RU2304212C1

RU2304212C1 - Downhole tool

Info

Publication number: RU2304212C1
Application number: RU2005137636/03A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Котов (RU); Юрий Иванович Котов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью фирма "Саратовгазприборавтоматика"
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2007-08-10
Also published as: RU2005137636A

Abstract

FIELD: oil production, particularly devices operating inside wells, for instance for circulation valve opening and closing, as well as for packer seating or removal.

SUBSTANCE: downhole tool comprises rod provided with member made as hollow sphere truncated from top and bottom and shaped as upturned cup. The cup bottom has facet extending along outer diameter thereof. Fishing head is arranged on sphere bottom from top thereof. The fishing head has dimensions within the range of sphere radius. Connected with inner sphere bottom part is stem having diameter less than sphere diameter. The stem is connected to the bottom through rod.

EFFECT: increased reliability and simplified technological operations to be performed.

2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам, работающим внутри скважин, например, для открытия-закрытия циркуляционного клапана, для посадки или извлечения пакера.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to devices operating inside wells, for example, for opening and closing a circulation valve, for seating or removing a packer.

Известны различные конструкции внутрискважинных инструментов.Various designs of downhole tools are known.

Так, в циркуляционном клапане (а.с. №367233 Мкл³ Е21В 41/00, Бюл. №8 от 23.01.1973) для перемещения подвижной втулки при открытии и закрытии циркуляционного клапана рабочий инструмент выполнен в виде шара. После закрытия циркуляционного клапана, шар должен выноситься на поверхность потоком добываемой среды. Обтекаемый шар имеет низкий коэффициент лобового сопротивления и поэтому требует больших дебитов для подъема на поверхность. При недостаточном дебите возникает необходимость подъема рабочего инструмента в виде шара с помощью других средств, например, с помощью магнитного инструмента. Это приводит к тому, что рабочий инструмент - шар, выполняется из стали, т.е. из материала с большой плотностью. А это значительно утяжеляет его (шара) вес.So, in the circulation valve (AS No. 367233 Mcl ³ E21B 41/00, Bull. No. 8 of 01/23/1973) to move the movable sleeve when opening and closing the circulation valve, the working tool is made in the form of a ball. After closing the circulation valve, the ball should be carried to the surface by the flow of the produced medium. The streamlined ball has a low drag coefficient and therefore requires large flow rates to rise to the surface. With insufficient flow rate, it becomes necessary to lift the working tool in the form of a ball using other means, for example, using a magnetic tool. This leads to the fact that the working tool - the ball, is made of steel, i.e. made of high density material. And this significantly weighs him (the ball) weight.

Наиболее близким техническим решением является циркуляционный клапан (а.с. №1059137 Мкл³ Е21В 34/08, Бюл. №45 от 07.12.83 г.), рабочий инструмент которого выполнен в виде шара, соединенного штоком с диском из эластичного материала с диаметром, большим диаметра рабочего инструмента. Это способствует увеличению подъемной силы, действующей на него. Подъемная сила от потока добываемой среды в данном рабочем инструменте выше, чем у шара. Однако эластичный диск недостаточно надежен из-за износа при движении по стволу насосно-компрессорных труб и возможного вырыва в месте заделки.The closest technical solution is the circulation valve (AS No. 1059137 Mkl ³ Е21В 34/08, Bull. No. 45 dated 12/07/83), the working tool of which is made in the form of a ball connected by a rod to a disk of elastic material with a diameter large diameter working tool. This helps to increase the lifting force acting on it. The lifting force from the flow of the produced medium in this working tool is higher than that of the ball. However, the elastic disk is not reliable enough due to wear when moving along the barrel of tubing and a possible tear at the site of termination.

Практика использования известных конструкций внутрискважинного инструмента свидетельствует о том, что из-за наличия в нем сплошного металлического шара и, следовательно, утяжеления конструкции затруднено использование инструмента в скважинах с малым дебитом или в скважинах с большим зазором между наружным диаметром инструмента и внутренним диаметром насосно-компрессорных труб даже и с большим дебитом, т.к. подъемная сила недостаточна для выноса инструмента на поверхность скважины.The practice of using the well-known downhole tool designs indicates that, due to the presence of a solid metal ball in it and, therefore, the weight of the structure, it is difficult to use the tool in wells with a low flow rate or in wells with a large gap between the outer diameter of the tool and the inner diameter of the tubing pipes even with a large flow rate, because the lifting force is insufficient to carry the tool to the surface of the well.

Очевидно, что замена сплошных металлических шаров пустотелыми шаровыми поверхностями значительно упростила бы операцию подъема инструмента из скважины и, тем самым, увеличила бы его надежность.Obviously, replacing solid metal balls with hollow spherical surfaces would greatly simplify the operation of lifting the tool from the well and thereby increase its reliability.

