RU2326231C1

RU2326231C1 - Flap for casing string

Info

Publication number: RU2326231C1
Application number: RU2006141189/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Аркадьевич Шуплецов (RU); Владимир Аркадьевич Шуплецов; Валентин Васильевич Паникаровский (RU); Валентин Васильевич Паникаровский; Евгений Валентинович Паникаровский (RU); Евгений Валентинович Паникаровский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз"
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-06-10

Abstract

FIELD: boring.

SUBSTANCE: invention is referred to boring field. The flap contains a thrust ring with axled openings. Under a valve seat the plate with a working surface is placed. At the top with a thrust ring, and in bottom with a plate the spring-biased double-end bolt is connected with a through hole. In a spring-biased double-end bolt through hole a shear lock is placed. The flap is furnished by the cylindrical body. In the top of shank bore of the body the conical bore with formation of an annular platform for interplay with a thrust ring is executed. In bottom of shank bore of the body the cylindrical bore, furnished with a thread is executed. The valve seat is executed in the form of the hollow step sleeve. On an outboard surface of a saddle the thread is placed. In the top the saddle is furnished with internal bore. In the bottom of an outboard surface of a saddle the gouge for the screen is executed, connected with shank bore of the flap by means of some through holes. In the body the baffle plate is placed. The baffle plate is furnished by axled smooth-bore openings, and on the centre - by a threaded opening. In a threaded opening the hollow stopper is installed, on side surfaces of which two oval openings for movement possibility of a shear lock are executed. At the upper end of a hollow stopper the recess with a conical surface for the seal installation which have been drawn in by a spring through a washer, is executed. Between the bottom end of a hollow stopper and a baffle plate an o-ring is installed. The plate is executed with a bilateral wedge-shaped track in which the seal is placed.

EFFECT: increase of reliability of device operation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к бурению, в частности для цементирования обсадных колонн, способствующего повышению герметизации башмаков колонн после окончания цементирования и ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ).The invention relates to drilling, in particular for cementing casing strings, which improves the sealing of the shoes of the strings after cementing and waiting for the cement to harden (OZZ).

Известно устройство для цементирования обсадных колонн, включающее упорное кольцо, клапанное седло, продавочную пробку, обратный клапан со шпилькой, диафрагмы, фильтрующие элементы, защитный кожух, штыри (а.с. №625023).A device for cementing casing, including a thrust ring, valve seat, squeezing plug, check valve with studs, diaphragms, filter elements, a protective casing, pins (AS No. 625023).

Недостатком этого устройства является низкая надежность, связанная с необходимостью дозалива колонны раствором во время спуска ее в скважину, закупорка осевых каналов фрагментами диафрагмы после ее разрушения.The disadvantage of this device is the low reliability associated with the need to fill the column with a solution while lowering it into the well, blockage of the axial channels by fragments of the diaphragm after its destruction.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является клапан для обсадных колонн, включающий упорное кольцо с отверстиями, клапанное седло с осевыми отверстиями, продавочную пробку, тарелку с рабочей конической поверхностью и эластичным кольцом, подпружиненный шток со сквозным отверстием, жестко связанный с тарелкой, фильтр (а.с. №1812304).Closest to the proposed device is a valve for casing strings, including a thrust ring with holes, a valve seat with axial holes, a squeezing plug, a plate with a working conical surface and an elastic ring, a spring-loaded stem with a through hole, rigidly connected to the plate, a filter (a. S. No. 1812304).

Недостатком этого устройства является низкая надежность, обусловленная возможностью перекоса шпильки при боковом ударе по упорному кольцу, ее заклинивание и размыв фильтра.The disadvantage of this device is the low reliability due to the possibility of skewing the studs with a side impact on the thrust ring, its jamming and erosion of the filter.

Задача, поставленная при создании изобретения, - повышение герметизации башмака обсадной колонны после окончания цементирования и ожидания затвердевания цемента.The task set during the creation of the invention is to increase the sealing of the casing shoe after cementing and waiting for the cement to harden.

