую проточку с боковым каналом, при этом корпус выполнен с возможностью соединения с обсадной колонной труб через многогранный патрубок, выполненный с возможностью продольного перемещения вдоль соответствующих граням патрубка выборок плиты ротора для вращения корпуса.A device for cementing a casing string in a well is known from the prior art (see RF patent No. 179812 U1, 05/24/2018, IPC E21B 33/05, E21B 33/14), containing a hollow cylindrical body with a side channel, which is equipped with a seat on top under the separating plug and is made with the possibility of connection with the casing string, while the body is placed on the wellhead with the possibility of rotation of the casing string during cementing, the side channel is made below the separating plug in the body, on the outer surface of which a cylindrical groove is made opposite the side channel, covered from the outside by a sleeve hermetically installed outside the body with the possibility of a stationary state relative to the casing string during rotation of the body and equipped with a side branch pipe, which is connected through a cylindrical groove with a side channel, while the body is configured to be connected to the casing string of pipes through a multifaceted branch pipe made with perhaps the importance of longitudinal movement along the rotor plate selections corresponding to the faces of the branch pipe to rotate the body.

Недостатком известного устройства является то, что периферийные части манжет разделительной пробки соприкасаются с внутренней поверхностью обсадной колонны, что не позволяет выравнивать давление между полостями, образованными манжетами, и приводит к ее разрыву/разрушению.The disadvantage of the known device is that the peripheral parts of the separating plug collars are in contact with the inner surface of the casing, which does not allow equalizing the pressure between the cavities formed by the collars and leads to its rupture/destruction.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение качества элементов конструкции устройства за счет снижения разрушающего воздействия давления цементного раствора и, как следствие, повышение качества проведения работ по цементированию обсадной колонны труб.The technical result of the proposed utility model is to improve the quality of the structural elements of the device by reducing the destructive effect of the pressure of the cement slurry and, as a result, improve the quality of cementing the casing string.

Технический результат достигается тем, что устьевой модуль для цементирования обсадной колонны содержит полый цилиндрический корпус с боковым каналом, который сверху оснащен посадочным местом под верхнюю разделительную пробку, при этом корпус соединен с ведущей трубой буровой установки при помощи соединительного переводника, а боковой канал выполнен ниже разделительной пробки в корпусе, на наружной поверхности которого напротив бокового канала выполнена цилиндрическая проточка, снаружи перекрытая гильзой, герметично установленной снаружи корпуса и снабженной боковым патрубком, который сообщен через цилиндрическую проточку с боковым каналом. При этом между корпусом и соединительным переводником выполнен дополнительный переводник, внутренний диаметр которого больше внутреннего диаметра корпуса, при этом дополнительный переводник содержит разделительную пробку, выполненную в виде эластичной манжеты с тремя нераздельными литыми разделительными лепестками, внутри которой установлен металлический стержень, и два прутка, выполненные с возможностью их прилегания к краям лепестков разделительной пробки.The technical result is achieved by the fact that the wellhead module for cementing the casing contains a hollow cylindrical body with a side channel, which is equipped with a seat for the top separating plug on top, while the body is connected to the drilling rig's kelly by means of a connecting sub, and the side channel is made below the separating plug. plugs in the body, on the outer surface of which, opposite the side channel, a cylindrical groove is made, externally covered by a sleeve, hermetically installed outside the body and equipped with a side branch pipe, which is connected through the cylindrical groove with the side channel. At the same time, an additional sub is made between the body and the connecting sub, the inner diameter of which is greater than the inner diameter of the body, while the additional sub contains a separating plug made in the form of an elastic cuff with three inseparable cast separating petals, inside which a metal rod is installed, and two rods made with the possibility of their adjoining to the edges of the separating plug petals.

Новым является то, что за счет введения в конструкцию устьевого модуля отдельного переводника, выполненного с большим диаметром, чем основной корпус, имеется возможность установки/расположения внутри него двух прутков, выполненных металлическим, с возможностью плотного прилегания к краям лепестков разделительной пробки, позволяя выровнять давление в узле разделительной пробки, за счет создания сообщающихся каналов-полостей, образованных лепестками разделительной пробки.What is new is that due to the introduction of a separate sub, made with a larger diameter than the main body, into the design of the wellhead module, it is possible to install/locate two bars inside it, made of metal, with the possibility of a snug fit to the edges of the separating plug tabs, allowing the pressure to equalize in the separating plug assembly, by creating communicating channels-cavities formed by the petals of the separating plug.

