RU2156854C2 - Gear to join and grout sections of casing strings - Google Patents

Gear to join and grout sections of casing strings Download PDF

Info

Publication number
RU2156854C2
RU2156854C2 RU98119983A RU98119983A RU2156854C2 RU 2156854 C2 RU2156854 C2 RU 2156854C2 RU 98119983 A RU98119983 A RU 98119983A RU 98119983 A RU98119983 A RU 98119983A RU 2156854 C2 RU2156854 C2 RU 2156854C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sleeve
sections
casing
ball
section
Prior art date
Application number
RU98119983A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98119983A (en
Inventor
В.Ю. Близнюков
В.А. Акатьев
Ю.Н. Близнюков
Original Assignee
ОАО НПО "Буровая техника" - ВНИИБТ
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 ОАО НПО "Буровая техника" - ВНИИБТ filed Critical ОАО НПО "Буровая техника" - ВНИИБТ
Priority to RU98119983A priority Critical patent/RU2156854C2/en
Publication of RU98119983A publication Critical patent/RU98119983A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2156854C2 publication Critical patent/RU2156854C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: construction of oil and gas wells, joining and grouting of casing strings lowered by sections. SUBSTANCE: proposed gear includes bell mouth with conical surface mounted on lower section. Body is coupled to section of casing string located above. Body has radial holes where diaphragms are fixed. Sleeve is anchored coaxially to body, it is anchored by means of shear members and is mounted for axial movement. Sleeve also has radial holes shut off by diaphragms. Gear has directing plug with central hole and release ball. Lowering of release ball for opening of flushing holes in disconnector is determined by formula. EFFECT: enhanced reliability of joining of sections of casing string under control and grouting of upper section in joined state. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для стыковки и цементирования обсадных колонн, спускаемых секциями. The invention relates to the field of construction of oil and gas wells, and in particular to devices for joining and cementing casing pipes lowered by sections.

Известно устройство для стыковки и цементирования секций обсадных колонн, состоящее из полого корпуса с промывочными отверстиями, перекрытыми пробками с уплотнениями, муфты, жесткосвязанной с корпусом, и втулки, соединенной с муфтой срезными элементами [1]. A device for joining and cementing sections of casing strings, consisting of a hollow body with flushing holes blocked by plugs with seals, a sleeve rigidly connected to the body, and a sleeve connected to the sleeve by shear elements [1].

Основным недостатком известного устройства является преждевременное открытие промывочных отверстий корпуса из-за выпадения пробок, которые ненадежно крепятся кольцами или проволокой, или невозможность их открытия внутриколонным давлением бурового раствора. The main disadvantage of the known device is the premature opening of the flushing openings of the housing due to the loss of plugs that are not securely fastened by rings or wire, or the inability to open them by the annular pressure of the drilling fluid.

Наиболее близким является устройство для стыковки секций обсадных колонн, состоящее из воронки с коническим седлом, закрепленной к верхней секции корпуса, расположенного в корпусе ниппеля с посадочным конусом и направляющей пробкой с цементировочными отверстиями [2]. The closest is a device for joining sections of casing strings, consisting of a funnel with a conical saddle, fixed to the upper section of the body located in the body of the nipple with a landing cone and a guide plug with cementing holes [2].

Основным недостатком известного устройства является ненадежность стыковки секций обсадной колонны при наличии кривизны скважины и особенно, когда отсутствует цемент за "головой" нижней секции обсадной колонны. The main disadvantage of the known device is the unreliable connection of the sections of the casing string in the presence of curvature of the well and especially when there is no cement behind the "head" of the lower section of the casing string.

Кроме того, сам процесс стыковки верхней секции осуществляется после цементирования, что может привести к прихвату ее и к трудностям контроля за стыковкой и в конечном счете к осложнению скважины. In addition, the joining process of the upper section is carried out after cementing, which can lead to grabbing it and to difficulties in controlling the docking and, ultimately, to complication of the well.