Технический результат - повышение надежности работы устройства.The technical result is an increase in the reliability of the device.

Технический результат достигается тем, что клапан для обсадной колонны, содержащий упорное кольцо с осевыми отверстиями, тарелку с рабочей поверхностью, расположенную под седлом клапана, подпружиненную шпильку со сквозным отверстием, соединенную вверху с упорным кольцом, а внизу с тарелкой, и срезной фиксатор, размещенный в сквозном отверстии шпильки, в отличие от прототипа, клапан снабжен цилиндрическим корпусом, в верхней части внутренней полости корпуса выполнена коническая расточка с образованием кольцевой площадки для взаимодействия с упорным кольцом, в нижней части внутренней полости корпуса выполнена цилиндрическая расточка, снабженная резьбой, седло клапана выполнено в виде полой ступенчатой втулки, на наружной поверхности седла размещена резьба, в верхней части седло снабжено внутренней расточкой, в нижней части на наружной поверхности седла выполнена выемка под фильтр, сообщающаяся с внутренней полостью клапана посредствам ряда сквозных отверстий, внутри корпуса размещена перегородка, она снабжена осевыми гладкостенными отверстиями, а по центру - резьбовым отверстием, в резьбовом отверстии установлена полая пробка, на боковых поверхностях которой выполнены два овальных отверстия для возможности перемещения срезного фиксатора, на верхнем торце полой пробки выполнено углубление с конической поверхностью для установки уплотнения, поджатого пружиной через шайбу, а между нижним торцом полой пробки и перегородкой установлено кольцевое уплотнение, тарелка выполнена с двусторонней клиновидной канавкой, в которой размещено уплотнение.The technical result is achieved by the fact that the valve for the casing string comprising a thrust ring with axial holes, a plate with a working surface located under the valve seat, a spring-loaded stud with a through hole connected at the top to the thrust ring, and at the bottom with a plate, and a shear retainer located in the through hole of the stud, unlike the prototype, the valve is equipped with a cylindrical body, a conical bore is made in the upper part of the internal cavity of the body with the formation of an annular platform for interaction vii with a persistent ring, in the lower part of the inner cavity of the body a cylindrical bore is made, equipped with a thread, the valve seat is made in the form of a hollow stepped sleeve, a thread is placed on the outer surface of the seat, the saddle is provided with an internal bore in the upper part, and the outer surface of the saddle is made a recess for the filter, communicating with the internal cavity of the valve through a series of through holes, a partition is placed inside the housing, it is equipped with axial smooth-walled openings, and in the center is threaded a hollow plug in the threaded hole, on the lateral surfaces of which there are two oval holes for moving the shear lock, a recess with a conical surface is made on the upper end of the hollow plug to install a seal pressed by the spring through the washer, and between the lower end of the hollow plug and an annular seal is installed by the partition; the plate is made with a bilateral wedge-shaped groove in which the seal is placed.

На фиг.1-2 изображен клапан для обсадной колонны.1 to 2, a valve for a casing string is shown.

Клапан для обсадной колонны состоит из цилиндрического корпуса 1, снабженного кольцевой площадкой 2 и перегородкой 3.The casing valve consists of a cylindrical body 1 provided with an annular platform 2 and a baffle 3.

В перегородке 3 выполнены осевые гладкостенные отверстия 4 и по центру - резьбовое отверстие 5.In the partition 3, axial smooth-walled openings 4 are made and in the center a threaded hole 5.

Седло 6 клапана выполнено в виде полой ступенчатой втулки и соединено резьбой с корпусом 1.The valve seat 6 is made in the form of a hollow stepped sleeve and is threaded to the housing 1.

Седло 6 снабжено выемкой, в которой размещен фильтр 7.The saddle 6 is provided with a recess in which the filter 7 is placed.

В выемке седла 6 выполнен ряд сквозных отверстий 8.A number of through holes 8 are made in the recess of the seat 6.