Но создание пустотелых шаров с равномерной толщиной стенок и определенной степенью прочности является очень сложной и дорогостоящей технологической операцией.But creating hollow balls with a uniform wall thickness and a certain degree of strength is a very complex and expensive technological operation.

Кроме того, использование внутрискважинного инструмента для скважин с различными величинами диаметров насосно-компрессорных труб ограничено номенклатурой выпускаемых промышленностью сплошных металлических шаров.In addition, the use of downhole tools for wells with different diameters of tubing is limited by the range of solid metal balls produced by the industry.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение надежности и упрощение выполнения технологических операций.The aim of the invention is to increase reliability and simplify the execution of technological operations.

Указанная цель достигается тем, что внутрискважинный инструмент, содержащий шток, снабжен усеченной сверху и снизу полой сферой в форме перевернутой чаши, по наружному диаметру донышка которой выполнена фаска, размещенной сверху на донышке указанной сферы ловильной головкой с размерами в границах радиуса указанной сферы и соединенным через шток с внутренней стороной донышка указанной сферы хвостовиком, диаметр которого меньше диаметра указанной сферы.This goal is achieved by the fact that the downhole tool containing the rod is equipped with a hollow sphere truncated above and below in the shape of an inverted bowl, on the outer diameter of the bottom of which a chamfer is made, placed on top of the bottom of the specified sphere with a fishing head with dimensions within the radius of the specified sphere and connected through a rod with the inner side of the bottom of the specified sphere with a shank, the diameter of which is less than the diameter of the specified sphere.

Анализ отобранных в результате поиска патентных, информационных и каталожных материалов по внутрискважинным инструментам по фондам областной научно-технической библиотеки г.Саратова позволяет сделать вывод, что предлагаемое изобретение не известно из уровня техники, т.е. оно является новым. Кроме того, данное устройство не следует явным образом из уровня техники, т.е. имеет изобретательский уровень.The analysis of patent, information and catalog materials selected as a result of the search for downhole tools from the funds of the Saratov Regional Scientific and Technical Library allows us to conclude that the invention is not known from the prior art, i.e. it is new. In addition, this device does not follow explicitly from the prior art, i.e. has an inventive step.

Данная конструкция вызвана к жизни недостатками известных внутрискважинных инструментов и практикой их эксплуатации и направлена на устранение этих недостатков.This design is brought to life by the shortcomings of well-known downhole tools and the practice of their operation and is aimed at eliminating these shortcomings.

Так, выполнение предлагаемого внутрискважинного инструмента в виде усеченной сверху и снизу полой сферы по форме перевернутой чаши и возможность использования более легкого материала приводит к снижению веса инструмента и увеличению лобового сопротивления, а наличие штока с хвостовиком способствует его ориентации относительно потока. Все это приводит к более эффективному использованию подъемной силы, выносящей инструмент на поверхность земли, т.е. увеличению его надежности, а, следовательно, упрощению выполнения технологических операций.Thus, the implementation of the proposed downhole tool in the form of a hollow sphere truncated above and below in the shape of an inverted bowl and the possibility of using a lighter material leads to a decrease in the weight of the tool and an increase in drag, and the presence of a stem with a shank facilitates its orientation relative to the flow. All this leads to a more efficient use of the lifting force that carries the tool to the surface of the earth, i.e. increase its reliability, and, therefore, simplify the execution of technological operations.

В настоящее время данная конструкция успешно прошла эксплуатационные испытания. Следовательно, предлагаемый внутрискважинный инструмент обладает промышленной полезностью.Currently, this design has successfully passed operational tests. Therefore, the proposed downhole tool has industrial utility.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид внутрискважинного инструмента, а на фиг.2 - внутрискважинный инструмент в циркуляционном клапане.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the downhole tool, and in Fig.2 - downhole tool in the circulation valve.

Внутрискважинный инструмент (фиг.1) содержит шток 1, хвостовик 2, усеченную сверху и снизу полую сферу по форме перевернутой чаши 3, причем по наружному диаметру донышка чаши 3 выполнена фаска 4, сверху на донышке чаши 3 размещена ловильная головка 5 с размерами в границах радиуса сферы, а внутренняя сторона донышка чаши 3 через шток 1 соединена с хвостовиком 2, диаметр которого меньше диаметра усеченной сверху и снизу полой сферы чаши 3. Следует указать, что нижняя боковая часть «А» чаши 3 выполняет функцию посадочной поверхности.The downhole tool (Fig. 1) contains a rod 1, a shank 2, a hollow sphere truncated above and below in the shape of an inverted bowl 3, with a chamfer 4 being made on the outer diameter of the bottom of the bowl 3, a fishing head 5 with dimensions in borders is placed on the bottom of the bowl 3 the radius of the sphere, and the inner side of the bottom of the bowl 3 through the rod 1 is connected to a shank 2, the diameter of which is smaller than the diameter of the hollow sphere of the bowl truncated above and below 3. It should be noted that the lower side part “A” of the bowl 3 performs the function of the seating surface.