Задачей изобретения является повышение надежности стыковки секции обсадной колонны при качественном ее контроле и осуществление цементирования верхней секции в состыкованном состоянии. The objective of the invention is to increase the reliability of the docking section of the casing string with its quality control and cementing the upper section in the docked state.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для стыковки и цементирования секций обсадных колонн, содержащем установленный на нижней секции раструб с конической поверхностью, связанный с вышерасположенной секцией обсадной колонны корпус, закрепленную срезными элементами коаксиально корпусу и имеющую возможность осевого перемещения гильзу с конической поверхностью, уплотнениями и направляющей пробкой, размещенный над вышерасположенной секцией разъединитель, разъединительную пробку и сбрасной шар, для решения задачи устройство снабжено диафрагмами, закрепленными в радиальных отверстиях, выполненных в корпусе, а гильза выполнена с радиальными отверстиями, перекрытыми диафрагмами, причем направляющая пробка выполнена с центральным отверстием, а спуск сбросного шара для открытия промывочных отверстий разъединителя определяется следующим выражением:

Figure 00000002

где Vш - объем жидкости, закачиваемой после сброса шара, м3;
Vб - объем бурильной колонны, м3;
Lб - длина бурильной колонны, м;
U - скорость падения шара, м/с;
Q - производительность насосов, м3/с.This object is achieved in that in a device for joining and cementing sections of casing strings, comprising a socket with a conical surface mounted on the lower section, a casing connected to an upstream casing section, secured by shear elements coaxially to the casing and having axial movement of the sleeve with a conical surface and seals and a guide plug, a disconnector located above the upstream section, a disconnect plug and a discharge ball, for solving the device ystvo provided with apertures, fixed in radial holes made in the housing, and the sleeve is provided with radial holes, diaphragms overlapped, wherein the guide tube is provided with a central hole, and the descent of the ball relief opening for washing the holes of the disconnector is determined by the following expression:
Figure 00000002

where V W - the volume of fluid pumped after the discharge of the ball, m 3 ;
V b - the volume of the drill string, m 3 ;
L b - the length of the drill string, m;
U is the speed of the ball, m / s;
Q - pump capacity, m 3 / s.

Разделительная пробка может быть выполнена с центральным сквозным отверстием или с заглушенным центральным отверстием. The separation plug may be provided with a central through hole or with a blanked central hole.

Техническим результатом является фиксация сопряженных конических поверхностей гильзы и раструба под давлением, создаваемым буровым раствором. The technical result is the fixation of the mating conical surfaces of the liner and socket under the pressure created by the drilling fluid.

Это достигается за счет того, что боковые отверстия гильзы и корпуса смещаются относительно друг друга и перекрываются стенками гильзы и корпуса. This is achieved due to the fact that the side openings of the sleeve and the housing are displaced relative to each other and overlap by the walls of the sleeve and the housing.

Техническим результатом является контролируемость процесса стыковки секций до начала цементирования. The technical result is the controllability of the process of joining sections prior to cementing.

Это достигается созданием давления в состыкованной верхней секции и установкой в радиальных отверстиях корпуса диафрагм, подобранных на любое заданное давление бурового раствора. This is achieved by creating pressure in the docked upper section and installing diaphragms in the radial holes of the body of the diaphragm, selected for any given drilling fluid pressure.

Техническим результатом является цементирование верхней секции в состыкованном с нижней секцией состоянии. The technical result is the cementing of the upper section in conjunction with the lower section state.

Это достигается за счет того, что гильза и корпус имеют боковые отверстия. This is achieved due to the fact that the sleeve and the housing have side openings.

Техническим результатом является определение спуска сбросного шара

Figure 00000003

где Vш - объем жидкости, закачиваемой после сброса шара, м3;
Vб - объем бурильной колонны, м3;
Lб - длина бурильной колонны, м;
U - скорость падения шара, м/с;
Q -производительность насосов, м3/с.The technical result is the determination of the descent of the discharge ball
Figure 00000003

where V W - the volume of fluid pumped after the discharge of the ball, m 3 ;
V b - the volume of the drill string, m 3 ;
L b - the length of the drill string, m;
U is the speed of the ball, m / s;
Q - pump capacity, m 3 / s.

На фиг. 1 показано устройство для стыковки и цементирования секций обсадных колонн; на фиг. 2 -то же для стыковки и цементирования двух секций. In FIG. 1 shows a device for joining and cementing sections of casing strings; in FIG. 2 - the same for joining and cementing two sections.

