RU2170323C2

RU2170323C2 - Gear preventing effect of borehole factors on device mounted on tubing string

Info

Publication number: RU2170323C2
Application number: RU99110343A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Павленко; Е.П. Молчанов; А.С. Коряков; Л.И. Приказчикова; М.Е. Розенфельд
Original assignee: ОАО "Ноябрьскнефтегазгеофизика"
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2001-07-10

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: invention refers to equipment preventing effect of borehole factors causing elongation of tubing string on device. Proposed gear includes elements sensing effect of borehole factors and not transmitting it to device whose elements are manufactured in the form of cylinder, blank bottom and cover with two spaced apart flanges mounted tight on tubing string for axial movement over it. Third flange is put on tubing string with formation of two chambers between two spaced apart flanges of cover, is made tight with reference to internal surface of cylinder and moves axially over cylinder. In this case hole is drilled in upper chamber and wall of tubing string to pump-feed fluid. Lower chamber has hole in wall of cylinder to feed borehole fluid. Internal areas of spaced apart flanges which are subjected to action of pump-fed fluid are equal and their sum equals internal area of blank bottom. External areas of spaced apart flanges on which borehole fluid acts are equal in sum to external area of blank bottom. Invention provides for reliable prevention of effect of borehole factors causing elongation of tubing string and movement of device mounted on it, for reduced labor input. EFFECT: reliable prevention of effect of borehole factors, reduced labor input. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области горного дела, а более конкретно к технике исключения влияния скважинных факторов на прибор, спускаемый в скважину на НКТ. The invention relates to the field of mining, and more specifically to a technique for eliminating the influence of downhole factors on a tool lowered into a well on a tubing.

Известна техника борьбы с влиянием различных скважинных факторов (например, давления нагнетаемой и скважинной жидкостей, температуры, перемещения и веса НКТ и др.), вызывающих удлинение НКТ и, соответственно, перемещение прибора, установленного на ней. Данная техника включает геофизические приборы, фиксирующие это удлинение, которое затем учитывается в технологическом процессе и в расчетах (см. Прострелочно-взрывная аппаратура. Справочник под ред. Л.Я.Фридляндера, М., Недра, 1990, с. 177; К.В.Иогансен. Спутник буровика. Справочник. Под ред. А.Е. Сарояна, М., Недра, 1987, с. 134, 140). A well-known technique to combat the influence of various downhole factors (for example, pressure of injection and downhole fluids, temperature, displacement and weight of tubing, etc.), causing elongation of the tubing and, accordingly, the movement of the device installed on it. This technique includes geophysical instruments that record this elongation, which is then taken into account in the technological process and in the calculations (see Perforating and explosive equipment. Handbook edited by L.Ya. Fridlyander, M., Nedra, 1990, p. 177; K. V. Johansen, Driller's companion, Handbook, edited by AE Saroyan, M., Nedra, 1987, pp. 134, 140).

Однако, неактивная форма учета влияния различных скважинных факторов не всегда позволяет выполнить технологический процесс. Существуют технологии, в которых перемещение прибора вследствие удлинения НКТ не допустимо. Примером служат технологии, использующие давление прокачиваемой жидкости, - отбор проб, перфорация колонны, фрезерование окон в колонне и др. Для таких технологий требуется устройство, устраняющее влияние удлинения НКТ от действия скважинных факторов. However, an inactive form of accounting for the influence of various downhole factors does not always allow the process to be performed. There are technologies in which the movement of the device due to elongation of the tubing is not permissible. An example is the technology that uses the pressure of the pumped fluid - sampling, perforation of the column, milling of windows in the column, etc. For such technologies, a device is required that eliminates the effect of tubing lengthening from the action of downhole factors.