Для пояснения работы на фиг.2 представлен циркуляционный клапан 6, в котором размещен внутрискважинный инструмент. Циркуляционный клапан 6 изображен с втулкой 7, упором 8, кулачками 9 и проточкой 10.To explain the operation, figure 2 presents the circulation valve 6, which houses the downhole tool. The circulation valve 6 is shown with a sleeve 7, an emphasis 8, cams 9 and a groove 10.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Для перемещения втулки 7 циркуляционного клапана 6 вниз и открытия его внутрискважинный инструмент сбрасывается в колонну насосно-компрессорных труб (не показана) и садится посадочной поверхностью «А» на упор 8 втулки 7 циркуляционного клапана 6. При подаче жидкости в колонну насосно-компрессорных труб и создании давления внутрискважинный инструмент вместе с втулкой 7 циркуляционного клапана 6 перемещается вниз, при этом полость колонны насосно-компрессорных труб сообщается с затрубным пространством, что обеспечивает циркуляцию и замену жидкости на газ. При освоении скважины скважинный инструмент поднимается потоком добываемой среды и упирается фаской 4 в кулачки 9 циркуляционного клапана 6, перемещает втулку 7 циркуляционного клапана 6 и закрывает его. В верхнем положении втулки 7 циркуляционного клапана 6 кулачки 9 утапливаются в проточку 10 циркуляционного клапана 6, внутрискважинный инструмент освобождается и поднимается потоком добываемой среды на поверхность.To move the sleeve 7 of the circulation valve 6 down and open it, the downhole tool is dropped into the tubing string (not shown) and sits with the seating surface “A” on the stop 8 of the sleeve 7 of the circulation valve 6. When fluid is supplied to the tubing string and creating pressure, the downhole tool together with the sleeve 7 of the circulation valve 6 moves downward, while the cavity of the tubing string communicates with the annulus, which ensures circulation and replacement liquid to gas. When developing a well, the downhole tool rises with the flow of the produced medium and rests against the cams 9 of the circulation valve 6 with a chamfer 4, moves the sleeve 7 of the circulation valve 6 and closes it. In the upper position of the sleeve 7 of the circulation valve 6, the cams 9 are recessed into the groove 10 of the circulation valve 6, the downhole tool is released and rises to the surface by the flow of the produced medium.

Данный внутрискважинный инструмент применяется также для посадки пакера в посадочном ниппеле, при извлечении пакера - для перекрытия прохода в колонне насосно-компрессорных труб и создании гидродавления, необходимого для расфиксации механизма пакера, т.к. изготовление внутрискважинного инструмента с небольшой посадочной поверхностью «А», ориентированной с помощью штока 1 с хвостовиком 2 проще и технологичнее. Кроме того, посадочная поверхность «А» не повреждается при спуске в колонну насосно-компрессорных труб, что повышает надежность.This downhole tool is also used to seat the packer in the landing nipple, when removing the packer - to block the passage in the tubing string and create the hydraulic pressure necessary to unlock the packer mechanism, as the manufacture of downhole tools with a small landing surface "A", oriented using the rod 1 with the shank 2 is simpler and more technologically advanced. In addition, the landing surface "A" is not damaged during the descent into the string of tubing, which increases reliability.

Наличие ловильной головки 5 позволяет доставать инструмент из скважины при недостаточном дебите, а с учетом того, что ловильная головка 5 вписана в размеры радиуса сферы, исключается застревание внутрискважинного инструмента в скважине при поломке штока 1.The presence of the fishing head 5 allows you to get the tool out of the well with insufficient flow rate, and taking into account the fact that the fishing head 5 is inscribed in the size of the radius of the sphere, jamming of the downhole tool in the well when the rod 1 breaks is excluded.

Claims

An downhole tool containing a rod, characterized in that it is equipped with a hollow sphere truncated above and below in the shape of an inverted bowl, the outer diameter of the bottom of which has a chamfer placed on top of the bottom of the specified sphere with a fishing head with dimensions within the radius of the specified sphere and connected through the rod with the inner side of the bottom of the specified sphere shank, the diameter of which is less than the diameter of the specified sphere.