Устройство содержит корпус 1, соединенный с разъединителем 2. В корпусе 1 закреплена гильза 3 посредством срезных винтов 4. В зазоре между корпусом 1 и гильзой 3 находятся уплотнения 5 и 6. В радиальных отверстиях корпуса 1 закреплены диафрагмы 7 посредством гаек 8. На гильзе 3 имеются радиальные отверстия 9, которые перекрыты диафрагмами 7. На нижнем конце гильзы 3 расположена направляющая пробка 10 с центральным отверстием и коническая поверхность 11. The device comprises a housing 1 connected to a disconnector 2. In the housing 1, the sleeve 3 is fixed by means of shear screws 4. In the gap between the housing 1 and the sleeve 3 there are seals 5 and 6. In the radial holes of the housing 1 are fixed diaphragms 7 by means of nuts 8. On the sleeve 3 there are radial holes 9 that are overlapped by the diaphragms 7. At the lower end of the sleeve 3 there is a guide plug 10 with a central hole and a conical surface 11.

Под корпусом 1 расположен раструб 12 с внутренней конической поверхностью 13. Сопряжение конических поверхностей 11 и 13 устраняет осевое перемещение гильзы 3 относительно раструба 12 во время спускоподъемных операций бурильной колонны, а также проворачивание ее в процессе бурения. A bell 12 with an inner conical surface 13 is located under the housing 1. Coupling the conical surfaces 11 and 13 eliminates the axial movement of the sleeve 3 relative to the bell 12 during tripping of the drill string, as well as turning it during drilling.

В корпусе 1 установлено упорное кольцо 14. Кольцо 14 расположено на верхнем торце гильзы 3 и предназначено для посадки разделительной резиновой пробки 15 после окончания продавки цементного раствора. A stop ring 14 is installed in the housing 1. The ring 14 is located on the upper end of the sleeve 3 and is designed to fit the rubber separation plug 15 after the cement mortar has been discharged.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В собранном виде устройство навинчивают на первую обсадную трубу верхней секции и спускают в скважину, при этом нижняя секция оборудована раструбом 12. The assembled device is screwed onto the first casing of the upper section and lowered into the well, while the lower section is equipped with a socket 12.

Если сплошную обсадную колонну спускают тремя и более секциями, а хвостовик - двумя и более секциями, то применяют разъединитель 2. Разъединитель 2 навинчивают на верхнюю обсадную трубу верхней секции. If a continuous casing string is lowered in three or more sections, and a liner in two or more sections, then disconnector 2 is used. Disconnector 2 is screwed onto the upper casing of the upper section.

Для срабатывания разъединителя 2 применяют продавочную пробку 16 и сбросной шар 17. Продавочная пробка 16, опускаясь вниз по бурильной колонне, продавливает тампонажный раствор через разъединитель и соединяется с разделительной пробкой 15, плотно закрепляясь в ее центральном отверстии. Затем обе пробки продавливают тампонажный раствор внутри секции обсадной колонны в затрубное пространство. Пуск сбросного шара для открытия промывочных отверстий 18 разъединителя определяется следующим выражением

Figure 00000004

где Vш - объем жидкости, закачиваемой после сброса шара, м3;
Vб - объем бурильной колонны, м3;
Lб - длина бурильной колонны, м;
U - скорость падения шара, м/с;
Q - производительность насосов, м3/с.To operate the disconnector 2, a squeeze plug 16 and a discharge ball 17 are used. The squeeze plug 16, lowering down the drill string, pushes cement slurry through the disconnector and connects to the separation plug 15, tightly fixed in its central hole. Then both plugs push the cement slurry inside the casing section into the annulus. The start of the discharge ball to open the washing holes 18 of the disconnector is determined by the following expression
Figure 00000004

where V W - the volume of fluid pumped after the discharge of the ball, m 3 ;
V b - the volume of the drill string, m 3 ;
L b - the length of the drill string, m;
U is the speed of the ball, m / s;
Q - pump capacity, m 3 / s.

В этом случае работа устройства происходит по общепринятой схеме. In this case, the operation of the device occurs according to the generally accepted scheme.

