RU2194148C1

RU2194148C1 - Equipment for well completion and operation

Info

Publication number: RU2194148C1
Application number: RU2002106854A
Authority: RU
Inventors: В.В. Торопынин; А.А. Цыбин
Original assignee: Торопынин Владимир Васильевич; Цыбин Анатолий Андреевич
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2002-12-10

Abstract

FIELD: oil-gas producing industry, particularly, equipment for completion and operation of wells, and for wells repairs without its preliminary killing. SUBSTANCE: equipment includes hollow body with annular bore and radial hole, sealing member, bushing-pusher with radial holes accommodating cams. Cams lock bushing-pusher on body for engagement with sealing member. Installed on body for axial motion are cylinder, slip holder with slips installed for their extension in radial direction with body engagement. There is a ratchet for locking bushing-pusher relative to cone and slips with slip holder. Equipment has shell on which sealing member is located. There is an anchor with slips secured to body and shell, cutoff valve connected with body lower part and bushing rigidly connected to cone. Bushing is located between body and cylinder connected with bushing-pusher. Anchor and shell form annular cavity together with body external surface. Annular cavity is hydraulically communicated with well bore below sealing member through radial hole made in bushing-pusher. EFFECT: increased functional potentialities. 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к оборудованию для освоения и эксплуатации скважин, а также для ремонта скважин без предварительного их глушения. The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to equipment for the development and operation of wells, as well as for the repair of wells without first killing them.

Известно оборудование для освоения и эксплуатации скважин, включающее полый корпус с радиальным каналом, перекрытым обратным клапаном, рядом радиальных каналов и кольцевыми канавками в нижней части, уплотнительный элемент, установленный на корпусе и образующий с ним кольцевую полость, связанную через радиальный канал и обратный клапан с полостью корпуса, телескопически установленный в полости корпуса полый перепускной клапан с верхним и нижним рядами радиальных каналов, заглушенный на нижнем торце и кольцевым выступом на верхнем, размещенный в нижней части перепускного клапана фиксатор, установленный с возможностью фиксации корпуса и перепускного клапана в состоянии совмещения в исходном положении радиального канала корпуса на уровне с рядом верхних радиальных каналов перепускного клапана, а в крайнем верхнем положении - ряда радиальных каналов корпуса с рядом нижних радиальных каналов перепускного клапана, стопор, ограничивающий осевое перемещение перепускного клапана в его крайнем верхнем положении, размещенный в верхней части корпуса, упор, выполненный на наружной поверхности перепускного клапана, и толкатель с коническим нижним торцом, установленный на наружной поверхности перепускного клапана над его упором и связанным с перепускным клапаном двумя рядами срезных элементов с возможностью их последовательного среза в процессе отсоединения колонны труб и извлечения перепускного клапана [1]. Known equipment for the development and operation of wells, including a hollow body with a radial channel blocked by a check valve, a number of radial channels and ring grooves in the lower part, a sealing element mounted on the body and forming an annular cavity connected with it through a radial channel and a check valve with cavity of the housing, a hollow bypass valve telescopically mounted in the cavity of the housing with the upper and lower rows of radial channels, plugged at the lower end and an annular protrusion at the top, times A retainer located in the lower part of the bypass valve, which is installed with the possibility of fixing the body and the bypass valve in the state of alignment in the initial position of the radial channel of the body at a level with a number of upper radial channels of the bypass valve, and in the highest position - a number of radial channels of the body with a number of lower radial channels bypass valve, stopper, limiting the axial movement of the bypass valve in its extreme upper position, located in the upper part of the body, emphasis made on the bunk the surface of the bypass valve, and a pusher with a conical lower end mounted on the outer surface of the bypass valve above its stop and connected to the bypass valve with two rows of shear elements with the possibility of their sequential cutting in the process of disconnecting the pipe string and removing the bypass valve [1].

