RU2176018C2 - Sleeve for multistage cementing of wells - Google Patents
Sleeve for multistage cementing of wells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2176018C2 RU2176018C2 RU2000101546A RU2000101546A RU2176018C2 RU 2176018 C2 RU2176018 C2 RU 2176018C2 RU 2000101546 A RU2000101546 A RU 2000101546A RU 2000101546 A RU2000101546 A RU 2000101546A RU 2176018 C2 RU2176018 C2 RU 2176018C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- container
- sleeve
- plugs
- radial
- channels
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для ступенчатого цементирования скважин. The invention relates to the attachment of oil and gas wells and can be used for step cementing wells.
Известна муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, содержащая корпус и кожух с циркуляционными отверстиями, посадочную втулку, установленную в осевом канале корпуса, контейнер, перекрывающую пробку и упорные шары (а. с. СССР N 1090852, кл. E 21 B 33/14, 1982). A known coupling for step-wise cementing of casing strings, comprising a housing and a casing with circulation holes, a landing sleeve installed in the axial channel of the housing, a container covering the stopper and thrust balls (A.S. USSR N 1090852, class E 21 B 33/14, 1982).
Недостатком муфты является отсутствие надежной фиксации и защиты перекрывающих циркуляционные отверстия втулок от возможности сдвига вверх при подъеме из скважины труб с оборудованием. The disadvantage of the coupling is the lack of reliable fixation and protection of the bushes overlapping the circulation holes from the possibility of shifting upward when lifting pipes with equipment from the well.
Известна также муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, содержащая корпус с цементировочными отверстиями, втулку, контейнер с посадочным седлом, кольцевые уплотнения, разделительные пробки (см. а. с. CCCP N 949160, кл. E 21 B 33/14, 1980). Also known is a sleeve for stepwise cementing of casing strings, comprising a housing with cementing holes, a sleeve, a container with a seat, ring seals, separation plugs (see also CCCP N 949160, class E 21
Основной недостаток указанной конструкции - возможность случайного, неуправляемого открытия ее циркуляционных отверстий при цементировании первой ступени, поскольку втулка 3 зафиксирована относительно корпуса 1 ненадежно - не срезными винтами, а подпружиненными упорами 17, которые установлены во втулке, но не зафиксированы в корпусе. The main drawback of this design is the possibility of accidental, uncontrolled opening of its circulation holes during cementing of the first stage, since the sleeve 3 is fixed relative to the
В муфте затруднена также надежная фиксация золотниковой втулки в нижнем положении. И, наконец, затруднено, падение на забой контейнера муфты из-за манжеты 12 на его наружной поверхности, поскольку наружный диаметр манжеты большого внутреннего диаметра колонны и при осевом перемещении контейнера манжета не переводится в транспортное положение. In the coupling, it is also difficult to securely fix the spool sleeve in the lower position. And finally, it is difficult for the clutch container to fall to the bottom due to the
Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении надежности работы муфты. Задача решается за счет исключения возможности преждевременного неуправляемого открытия радиальных каналов муфты при цементировании первой ступени, обеспечения надежного их закрытия в момент окончания цементирования второй ступени, а также удаления контейнера с пробками из центрального канала корпуса муфты. The invention is aimed at solving the problem of improving the reliability of the coupling. The problem is solved by eliminating the possibility of premature uncontrolled opening of the radial channels of the coupling when cementing the first stage, ensuring their reliable closure at the end of cementing of the second stage, as well as removing the container with plugs from the central channel of the coupling body.