При креплении сплошной обсадной колонны двумя секциями в процессе спуска верхней секции может быть проведена промежуточная промывка скважины, которую осуществляют в обычном порядке через центральное отверстие направляющей пробки 10. После спуска верхней секции обсадной колонны ввод гильзы 3 в раструб 12 осуществляют одновременно с циркуляцией бурового раствора. При этом давление бурового раствора повышают на 3,0-4,0 МПа, после чего давление сбрасывают. Затем корпус 1 разгружают на раструб 12 на 10-12 т и повышают давление бурового раствора до разрушения диафрагм 7. При атом давление бурового раствора резко падает. Закачивают расчетный объем тампонажного раствора и пускают разделительную пробку 15. Пробка 15 в этом случае имеет заглушенное центральное сквозное отверстие. When fixing a continuous casing string in two sections during the lowering of the upper section, an intermediate flushing of the well can be carried out, which is carried out in the usual manner through the central hole of the guide plug 10. After the upper section of the casing string is lowered, the sleeve 3 is introduced into the socket 12 simultaneously with the circulation of the drilling fluid. The pressure of the drilling fluid is increased by 3.0-4.0 MPa, after which the pressure is released. Then, the housing 1 is unloaded onto the socket 12 by 10-12 tons and the drilling fluid pressure is increased until the diaphragms 7 are destroyed. At an atom, the drilling fluid pressure drops sharply. The calculated volume of the grouting solution is pumped and the separation plug 15 is started. The plug 15 in this case has a muffled central through hole.

При достижении разделительной пробки 15 упорного кольца 14 повышают давление внутри секции обсадной колонны, в результате срежутся винты 4. Разделительная пробка 15 вместе с гильзой 3 и упорным кольцом 14 сдвинутся вниз до соединения конических поверхностей 11 и 13. Радиальные отверстия 9 гильзы 3 при этом будут расположены против стенки корпуса 1, а зазор между корпусом 1 и гильзой 3 будет загерметизирован уплотнениями 5 и 6. Благодаря тому, что поверхности 11 и 13 сопрягаются под давлением бурового раствора, гильза 3 не будет иметь возможность перемещаться в осевом направлении и проворачиваться. Upon reaching the separation tube 15 of the thrust ring 14, the pressure inside the casing section is increased, as a result, the screws 4 are cut off. The separation tube 15 together with the sleeve 3 and the thrust ring 14 will slide down to connect the conical surfaces 11 and 13. The radial holes 9 of the sleeve 3 will be located against the wall of the housing 1, and the gap between the housing 1 and the sleeve 3 will be sealed with seals 5 and 6. Due to the fact that the surfaces 11 and 13 are mated under the pressure of the drilling fluid, the sleeve 3 will not be able to change atsya axially and rotate.

Устройство обеспечивает надежность соединения верхней секции обсадной колонны с нижней посредством конических поверхностей 11 и 13 гильзы 3 и раструба 12 и герметичность посредством уплотнений 5 и 6, что позволяет осуществлять цементирование верхней секции в состыкованном с нижней секцией состоянии. The device ensures the reliability of the connection of the upper section of the casing with the lower by means of the conical surfaces 11 and 13 of the sleeve 3 and the socket 12 and the tightness by means of seals 5 and 6, which allows cementing of the upper section in a state joined to the lower section.

Источники информации
1. SU, N1460205, кл. E 21 B ЗЗ/14, опубл. 1989.Sources of information
1. SU, N1460205, cl. E 21 B ZZ / 14, publ. 1989.

2. SU, М1454947, кл. E 21 B 17/08, опубл. 1989. 2. SU, M1454947, cl. E 21 B 17/08, publ. 1989.

Claims (3)

1. Устройство для стыковки и цементирования секций обсадных колонн, содержащее установленный на нижней секции раструб с конической поверхностью, связанный с вышерасположенной секцией обсадной колонны корпус, закрепленную срезными элементами коаксиально корпусу и имеющую возможность осевого перемещения гильзу с конической поверхностью, уплотнениями и направляющей пробкой, размещенный над вышерасположенной секцией разъединитель, разделительную пробку и сбросной шар, отличающееся тем, что оно снабжено диафрагмами, закрепленными в радиальных отверстиях, выполненных в корпусе, а гильза выполнена с радиальными отверстиями, которые перекрыты диафрагмами, причем направляющая пробка выполнена с центральным отверстием, а спуск сбросного шара для открытия промывочных отверстий разъединителя определяется выражением
Figure 00000005