Недостаток конструкции оборудования заключается в том, что корпус с уплотнительным элементом, образующими пакер, не извлекаются, а подлежат разбуриванию после предварительного извлечения перепускного клапана. Следовательно, данное оборудование предназначено для одноразового использования. The drawback of the equipment design is that the case with the sealing element forming the packer is not removed, but must be drilled after preliminary removal of the bypass valve. Therefore, this equipment is intended for single use.

Наиболее близким аналогом изобретения является оборудование для освоения и эксплуатации скважины, включающее полый корпус с кольцевой проточкой и радиальным отверстием, уплотнительный элемент, втулку-толкатель с радиальными отверстиями и кулачками в них, фиксирующими ее на корпусе с возможностью взаимодействия с уплотнительным элементом, конус, установленный на корпусе с возможностью осевого перемещения, цилиндр, плашкодержатель с плашками, установленными на корпусе с возможностью выдвижения плашек в радиальном направлении при взаимодействии с конусом, храповик для фиксации втулки-толкателя относительно конуса и плашек с плашкодержетелем [2]. The closest analogue of the invention is equipment for well development and operation, including a hollow body with an annular groove and a radial hole, a sealing element, a push rod with radial holes and cams in them, fixing it on the body with the possibility of interaction with the sealing element, a cone installed on the housing with the possibility of axial movement, cylinder, ram holder with dies mounted on the housing with the possibility of extension of the dies in the radial direction when interacting with the cone, a ratchet for locking the sleeve relative to the pusher-cone and dies with plashkoderzhetelem [2].

Недостаток конструкции оборудования заключается в том, что его внутренний проходной канал не перекрыт клапаном-отсекателем, который обеспечивает изоляцию пластов при ремонте скважин без предварительного их глушения. The drawback of the equipment design is that its internal passage channel is not blocked by a shutoff valve, which provides isolation of the layers during the repair of wells without first killing them.

Кроме того, данное оборудование не предназначено для изоляции пластов в скважине без наличия колонны НКТ, так как не имеет якоря, удерживающего оборудование от перемещения вверх под действием перепада гидростатического давления снизу при освоении и эксплуатации скважин. In addition, this equipment is not designed to isolate formations in a well without the presence of a tubing string, since it does not have an anchor that keeps the equipment from moving upward due to the hydrostatic pressure drop from below when developing and operating wells.

Техническим результатом изобретения является увеличение функциональных возможностей применения оборудования при освоении и эксплуатации скважин. The technical result of the invention is to increase the functionality of the use of equipment during the development and operation of wells.

Необходимый технический результат достигается тем, что оборудование для освоения и ремонта скважин включает полый корпус с кольцевой проточкой и радиальным отверстием, уплотнительный элемент, втулку-толкатель с радиальными отверстиями и кулачками в них, фиксирующими ее на корпусе с возможностью взаимодействия с уплотнительным элементом, конус, установленный на корпусе с возможностью осевого перемещения, цилиндр, плашкодержатель с плашками, установленными на корпусе с возможностью выдвижения плашек в радиальном направлении при взаимодействии с конусом, храповик для фиксации втулки-толкателя относительно конуса и плашек с плашкодержателем, согласно изобретению оно снабжено обечайкой, на которой размещен уплотнительный элемент, якорем со шлипсами, закрепленным на корпусе и на обечайке, клапаном-отсекателем, соединенным с нижней частью корпуса, втулкой, жестко связанной с конусом, размещенной между корпусом и цилиндром, который соединен с втулкой-толкателем, причем якорь и обечайка образуют с наружной поверхностью корпуса кольцевую полость, гидравлически связанную с полостью скважины ниже уплотнительного элемента через дополнительное радиальное отверстие, выполненное во втулке-толкателе. The necessary technical result is achieved in that the equipment for the development and repair of wells includes a hollow body with an annular groove and a radial hole, a sealing element, a push rod with radial holes and cams in them, fixing it on the body with the possibility of interaction with the sealing element, cone, mounted on the housing with axial displacement, cylinder, ram holder with dies mounted on the housing with the ability to extend the dies in the radial direction when inter action with a cone, ratchet for fixing the pusher sleeve relative to the cone and dies with a die holder, according to the invention it is equipped with a shell on which a sealing element is placed, an anchor with slips attached to the housing and on the shell, a shutoff valve connected to the lower part of the housing, a sleeve rigidly connected with a cone located between the body and the cylinder, which is connected to the push sleeve, the anchor and the shell forming an annular cavity hydraulically connected to the outer surface of the body cavity wellbore below the sealing element via an additional radial opening formed in the sleeve-pusher.