Поставленная задача решается тем, что в муфте, содержащей полый корпус с центральным и радиальными каналами, золотниковую втулку с радиальными отверстиями и элементами ее фиксации, установленную с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, контейнер с радиальными отверстиями, посадочным седлом и кольцевыми уплотнениями, установленный на срезных элементах, перекрывающую и разделительную пробки, выполненные под посадочные седла контейнера, для достижения поставленной задачи устройство снабжено верхней и нижней защитными втулками, жестко закрепленными на корпусе и образующими с ним и золотниковой втулкой верхнюю и нижнюю кольцевые камеры, заполненные несжимаемой жидкостью, а золотниковая втулка выполнена ступенчатой в верхней и нижней частях и установлена снаружи корпуса меньшей ступенью вверх, корпус выполнен с дополнительными радиальными каналами для гидравлической связи верхней и нижней кольцевых камер с центральным каналом корпуса и размещенными в дополнительных радиальных каналах верхними подвижными и нижними подвижными и подпружиненными пробками, а контейнер выполнен с наружными кольцевыми канавками под кольцевые уплотнения и установлен с возможностью взаимодействия с подвижными пробками, нижняя защитная втулка выполнена с радиальными отверстиями и установленными в них втулками со сквозными ступенчатыми цилиндрическими каналами и заглушками, герметично перекрывающими последние с возможностью их радиального перемещения, золотниковая втулка выполнена со ступенью в верхней части, имеющей наружный диаметр, больший чем наружный диаметр ступени в нижней части. The problem is solved in that in a sleeve containing a hollow body with central and radial channels, a spool sleeve with radial holes and elements of its fixation, mounted with axial movement relative to the body, a container with radial holes, a seat and ring seals mounted on shear elements, overlapping and dividing plugs, made under the container seats, to achieve this, the device is equipped with upper and lower protective sheaths rigidly fixed to the housing and forming with it and the spool sleeve the upper and lower annular chambers filled with incompressible fluid, and the spool sleeve is made stepped in the upper and lower parts and is installed outside the housing with a lower step up, the housing is made with additional radial channels for hydraulic communication upper and lower annular chambers with a central channel of the housing and upper movable and lower movable and spring loaded samples located in additional radial channels s, and the container is made with outer annular grooves for O-rings and is installed with the possibility of interaction with movable plugs, the lower protective sleeve is made with radial holes and bushings installed in them with through-step cylindrical channels and plugs, hermetically closing the latter with the possibility of their radial movement, the spool sleeve is made with a step in the upper part having an outer diameter larger than the outer diameter of the step in the lower part.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена муфта в транспортном положении, на фиг. 2 - то же, в момент прохождения через муфту нижней разделительной пробки и подготовки муфты к открытию радиальных отверстий, на фиг. 3 - муфта в момент посадки на седло контейнера падающей перекрывающей пробки в процессе промывки скважины выше муфты, после открытия радиальных отверстий в муфте, на фиг. 4 - то же, после окончания цементирования второй ступени, после посадки в контейнер верхней разделительной пробки, перекрытия радиальных отверстий в муфте золотниковой втулкой, в момент отделения контейнера от корпуса муфты, на фиг. 5 - муфта в период ОЗЦ и во время эксплуатации скважины, на фиг. 6 - разрез А-А на фиг. 2, на фиг. 7 - выносной элемент 5 на фиг. 4. The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows the coupling in transport position, FIG. 2 - the same, at the moment of passage through the sleeve of the lower separation plug and preparation of the sleeve for opening the radial holes, in FIG. 3 - the coupling at the moment of landing on the saddle of the container of the falling overlapping plug during the flushing of the well above the coupling, after opening the radial holes in the coupling, in FIG. 4 - the same, after the cementing of the second stage is completed, after the upper separation plug is inserted into the container, the radial holes in the coupling are closed with a spool sleeve, at the moment the container is separated from the coupling body, in FIG. 5 - the coupling during the period of the OZZ and during the operation of the well, in FIG. 6 is a section AA in FIG. 2, in FIG. 7 - remote element 5 in FIG. 4.