где Vш - объем жидкости, закачиваемый после сброса шара, м3;
Vб - объем бурильной колонны, м3;
Lб - длина бурильной колонны, м;
U - скорость падения шара, м/с;
Q - производитель насосов м3/с.1. A device for joining and cementing sections of casing strings, comprising a bell mounted on the lower section with a conical surface, a housing connected to an upstream casing section, secured by shear elements coaxially to the housing and having axial movement of the sleeve with a conical surface, seals and a guide plug, located above the upstream section, a disconnector, a separation plug and a discharge ball, characterized in that it is equipped with diaphragms fixed in rad ial holes made in the housing, and the sleeve is made with radial holes that are blocked by diaphragms, and the guide plug is made with a Central hole, and the discharge ball to open the washing holes of the disconnector is determined by the expression
Figure 00000005

where V W - the volume of fluid pumped after the discharge of the ball, m 3 ;
V b - the volume of the drill string, m 3 ;
L b - the length of the drill string, m;
U is the speed of the ball, m / s;
Q - manufacturer of pumps m 3 / s. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разделительная пробка выполнена с центральным сквозным отверстием. 2. The device according to claim 1, characterized in that the separation tube is made with a central through hole. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разделительная пробка выполнена с заглушенным центральным отверстием. 3. The device according to claim 1, characterized in that the separation tube is made with a damped central hole.
RU98119983A 1998-11-04 1998-11-04 Gear to join and grout sections of casing strings RU2156854C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98119983A RU2156854C2 (en) 1998-11-04 1998-11-04 Gear to join and grout sections of casing strings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98119983A RU2156854C2 (en) 1998-11-04 1998-11-04 Gear to join and grout sections of casing strings

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98119983A RU98119983A (en) 2000-09-10
RU2156854C2 true RU2156854C2 (en) 2000-09-27

Family

ID=20211971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98119983A RU2156854C2 (en) 1998-11-04 1998-11-04 Gear to join and grout sections of casing strings

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2156854C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA023598B1 (en) * 2010-06-29 2016-06-30 Трайкэн Велл Сервис Лтд. System for cementing tubulars comprising a mud motor
CN113006734A (en) * 2021-03-22 2021-06-22 中国石油天然气集团有限公司 Ball-throwing type floating ball type self-grouting float collar and continuous uninterrupted casing running method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA023598B1 (en) * 2010-06-29 2016-06-30 Трайкэн Велл Сервис Лтд. System for cementing tubulars comprising a mud motor
CN113006734A (en) * 2021-03-22 2021-06-22 中国石油天然气集团有限公司 Ball-throwing type floating ball type self-grouting float collar and continuous uninterrupted casing running method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104603393B (en) Expandable liner hanger and application method
RU2289018C2 (en) Method for expansion of tubular element in well borehole
US6772835B2 (en) Apparatus and method for disconnecting a tail pipe and maintaining fluid inside a workstring
CN108716379A (en) A kind of solvable bridge plug of big orifice
WO1992006269A1 (en) Release joint
CN208718615U (en) A kind of solvable bridge plug of big orifice
RU2738052C1 (en) Device for lowering suspension and cementing shank in well
RU2156854C2 (en) Gear to join and grout sections of casing strings
RU2346144C1 (en) Device used for lowering, suspending and cementing casing string sections
WO2000045024A2 (en) Securing a well casing to a wellbore
BRPI1100973A2 (en) apparatus and methods for extending coatings in large wells
RU2283941C1 (en) Troublesome well zone isolation device
CN101718170B (en) Preformed six-stage branch well system tool
RU2021486C1 (en) Packer
US10858917B2 (en) Expandable liner hanger
RU2462576C1 (en) Device for extension of well casing string
SU1557314A1 (en) Arrangement for reverse cementing of flush casing
RU2791318C1 (en) Liner hanger
RU2773092C1 (en) Method for fixing a liner in a well with subsequent hydraulic fracturing and a device for its implementation
RU2262582C1 (en) Detachable connection of pressure pipe string in well
SU964109A2 (en) Divider
RU2821881C1 (en) Method of sealing head of rotating liner in well
RU2773116C1 (en) Method for cementing a liner in a well and a device for its implementation
RU2173766C2 (en) Nondrilled sleeve for stage cementing of casing string
RU2777240C1 (en) Method for installing a rotating liner in a well and a device for its implementation