При этом наличие внутри разделительной пробки металлического стержня предохраняет разделительную пробку от разрушающего воздействия давления цементного раствора.At the same time, the presence of a metal rod inside the separating plug protects the separating plug from the destructive effect of the pressure of the cement slurry.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства устьевого модуля.The utility model is illustrated by the drawing, where in Fig. 1 shows a general view of the wellhead module device.

Устьевой модуль для цементирования обсадной колонны состоит из полого цилиндрического корпуса с боковым каналом (на фиг. не показаны), который сверху оснащен посадочным местом под верхнюю разделительную пробку 1, зафиксированную срезными штифтами, обсадной колонны труб, соединенных с корпусом. Боковой канал выполнен ниже разделительной пробки 1 в корпусе, на наружной поверхности которого, напротив бокового канала, выполнена цилиндрическая проточка, снаружи перекрытая гильзой, герметично установленной снаружи корпуса.The wellhead module for cementing the casing string consists of a hollow cylindrical body with a side channel (not shown in Fig.), which is equipped on top with a seat for the top separating plug 1, fixed with shear pins, of the casing string of pipes connected to the body. The side channel is made below the separating plug 1 in the housing, on the outer surface of which, opposite the side channel, a cylindrical groove is made, externally covered by a sleeve hermetically installed outside the housing.

Корпус посредством выполненной в верхней части резьбы соединен с дополнительным переводником 2, расположенным выше корпуса. При этом внутренний диаметр переводника 2 выполнен больше, чем внутренний диаметр корпуса.The housing is connected by means of a thread made in the upper part to an additional sub 2 located above the housing. In this case, the inner diameter of the sub 2 is made larger than the inner diameter of the housing.

Дополнительный переводник 2, посредством резьбы, соединен с соединительным переводником 3 для соединения с ведущей трубой буровой установки (на чертеже не показана).Additional sub 2, by means of a thread, is connected to the connecting sub 3 for connection with the leading pipe of the drilling rig (not shown in the drawing).

Разделительная пробка 1 расположена в дополнительном переводнике 2 и выполнена в виде эластичной манжеты с тремя нераздельными литыми лепестками 4. Внутри разделительной пробки 1 расположен/установлен центральный металлический стержень 5, предохраняющий разделительную пробку 1 от разрушительного давления жидкости.The separating plug 1 is located in the additional sub 2 and is made in the form of an elastic cuff with three inseparable cast petals 4. A central metal rod 5 is located/installed inside the separating plug 1, which protects the separating plug 1 from the destructive pressure of the liquid.

Внутри дополнительного переводника 2 у внутренних стенок расположены два металлических прутка 6, имеющих диаметр от 1 до 5 мм, предпочтительно 3 мм. При этом прутки 6 выполнены с возможностью плотного прилегания к краям лепестков 4 разделительной пробки 1.Inside the additional sub 2, near the inner walls, there are two metal bars 6 having a diameter of 1 to 5 mm, preferably 3 mm. In this case, the rods 6 are made with the possibility of a snug fit to the edges of the petals 4 of the separating plug 1.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

После спуска обсадной колонны в скважину (на чертеже не показана) до заданного интервала устройство через многогранный патрубок крепится к последней трубе колонны, а верхняя часть через соединительный переводник 3 крепится к ведущей трубе буровой установки (на чертеже не показана).After lowering the casing string into the well (not shown in the drawing) to a predetermined interval, the device is attached to the last pipe of the string through a multi-faceted pipe, and the upper part is attached to the drilling rig kelly (not shown in the drawing) through a connecting sub 3.

Затем к боковому патрубку присоединяют цементировочный агрегат (на чертеже не показан) и начинают подачу цементного раствора под давлением.Then, a cementing unit (not shown in the drawing) is attached to the side pipe and the supply of cement slurry under pressure is started.