Муфта для ступенчатого цементирования скважин (фиг. 1) содержит полый цилиндрический корпус 1 с центральным 2 и радиальными 3 каналами, ступенчатую золотниковую втулку 4 с радиальными отверстиями 5, закрепленную элементами фиксации 6 в промежуточном положении на наружной поверхности корпуса 1 и контейнер 7 для перекрывающей и разделительной пробок с радиальными отверстиями 8, посадочным седлом 9 и кольцевыми уплотнениями (манжетами) 10. Контейнер 7 установлен в корпусе 1 с зазором, на срезных элементах 11 и 12, причем контейнер 7 имеет возможность ограниченного продольного перемещения относительно срезных элементов 12 без разрушения последних, благодаря размещению выступающих внутрь корпуса 1 концов элементов 12 в пазах 13, выполненных на наружной поверхности контейнера 7, в нижней его части. В корпусе 1 выполнены дополнительные радиальные каналы 14, в которых установлены подвижные пробки 15, связанные с пружинами 16. На концах золотниковой втулки 4 размещены верхняя 17 и нижняя 18 защитные втулки, жестко закрепленные на корпусе 1 и образующие с ним и золотниковой втулкой 4 кольцевые камеры 19 и 20, заполненные несжимаемой жидкостью и гидравлически связанные каналами 14 и 21 с центральным каналом корпуса 1. Контейнер 7 выполнен с наружными кольцевыми проточками 22 под кольцевые уплотнения 10. На внутренней поверхности верхней утонченной части золотниковой втулки 4 выполнены кольцевые проточки, в которых размещены фиксаторы 23 и 24, причем фиксатор 23 связан с втулкой 4 тарированным срезным элементом 25, а на наружной поверхности корпуса 1 выполнены ответные зубцам фиксатором кольцевые проточки 26 и 27 противоположно направленного профиля. Защитные втулки 17 и 18 жестко связаны с корпусом 1 винтами 28, в нижней части контейнера 7 установлены выступающие внутрь него срезные элементы 29, а в верхней части корпуса 1 с ним связана резьбой муфта 30. Втулка 18 имеет радиальные отверстия, в которых расположены втулки 33 и заглушки 32. The coupling for step cementing of wells (Fig. 1) contains a hollow
Муфта работает следующим образом. The coupling operates as follows.
Муфту опускают в скважину в составе обсадной колонны в положении, показанном на фиг. 1, и устанавливают в расчетном интервале между ступенями цементирования. При спуске колонны, промывках скважины, закачивании в колонну тампонажного раствора первой ступени цементирования и вытеснения его в затрубное пространство до прохождения через муфту нижней разделительной пробки, муфта надежно защищена от преждевременного неуправляемого открытия радиальных каналов 3 благодаря: заполнению кольцевых камер 19 и 20 несжимаемой жидкостью, служащей гидравлическим затвором (тормозом) гидравлически неуравновешенной в первоначальном положении золотниковой втулки 4; герметичному разобщению от центрального канала 2 муфты камер 19 и 20 посредством срезного элемента 11 с уплотнительным кольцом и подвижных пробок 15, установленных соответственно в радиальных каналах 14 и 21 корпуса 1; связи золотниковой втулки 4 с корпусом 1 элементами фиксации (тарированными срезными винтами). The sleeve is lowered into the well as part of the casing in the position shown in FIG. 1, and set in the estimated interval between the stages of cementation. When lowering the column, flushing the well, pumping the cement slurry of the first cementing stage into the column and displacing it into the annulus before the lower separation plug passes through the coupling, the coupling is reliably protected from premature uncontrolled opening of the radial channels 3 due to: filling the
При прохождении через муфту нижней разделительной пробки 31 (фиг. 2), последняя, войдя в контейнер 7, упирается в срезные элементы 29 и давление в колонне над пробкой 31 возрастает. Поскольку срезающая нагрузка элементов 29 выше нагрузки среза элементов 11, но ниже нагрузки среза элементов 12, первыми срезаются входящие в отверстия контейнера тарированные "ножки" элементов 11 и контейнер перемещается на ограниченное раcстояние вниз, до упора верхней частью пазов 13 в выступающие внутрь корпуса 1 "ножки" элементов 12, после чего останавливается. При этом верхний торец контейнера 7 опускается ниже отверстия 21, обеспечивая свободное удаление срезных элементов 11 внутрь корпуса 1, а напротив пробок 15 размещается проточка контейнера 7, уменьшенный диаметр которой также позволяет пробкам 15 беспрепятственно выйти из отверстий 14 внутрь корпуса 1 и разместиться между ним и контейнером 7. Этим муфта подготавливается к срабатыванию, однако преждевременного срабатывания не произойдет, поскольку давление в колонне выше затрубного и это давление удерживает пробки 15 от выхода из радиальных отверстий 14, пересиливая усилие пружин 16, и доступ к управляющему давлению из центрального канала 2 муфты к неуравновешенной площади золотниковой втулки 4 перекрыт. При дальнейшем повышении давления в колонне пробка 31 ломает срезные элементы 29 и движется к забою скважины. When passing through the sleeve of the lower separation plug 31 (Fig. 2), the latter, entering the