Известно устройство для исключения влияния скважинных факторов на прибор, установленный на НКТ, принятое за прототип. Устройство содержит элементы, установленные на приборе, работающем от давления нагнетаемой жидкости; элементы воспринимают давление этой жидкости и удлинение ПКТ (П.С. Варламов. Испытатели пластов многоциклового действия, М., Недра, 1982, с. 139). В качестве приборов используются пробоотборники, перфораторы, фрезы, приборы для забора флюидов и т.п. В качестве элементов, воспринимающих давление прокачиваемой жидкости и удлинение НКТ, используются специальные якоря, расклинивающиеся в колонну под действием давления жидкости, поворотного кулачка, конуса, расположенного на стержне, упирающегося в дно зумфа, и т.п. Якорь воспринимает удлинение НКТ и выдерживает его, не передавая нагрузку на прибор. A device is known for eliminating the influence of downhole factors on a device installed on a tubing adopted as a prototype. The device contains elements mounted on a device operating on the pressure of the pumped liquid; the elements perceive the pressure of this fluid and the lengthening of PCT (PS Varlamov. Testers of multi-cycle formations, M., Nedra, 1982, p. 139). Samplers, perforators, milling cutters, fluid sampling devices, etc. are used as instruments. As elements that perceive the pressure of the pumped liquid and the extension of the tubing, special anchors are used that are wedged into the column under the action of fluid pressure, a rotary cam, a cone located on the rod, resting against the bottom of the sump, etc. The anchor perceives the extension of the tubing and can withstand it without transferring the load on the device.

Однако, при больших давлениях нагнетаемой жидкости возможно столь значительное удлинение труб, что якоря проскальзывают, в результате чего удлинение и усилия передаются на приборы, вызывая их перемещение в скважине и повреждение. Кроме того, процесс монтажа якорей является весьма трудоемким. However, at high pressures of the injected fluid, such a significant elongation of the pipes is possible that the anchors slip, as a result of which the elongation and forces are transmitted to the instruments, causing them to move in the well and damage. In addition, the process of mounting anchors is very time-consuming.

Задача заявляемого изобретения - создать устройство, обеспечивающее надежное и нетрудоемкое предотвращение влияния скважинных факторов, вызывающих удлинение НКТ и перемещение прибора, установленного на ней. The objective of the invention is to create a device that provides reliable and easy to prevent the influence of downhole factors causing elongation of the tubing and moving the device installed on it.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для исключения влияния скважинных факторов на прибор, установленный на НКТ, содержащем элементы, воспринимающие действие скважинных факторов и не передающие его на прибор, согласно изобретению, элементы выполнены в виде цилиндра с установленным на нем прибором, глухого дна и крышки из двух разнесенных фланцев, установленных на НКТ герметично с возможностью осевого перемещения по ней; на НКТ закреплен третий фланец, установленный с образованием двух камер между разнесенными фланцами крышки герметично относительно внутренней поверхности цилиндра с возможностью осевого перемещения по нему, при этом в верхней камере выполнено отверстие в стенке НКТ для подвода нагнетаемой жидкости, а в нижней - отверстие в стенке цилиндра для подвода скважинной жидкости; внутренние площади разнесенных фланцев, на которые воздействует нагнетаемая жидкость, выполнены равными между собой и в сумме равными внутренней площади глухого дна, а наружные площади разнесенных фланцев, на которые воздействует скважинная жидкость, выполнены в сумме равными наружной площади глухого дна. The technical result is achieved by the fact that in the device to exclude the influence of downhole factors on the device installed on the tubing, containing elements that perceive the action of downhole factors and do not transmit it to the device, according to the invention, the elements are made in the form of a cylinder with an installed device, a blank bottom and covers of two spaced apart flanges mounted on the tubing hermetically with the possibility of axial movement along it; a third flange is mounted on the tubing, which is installed with the formation of two chambers between the spaced apart flanges of the cap hermetically relative to the inner surface of the cylinder with the possibility of axial movement along it, while in the upper chamber a hole is made in the wall of the tubing for supplying pumped fluid, and in the lower chamber is a hole in the cylinder wall for supplying well fluid; the internal areas of the spaced flanges that are affected by the injected fluid are made equal to each other and are equal in total to the internal area of the dead bottom, and the external areas of the spaced flanges that are affected by the wellbore fluid are made equal to the total external area of the deaf bottom.