На фиг. 1 изображено оборудование для освоения и эксплуатации скважин в исходном положении; на фиг. 2 - то же после установки оборудования и отсоединения колонны насосно-компрессорных труб при эксплуатации скважины, когда на оборудование снизу действует избыточное давление ΔP, при котором клапан-отсекатель открыт; на фиг. 3 - то же после закрытия клапана-отсекателя, при съеме и извлечении оборудования из скважины. In FIG. 1 shows equipment for the development and operation of wells in the initial position; in FIG. 2 - the same after installing the equipment and disconnecting the tubing string during well operation, when the excess pressure ΔP acts on the equipment from below, at which the shut-off valve is open; in FIG. 3 - the same after closing the shutoff valve, when removing and removing equipment from the well.

Оборудование для освоения и эксплуатации скважин (фиг. 1-3) состоит из полого корпуса 1 с кольцевой проточкой А и радиальным отверстием Б, обечайки 2, образующей кольцевую полость В с наружной поверхностью корпуса, уплотнительного элемента 3, втулки-толкателя 4 с радиальными отверстиями Г и Д, кулачков 5, конуса 6, цилиндра 7, втулки 8, срезных штифтов 9, плашкодержателя 10 с плашками 11 и срезными винтами 12, храповика 13, якоря 14 со шлипсами 15, образующего кольцевую полость Е с наружной поверхностью корпуса 1, и клапана-отсекателя 16, перекрывающего внутренний проходной канал корпуса 1. Equipment for the development and operation of wells (Fig. 1-3) consists of a hollow body 1 with an annular groove A and a radial hole B, a shell 2 forming an annular cavity B with the outer surface of the body, a sealing element 3, a push rod 4 with radial holes D and D, cams 5, cone 6, cylinder 7, sleeve 8, shear pins 9, ram holder 10 with dies 11 and shear screws 12, ratchet 13, anchors 14 with slips 15, forming an annular cavity E with the outer surface of the housing 1, and shutoff valve 16 overlapping the inside enny passageway of the housing 1.

Герметизация контактных поверхностей между деталями оборудования обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами, изображенными на фиг. 1-3. The sealing of the contact surfaces between the parts of the equipment is provided by the rubber o-rings shown in FIG. 1-3.

Оборудование для освоения и ремонта скважин работает следующим образом. Equipment for the development and repair of wells works as follows.

Оборудование спускают на колонне НКТ 17 в эксплуатационную колонну 18 на заданную глубину над зоной перфорации Ж в интервале продуктивного пласта скважины. По колонне НКТ 17 в корпусе 1 создают избыточное давление, при котором происходит установка оборудования в эксплуатационной колонне 18, при этом плашки 11 удерживают оборудование от перемещения вниз, а уплотнительный элемент 3 обеспечивает герметизацию кольцевого пространства между эксплуатационной колонной 18 и оборудованием. Избыточное давление в колонне НКТ 17 сбрасывают до нуля, отсоединяют ее от оборудования и извлекают из скважины. Для эксплуатации в скважину устанавливают на НКТ 17, например, электропогружной насос 19, который запускают в работу. При снижении уровня жидкости в эксплуатационной колонне 18 до расчетного значения на оборудование действует снизу избыточное давление