В состав клапана входит подпружиненная шпилька 9 с размещенным в ней срезным фиксатором 10, а на верхнем торце подпружиненной шпильки 9 установлено упорное кольцо 11 с осевыми отверстиями 12.The valve includes a spring-loaded pin 9 with a shear lock 10 located in it, and a thrust ring 11 with axial holes 12 is installed on the upper end of the spring-loaded pin 9.

Пружина 13 верхним торцом взаимодействует с упорным кольцом 11, а нижним - с полой пробкой 14.The spring 13 interacts with the upper end with the thrust ring 11, and the lower end with the hollow plug 14.

На боковых поверхностях полой пробки 14 выполнены два овальных отверстия 15.On the side surfaces of the hollow plug 14, two oval holes 15 are made.

На верхнем торце полой пробки 14, поджатом пружиной 13 через шайбу 16, размещено уплотнение 17, а между нижним торцом полой пробки 14 и перегородкой 3 установлено кольцевое уплотнение 18.A seal 17 is placed on the upper end of the hollow plug 14, preloaded by the spring 13 through the washer 16, and an annular seal 18 is installed between the lower end of the hollow plug 14 and the partition 3.

На нижнем торце подпружиненной шпильки 9 установлена тарелка 19 с рабочей поверхностью, представляющей двустороннюю клиновидную канавку 20 с размещенным в ней уплотнением 21.At the lower end of the spring-loaded stud 9, a plate 19 is installed with a working surface representing a two-sided wedge-shaped groove 20 with a seal 21 placed in it.

Тарелка 19 дополнительно фиксируется контргайкой 22.Plate 19 is additionally fixed with lock nut 22.

Клапан работает следующим образом.The valve operates as follows.

Клапан для обсадных колонн устанавливают в нижней части обсадной колонны между трубами в муфтовом соединении. Во время спуска колонны раствор, находящийся в скважине, через зазор 23, осевые гладкостенные отверстия 4, осевые отверстия 12, зазор 24 перетекает во внутреннюю полость обсадной колонны. В зависимости от скорости спуска колонны в скважину и во избежание перелива раствора на устье зазор 23 регулируется завинчиванием тарелки 19 по резьбе подпружиненной шпильки 9 и фиксируется контргайкой 22. При промывке скважины и прокачке тампонажного раствора под воздействием давления внутри колонны зазор 23 автоматически увеличивается за счет возможности свободного перемещения срезаемого фиксатора 10 вниз по овальным отверстиям 15. Наличие уплотнения 17 под шайбой 16 полностью исключает попадание жидкостей в зазор между подпружиненной шпилькой 9 и внутренней поверхностью полой пробки 14, а кольцевое уплотнение 18 предохраняет зазор от попадания жидкостей снизу, что исключает возможность заклинивания подпружиненной шпильки 9 во внутренней полости полой пробки 14. После окончания прокачки раствора пружина 13 возвращает тарелку 19 в исходное положение.A casing valve is installed at the bottom of the casing between the pipes in a sleeve joint. During the descent of the column, the solution located in the well through the gap 23, axial smooth-walled holes 4, axial holes 12, the gap 24 flows into the inner cavity of the casing. Depending on the speed at which the column is lowered into the well and in order to avoid overflowing the solution at the wellhead, the gap 23 is controlled by screwing the plate 19 along the threads of the spring-loaded stud 9 and fixed with a lock nut 22. When flushing the well and pumping cement slurry under pressure inside the column, the gap 23 automatically increases due to the possibility free movement of the cut-off latch 10 down the oval holes 15. The presence of a seal 17 under the washer 16 completely eliminates the ingress of liquids into the gap between the spring-loaded spy 9 and the inner surface of the hollow plug 14, and the O-ring 18 prevents the gap from getting liquids from below, which eliminates the possibility of jamming of the spring-loaded stud 9 in the inner cavity of the hollow plug 14. After pumping the solution, spring 13 returns the plate 19 to its original position.