По окончании цементирования первой ступени, после посадки нижней разделительной пробки на "стоп" - кольцо у башмака колонны, давление в цементировочной головке снижают до нуля. При этом подвижные пробки 15 выталкиваются из каналов 14 в зазор между корпусом 1 и контейнером 7 пружинами 16. При этом заглушки 32 (сечение А-А) подтягиваются в радиальном направлении к корпусу 1 в ступенчатом канале втулок 33 и способствуют выходу пробок 15 из каналов 14, устраняя эффект разряжения в камере 20 (фиг. 3). При повторном повышении давления в колонне до заданной величины, оно создает на торцевой площади золотниковой втулки 4, размещенной в кольцевой камере 20, неуравновешенное осевое усилие (поскольку эта площадь больше торцевой площади втулки 4, загерметизированной в кольцевой камере 19). Этим усилием срезаются элементы фиксации золотниковой втулки 4 и последняя перемещается вверх, выталкивая жидкостью, заполняющей камеру 19, срезной элемент 11 из канала 21. В верхнем положении, при котором совмещаются радиальные отверстия 3 в корпусе 1, -5 в золотниковой втулке 4 и -8 в контейнере 7, втулка 4 закрепляется фиксатором 23, взаимодействующим с кольцевыми проточками 26 на корпусе 1. В этом положении муфты производят промывку скважины выше муфты и в процессе промывки в колонну пускают падающую разделительную пробку 34, которая садится на седло 9 контейнера 7, герметично разобщает подмуфтовое и надмуфтовое пространство в колонне и предотвращает попадание тампонажного раствора второй ступени цементирования под муфту и формирование в колонне. At the end of the cementing of the first stage, after the lower stopper plug is put on the “stop” - the ring at the column shoe, the pressure in the cementing head is reduced to zero. In this case, the
По окончании промывки производят закачивание в колонну и вытеснение из нее через отверстия муфты в затрубное пространство тампонажного раствора второй ступени цементирования верхней разделительной пробкой 35. At the end of washing, pumping into the column is carried out and it is forced out of it through the coupling openings into the annulus of the cement slurry of the second cementing stage with the
В конце цементирования второй ступени пробка 35 входит в контейнер 7 (фиг. 4) и герметично перекрывает радиальные отверстия 8. Давление в колонне повышают и, поскольку кольцевой зазор между корпусом 1 и контейнером 7 герметично перекрыт кольцевыми уплотнителями 10, прирост давления действует только на торцевую площадь верхнего утонченного участка золотниковой втулки 4, загерметизированного в кольцевой камере 19, на втулке 4 создается неуравновешенное осевое усилие в направлении сверху вниз и при достижении этим усилием заданной величины срезаются элементы 25, фиксатор 23 остается на месте, а золотниковая втулка 4 перемещается в крайнее нижнее положение и закрепляется на корпусе фиксатором 23. При этом нижний утонченный участок втулки 4 входит в герметичный контакт с уплотнительными резиновыми кольцами 36 и 37, и, так как площади поперечного сечения верхнего и нижнего утонченных участков втулки 4 равны, эта втулка становится уравновешенной и не испытывает осевых усилий, способствующих открытию радиальных отверстий муфты, при повышении давления в колонне. При выполнении муфты согласно пункту 3 формулы изобретения, площадь поперечного сечения верхнего утонченного участка золотниковой втулки 4 больше площади поперечного сечения нижнего утонченного участка и меньше площади поперечного сечения утолщенной средней части втулки 4 (Д > Д1 > Д2), поэтому открытие и закрытие муфты произойдет надежно, а после закрытия радиальных отверстий муфты всякое повышение давления в колонне будет создавать на втулке 4 неуравновешенное осевое усилие в направлении сверху вниз и удерживать втулку в закрытом положении, поэтому необходимость устанавливать фиксаторы 23 и 24 отпадает и значительно упрощается конструкция муфты. At the end of the cementing of the second stage, the