при котором клапан-отсекатель 16 открывается для эксплуатации скважины насосом 19.The equipment is lowered on the tubing string 17 to the production string 18 to a predetermined depth above the perforation zone W in the interval of the productive formation of the well. Over the tubing string 17 in the housing 1, excessive pressure is created at which the equipment is installed in the production string 18, while the dies 11 keep the equipment from moving down, and the sealing element 3 provides sealing of the annular space between the production string 18 and the equipment. The excess pressure in the tubing string 17 is dropped to zero, disconnected from the equipment and removed from the well. For operation in the well installed on the tubing 17, for example, an electric submersible pump 19, which is launched into operation. When the liquid level in the production casing 18 is reduced to the calculated value, excess pressure acts on the equipment from below

in which the shut-off valve 16 is opened for well operation by the pump 19.

Закрытие клапана-отсекателя 16 обеспечивается, например, принудительно созданием давления в эксплуатационной колонне методом закачки жидкости заданной производительностью с устья скважины. Closing the shut-off valve 16 is provided, for example, by forcibly creating pressure in the production casing by injecting the liquid with a predetermined capacity from the wellhead.

После закрытия клапана-отсекателя из скважины извлекают электропогружной насос 19, спускают в скважину колонну НКТ до интервала установки оборудования, создают на оборудование сверху гидростатическое давление не менее давления, действующего на оборудование снизу, за счет закачки по колонне НКТ 17 жидкости глушения, соединяют колонну НКТ 17 с корпусом 1 оборудования и осевым натяжением колонны НКТ 17 на заданную величину срезают штифты 12, после чего происходит съем оборудования из эксплуатационной колонны 18 и последующее его извлечение из скважины. After closing the shut-off valve, the electric submersible pump 19 is removed from the well, the tubing string is lowered into the well to the equipment installation interval, hydrostatic pressure is applied to the equipment from above, at least the pressure acting on the equipment from below, by pumping the kill fluid through the tubing string 17, the tubing string is connected 17 with the housing 1 of the equipment and the axial tension of the tubing string 17 to a predetermined value, the pins 12 are cut off, after which the equipment is removed from the production casing 18 and its subsequent removal from well.

Оборудование для освоения и эксплуатации скважин может быть применено в качестве съемной мостовой пробки для отключения нижележащих пластов при консервации и других ремонтных работах в скважинах. Для этого вместо клапана-отсекателя 16 к корпусу 1 снизу присоединяют заглушку. Технология установки и съема оборудования, выполняющего функции мостовой пробки, аналогична изложенной выше. Equipment for the development and operation of wells can be used as a removable bridge plug to shut off the underlying layers during conservation and other repair work in the wells. For this, instead of the shut-off valve 16, a plug is attached to the housing 1 from the bottom. The technology for installing and removing equipment performing the functions of a bridge plug is similar to that described above.

Источники информации
1. Патент РФ 1804547, кл. Е 21 B 33/12, 1990.Sources of information
1. RF patent 1804547, cl. E 21 B 33/12, 1990.

2. Патент РФ 2068074, кл. Е 21 В 33/12, 1994. 2. RF patent 2068074, cl. E 21 B 33/12, 1994.

Claims

Equipment for well development and operation, including a hollow body with an annular groove and a radial hole, a sealing element, a pusher sleeve with radial holes and cams in them, fixing it on the body with the possibility of interaction with the sealing element, a cone mounted on the body with the possibility of axial movements, cylinder, ram holder with rams mounted on the housing with the possibility of extending rams in the radial direction when interacting with a cone, ratchet for fixing pusher relative to the cone and the dies with the die holder, characterized in that it is equipped with a shell on which the sealing element is placed, an anchor with slips mounted on the housing and on the shell, a cut-off valve connected to the lower part of the housing, a sleeve rigidly connected to a cone located between the housing and the cylinder, which is connected to the sleeve-pusher, and the armature and the shell form an outer cavity with the outer surface of the housing, hydraulically connected to the well cavity below the sealing element nta through an additional radial hole made in the push sleeve.