При цементировании скважины после удара продавочной пробки по упорному кольцу 11 оно упирается в кольцевую площадку 2, предохраняя подпружиненную шпильку 9 от перекосов и изгибов. Срезной фиксатор 10, помещенный в отверстии подпружиненной шпильки 9, срезается. Давление внутри колонны резко повышается, получаем момент "стоп". После получения момента "стоп" давление закачки жидкости снижается до 0 в один прием, так как плотность продавочной жидкости в колонне в два раза меньше плотности цементного раствора в затрубном пространстве. Цементный раствор из затрубного пространства стремится попасть в колонну. Освободившись от удерживающего срезного фиксатора 10 под воздействием пружины 13 и потока цементного раствора, тарелка 19 прижимается уплотнением 21 к нижнему торцу седла 6. Через фильтр 7, ряд сквозных отверстий 8 происходит отбор избыточной воды из цементного раствора. Внизу клапана для обсадных колонн происходит накопление массы обезвоженного цементного раствора, что ведет к дополнительной герметизации зоны башмака колонны. У обезвоженного цементного раствора практически сразу наступает конец схватывания, а через два часа раствор приобретает свойства цементного камня двухсуточного возраста, что ведет к значительному сокращению срока ОЗЦ. При обезвоживании цементного раствора на фильтре 7 наверху колонны наблюдается излив продавочной жидкости в пределах 50, 100 литров, что зависит от водоцементного отношения тампонажного раствора, применяемого для крепления скважины.When cementing the well after hitting the squeeze plug on the thrust ring 11, it abuts against the annular pad 2, protecting the spring-loaded stud 9 from distortions and bends. Shear latch 10, placed in the hole of the spring-loaded stud 9, is cut off. The pressure inside the column rises sharply, we get the moment "stop". After receiving the “stop” moment, the fluid injection pressure decreases to 0 in one go, since the density of the squeezing fluid in the column is two times less than the density of the cement in the annulus. Cement mortar from the annulus tends to get into the column. Released from the holding shear latch 10 under the influence of the spring 13 and the flow of cement mortar, the plate 19 is pressed by the seal 21 to the lower end of the seat 6. Through the filter 7, a series of through holes 8, excess water is taken from the cement mortar. At the bottom of the casing string valve, the mass of dehydrated cement slurry accumulates, which leads to additional sealing of the casing shoe area. The setting time for the dehydrated cement mortar almost immediately comes to an end, and after two hours the mortar acquires the properties of a two-day-old cement stone, which leads to a significant reduction in the period of OZZ. When dewatering the cement slurry on the filter 7 at the top of the column, a squeezing fluid is spilled within 50, 100 liters, which depends on the water-cement ratio of the cement slurry used for fixing the well.

Claims

A casing valve, comprising a thrust ring with axial holes, a plate with a working surface located under the valve seat, a spring-loaded stud with a through hole connected at the top to a thrust ring, and a plate below, and a shear lock located in the through hole of the stud, characterized in that the valve is provided with a cylindrical body, a conical bore is made in the upper part of the internal cavity of the body with the formation of an annular platform for interaction with the thrust ring, in the lower part of the a cylindrical bore provided with a thread is provided to it, a valve seat is made in the form of a hollow stepped sleeve, a thread is placed on the outer surface of the seat, an internal bore is provided in the upper part, a recess for the filter communicating with the internal cavity is made in the lower part of the outer surface of the seat valves through a series of through holes, a partition is placed inside the housing, it is provided with axial smooth-walled holes, and in the center - a threaded hole, installed in the threaded hole There is a hollow plug, on the lateral surfaces of which there are two oval holes for moving the shear lock, a recess with a conical surface is made on the upper end of the hollow plug to install a seal pressed by a spring through the washer, and an annular seal is installed between the lower end of the hollow plug and the baffle plate made with a bilateral wedge-shaped groove in which the seal is placed.