При дальнейшем повышении давления в колонне, срезаются элементы 12 и контейнер 7 проталкивается вниз по колонне. Кольцевые уплотнения 10, испытывая трение о внутреннюю поверхность корпуса 1, "отстают" в своем осевом перемещении от контейнера 7 и западают в кольцевые проточки 22, образуя кольцевой зазор между своей наружной поверхностью и внутренней поверхностью обсадной колонны и обеспечивая контейнеру 7 возможность свободного погружения на забой скважины и исключая необходимость разбуривания контейнера и пробок, находящихся в нем. Муфта приобретает вид, показанный на фиг. 7. Вид Б более точно показывает взаимное расположение верхней защитной втулки 17, кольцевых проточек 27 на корпусе 1 фиксатора 24 и уплотнительных колец, герметизирующих в кольцевой камере 19 верхнего утонченного участка золотниковой втулки 4. With a further increase in pressure in the column, the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000101546A RU2176018C2 (en) | 2000-01-25 | 2000-01-25 | Sleeve for multistage cementing of wells |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000101546A RU2176018C2 (en) | 2000-01-25 | 2000-01-25 | Sleeve for multistage cementing of wells |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000101546A RU2000101546A (en) | 2001-10-27 |
RU2176018C2 true RU2176018C2 (en) | 2001-11-20 |
Family
ID=20229655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000101546A RU2176018C2 (en) | 2000-01-25 | 2000-01-25 | Sleeve for multistage cementing of wells |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2176018C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2478770C1 (en) * | 2011-09-27 | 2013-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Device to install and seal tail of casing string in well |
RU2503795C1 (en) * | 2012-10-25 | 2014-01-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Installation method of cement bridge in well under intake formation |
CN103775025A (en) * | 2014-03-03 | 2014-05-07 | 青岛海蚨奥工贸有限公司 | Classifying hoop |
RU218250U1 (en) * | 2022-12-26 | 2023-05-17 | Публичное акционерное общество "Тяжпрессмаш" | Cementing sleeve |
-
2000
- 2000-01-25 RU RU2000101546A patent/RU2176018C2/en active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2478770C1 (en) * | 2011-09-27 | 2013-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Device to install and seal tail of casing string in well |
RU2503795C1 (en) * | 2012-10-25 | 2014-01-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Installation method of cement bridge in well under intake formation |
CN103775025A (en) * | 2014-03-03 | 2014-05-07 | 青岛海蚨奥工贸有限公司 | Classifying hoop |
RU218250U1 (en) * | 2022-12-26 | 2023-05-17 | Публичное акционерное общество "Тяжпрессмаш" | Cementing sleeve |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3062296A (en) | Differential pressure fill-up shoe | |
US2999545A (en) | Retrievable plug | |
US4903776A (en) | Casing hanger running tool using string tension | |
RU2397307C1 (en) | Hydro-mechanical anchor | |
US3032050A (en) | Apparatus for automatically filling well conduits | |
RU197643U1 (en) | Hydraulic Fracturing Coupling | |
RU2176018C2 (en) | Sleeve for multistage cementing of wells | |
RU2613405C1 (en) | Device for interval formation treatment in open horizontal shaft of well | |
RU164825U1 (en) | DEAF DRILLED PACKER | |
RU2171361C1 (en) | Device for stage cementing of well | |
SU1155727A1 (en) | Circulation valve | |
RU2101463C1 (en) | Packer-type device for selective testing of beds | |
SU1795084A1 (en) | Device for staged cementing of wells | |
RU2789558C1 (en) | Hydraulic packer | |
RU2749239C1 (en) | Design of a downhole tool with an equalization valve | |
SU1795080A1 (en) | Packer | |
RU2760110C1 (en) | Collar for stage cementing of casing string in a well | |
RU153168U1 (en) | DEVICE FOR INSTALLATION OF A TAIL IN A WELL | |
SU746085A1 (en) | Valve device of packer for double stage cementing of casing string | |
RU2648383C1 (en) | Relief valve | |
RU2592591C1 (en) | Device for cup cementation of well | |
RU2655867C1 (en) | Retrievable bridge plug | |
SU1714079A1 (en) | Mechanical-hydraulic packer | |
SU950899A1 (en) | Automatic hole-bottom blowout preventer | |
SU1601341A1 (en) | Packer |