Конструктивное выполнение устройства позволяет уравновесить воздействие факторов на НКТ и прибор следующим образом. Силы, действующие на дно и крышку устройства от давления нагнетаемой и скважинной жидкостей, уравновешиваются равенством площадей и действующих на них давлений, что устраняет причины смещения прибора вверх или вниз вдоль оси. Возможные перемещения (удлинения и укорочения) НКТ от действия температурных факторов, собственного веса, давлений жидкостей и пр. не оказывают влияния на положение зафиксированного прибора, т. к. устройство имеет возможность свободного осевого перемещения относительно НКТ и не передает возникающих силовых нагрузок на прибор при его фиксации и осевом перемещении НКТ. The design of the device allows you to balance the impact of factors on the tubing and the device as follows. The forces acting on the bottom and the cover of the device from the pressure of the injected and well fluids are balanced by the equality of the areas and the pressures acting on them, which eliminates the causes of the displacement of the device up or down along the axis. Possible displacements (lengthening and shortening) of the tubing from the action of temperature factors, dead weight, fluid pressures, etc., do not affect the position of the fixed device, since the device has the possibility of free axial movement relative to the tubing and does not transfer the arising power loads to the device when its fixation and axial movement of the tubing.

На чертеже представлен продольный разрез устройства с прокалывающим перфоратором в качестве прибора, установленного на НКТ. The drawing shows a longitudinal section of a device with a piercing punch as a device mounted on a tubing.

Устройство содержит прибор 1 (прокалывающий перфоратор), спускаемый в скважину на НКТ 2, цилиндр 3 с установленным на нем прибором 1 и закрепленные с двух сторон цилиндра 3 глухое дно 4 и крышку 5, выполненную в виде двух разнесенных фланцев. Элементы 4 и 5 установлены на НКТ 2 герметично с возможностью осевого перемещения по ней. На НКТ 2 закреплен фланец 7, который разделяет полость между двумя фланцами крышки 5 на камеры - верхнюю 8 и нижнюю 9. Фланец 7 установлен герметично относительно внутренней поверхности 10 цилиндра 3 и имеет возможность перемещаться вдоль оси 6 цилиндра 3 и НКТ 2. В верхней камере 8 выполнено отверстие 11 в стенке НКТ 2, а в нижней камере 9 выполнено отверстие 12 в стенке цилиндра 3. The device comprises a device 1 (piercing a perforator), lowered into a well on a tubing 2, a cylinder 3 with a device 1 installed on it and a blind bottom 4 fixed on both sides of the cylinder 3 and a cover 5 made in the form of two spaced apart flanges. Elements 4 and 5 are installed on the tubing 2 hermetically with the possibility of axial movement along it. A flange 7 is mounted on the tubing 2, which divides the cavity between the two flanges of the cover 5 into chambers - the upper 8 and the lower 9. The flange 7 is installed tightly relative to the inner surface 10 of the cylinder 3 and has the ability to move along the axis 6 of the cylinder 3 and the tubing 2. In the upper chamber 8, a hole 11 is made in the wall of the tubing 2, and a hole 12 in the wall of the cylinder 3 is made in the lower chamber 9.

Площади фланцев крышки 5 S₁ и S₂ равны между собой и в сумме составляют внутреннюю площадь S₃ глухого дна 4 (S₃ = S₁+ S₂). Площади (S₁+ S₂) и S₃ воспринимают давление нагнетаемой жидкости в противоположных относительно продольной оси направлениях.The area of the flanges of the cover 5 S ₁ and S ₂ are equal to each other and in total make up the internal area S _{3 of the} dead bottom 4 (S ₃ = S ₁ + S ₂ ). Areas (S ₁ + S ₂ ) and S ₃ perceive the pressure of the injected fluid in opposite directions relative to the longitudinal axis.

Площади фланцев крышки 5 S₄ и S₅ в сумме равны наружной площади S₆ глухого дна 4 (S₆ = S₄ + S₅).The area of the flanges of the cover 5 S ₄ and S ₅ are equal in total to the outer area S _{6 of the} blind bottom 4 (S ₆ = S ₄ + S ₅ ).