Раствор через боковой патрубок попадает в цилиндрическую проточку и затем через боковой канал во внутреннюю полость корпуса. Таким образом, прокачивают расчетный объем цементного раствора и заполняют внутреннее пространство обсадной колонны труб.The solution enters the cylindrical groove through the side pipe and then through the side channel into the internal cavity of the body. Thus, the calculated volume of cement slurry is pumped and the internal space of the casing string is filled.

При этом с помощью ротора буровой установки передают вращение через плиту на многогранный патрубок, соединенный с обсадной колонной труб. Обсадная колонна труб вместе с корпусом вращается, а гильза с боковым патрубком находится в неподвижном состоянии.At the same time, with the help of the rotor of the drilling rig, rotation is transmitted through the plate to the multifaceted branch pipe connected to the casing string. The casing string of pipes together with the body rotates, and the sleeve with the side pipe is in a stationary state.

После прокачки расчетного количества цементного раствора цементировочный агрегат отключают и включают насос с продавочной жидкостью через ведущую трубу буровой установки. При определенном давлении разделительная пробка 1 срезает штифты и выходит из своего посадочного места, движется вниз до стоп-кольца (на чертеже не показано). При этом происходит заполнение затрубного пространства цементным раствором. Под влиянием быстро возрастающего давления может быть разрушена разделительная пробка.After pumping the calculated amount of cement slurry, the cementing unit is turned off and the pump with displacement fluid is turned on through the leading pipe of the drilling rig. At a certain pressure, the separating plug 1 cuts off the pins and leaves its seat, moves down to the stop ring (not shown in the drawing). In this case, the annular space is filled with cement mortar. Under the influence of rapidly increasing pressure, the separating plug can be destroyed.

Во избежание этого в конструкцию устьевого модуля был добавлен дополнительный переводник, выполненный с большим диаметром, чем основной корпус. Это позволило вынести расположение разделительной пробки из корпуса и появилась возможность установки/расположения внутри него двух прутков.To avoid this, an additional sub was added to the design of the wellhead module, made with a larger diameter than the main body. This made it possible to remove the location of the separating plug from the body and it became possible to install / locate two bars inside it.

Под действием давления прутки плотно прилегают к краям лепестков разделительной пробки, создавая сообщающиеся каналы-полости, образованные лепестками разделительной пробки, за счет чего выравнивается давление в узле разделительной пробки.Under the action of pressure, the rods fit snugly against the edges of the separating plug tabs, creating communicating channels-cavities formed by the separating plug tabs, due to which the pressure in the separating plug assembly is equalized.

Данная полезная модель позволяет повысить качество цементирования обсадных колонн за счет конструкции, позволяющей производить закачку и последующую продавку цемента в затрубное пространство, при этом не будет происходить разрушительное воздействие давления цементного раствора на разделительную пробку, поскольку давление, возникающее между полостями, образованными лепестками разделительной пробки, будет выравниваться, а центральный металлический стержень, в свою очередь, будет предохранять разделительную пробку от негативных воздействий избыточного давления.This utility model improves the quality of cementing casing strings due to the design, which allows pumping and subsequent displacement of cement into the annulus, while there will be no destructive effect of the pressure of the cement slurry on the separation plug, since the pressure arising between the cavities formed by the petals of the separation plug, will be aligned, and the central metal rod, in turn, will protect the separating plug from the negative effects of overpressure.

Claims

A wellhead module for casing string cementing, containing a hollow cylindrical body with a side channel, which is equipped with a seat for the top separating plug from above, while the body is connected to the kelly of the drilling rig using a connecting sub, and the side channel is made below the separating plug in the body, on the outer surface of which, opposite the side channel, a cylindrical groove is made, externally covered by a sleeve, hermetically installed outside the body and equipped with a side branch pipe, which is connected through a cylindrical groove with the side channel, characterized in that an additional sub is made between the body and the connecting sub, the inner diameter of which is larger than the inner body diameter, while the additional sub contains a separating plug made in the form of an elastic cuff with three inseparable cast separating petals, inside which a metal rod is installed, and two rods a, made with the possibility of their adjoining to the edges of the petals of the separating plug.