Устройство работает следующим образом. Нагнетаемая по НКТ 2 жидкость воздействует на прибор 1, обеспечивая его работу, и одновременно воздействует на элементы 4 и 5: с одной стороны на них действует давление скважинной жидкости (на S₄, S₅ и S₆), а с другой - давление нагнетаемой жидкости (на S₁, S₂, S₃). Так как площади находятся в соотношении S₃ = S₁ + S₂, а давления на них одинаковые, то сила P₃, возникающая от давления нагнетаемой жидкости на площадь S₃, будет равна сумме сил P₁ и P₂, возникающих от давления нагнетаемой жидкости на площади S₁ и S₂: P₃ = P₁ + P₂.The device operates as follows. The fluid pumped through the tubing 2 acts on the device 1, ensuring its operation, and simultaneously acts on the elements 4 and 5: on the one hand, the pressure of the borehole fluid acts on them (S ₄ , S ₅ and S ₆ ), and on the other, the pressure of the pumped liquids (on S ₁ , S ₂ , S ₃ ). Since the areas are in the ratio S ₃ = S ₁ + S ₂ , and the pressures on them are the same, the force P ₃ arising from the pressure of the injected fluid over the area S ₃ will be equal to the sum of the forces P ₁ and P ₂ arising from the injected pressure liquids in areas S ₁ and S ₂ : P ₃ = P ₁ + P ₂ .

Так как силы P₃ и (P₁ + P₂) направлены в разные стороны, они компенсируют друг друга, в результате элементы 3, 4, 5 и прибор 1 остаются без движения.Since the forces P ₃ and (P ₁ + P ₂ ) are directed in different directions, they cancel each other out, as a result, elements 3, 4, 5 and device 1 remain without movement.

Подобно этому, на площади S₄, S₅, S₆ действует одинаковое скважинное давление, а поскольку S₆ = S₄ + S₅, то соблюдается равенство: P₆ = P₄ + P₅. Но силы P₆ и (P₄ + P₅) направлены в разные стороны и, следовательно, компенсируют друг друга. Элементы 3, 4, 5 и прибор остаются без движения.Similarly, the same borehole pressure acts on the area S ₄ , S ₅ , S ₆ , and since S ₆ = S ₄ + S ₅ , the equality is observed: P ₆ = P ₄ + P ₅ . But the forces P ₆ and (P ₄ + P ₅ ) are directed in different directions and, therefore, cancel each other out. Elements 3, 4, 5 and the device remain motionless.

Удлинения или укорочения НКТ 2 от действия различных факторов не передаются на элементы 3, 4 и 5, т.к. НКТ имеет возможность перемещения вдоль своей оси без передачи усилий на элементы 3, 4 и 5. Lengthening or shortening of tubing 2 from the action of various factors is not transmitted to elements 3, 4 and 5, because The tubing has the ability to move along its axis without transferring forces to elements 3, 4 and 5.

Таким образом, влияние скважинных факторов исключается автоматически без использования сложного оборудования, при любой величине давления нагнетаемой жидкости и независимо от каких-либо других факторов, т.е. надежно и нетрудоемко. Thus, the influence of downhole factors is automatically excluded without the use of sophisticated equipment, at any pressure value of the injected fluid and regardless of any other factors, i.e. reliable and easy.

Claims

A device for eliminating the influence of borehole factors on a device installed on a tubing containing elements that perceive the influence of borehole factors and do not transmit it to the device, characterized in that the elements are made in the form of a cylinder with a device installed on it, a blind bottom and a cover of two spaced apart flanges installed on the tubing hermetically with the possibility of axial movement along it; a third flange is mounted on the tubing, which is installed with the formation of two chambers between the spaced apart flanges of the cap hermetically relative to the inner surface of the cylinder with the possibility of axial movement along it, while in the upper chamber a hole is made in the wall of the tubing for supplying pumped fluid, and in the lower chamber is a hole in the cylinder wall for supplying well fluid; the internal areas of the spaced flanges that are affected by the injected fluid are made equal to each other and are equal in total to the internal area of the dead bottom, and the external areas of the spaced flanges that are affected by the wellbore fluid are made equal to the total external area of the deaf bottom.