RU2368754C2

RU2368754C2 - Device for attaching well with casing liner

Info

Publication number: RU2368754C2
Application number: RU2007127650/03A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Терентьев (RU); Сергей Владимирович Терентьев; Юрий Александрович Осипов (RU); Юрий Александрович Осипов; Владимир Иванович Ванифатьев (RU); Владимир Иванович Ванифатьев; Сергей Вениаминович Дмитрук (RU); Сергей Вениаминович Дмитрук; Алексей Михайлович Володин (RU); Алексей Михайлович Володин; Андрей Александрович Степанов (RU); Андрей Александрович Степанов
Original assignee: Сергей Владимирович Терентьев; Юрий Александрович Осипов; Владимир Иванович Ванифатьев; Сергей Вениаминович Дмитрук; Алексей Михайлович Володин; Андрей Александрович Степанов
Priority date: 2007-07-19
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2009-09-27
Also published as: RU2007127650A

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention refers to construction and operation of oil and gas wells providing for their being attached with casing liners with the possibility of pre-drilling additional shafts out of those wells, including shafts being positioned. The device includes a casing liner with a non-return valve located in its lower part, a wedge for pre-drilling an additional well shaft, a transportation column for lowering the casing liner and the wedge down to the well, and the point of attaching the casing liner and the wedge to the transportation column. That point is made with the possibility of anchoring the wedge in the well shaft when the device is in the working position, detaching the wedge from the transportation column in order to remove it from the well shaft, and attaching the wedge to the upper part of the casing liner. At that, the above attachment point is of hydraulic action with the possibility of implementing the above functions against various pressure values in the transportation column channel with the algorithm of its subsequent increase by 10-30% from function to function.

EFFECT: device for attaching the well with the casing liner.

5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин и, в частности, к креплению скважин хвостовиками обсадных колонн с возможностью технологичного забуривания из этих скважин дополнительных стволов с минимально возможными затратами времени и средств.The invention relates to the field of construction of oil and gas wells and, in particular, to the fastening of wells with casing shanks with the possibility of technological drilling additional trunks from these wells with the least possible time and expense.

Известно устройство для крепления скважины хвостовиком обсадной колонны, включающее обсадную колонну, в частности, хвостовик обсадной колонны для крепления ствола скважины, клин для забуривания дополнительного ствола скважины, транспортировочную колонну для спуска клина в скважину и якорь клина (см., например, SU 1645428, 21.12.1988).A device for attaching a well to a casing shank, comprising a casing, in particular a casing shank for attaching a wellbore, a wedge for drilling an additional wellbore, a transporting string for lowering the wedge into the well and the wedge anchor (see, for example, SU 1645428, 12/21/1988).

Недостатком известного устройства является то, что оно предусматривает отдельный спуск обсадной колонны, в частности хвостовика обсадной колонны, и клина, что требует значительных затрат времени и средств. Кроме того, известное устройство не обеспечивает заданного положения дополнительного ствола многозабойной скважины.A disadvantage of the known device is that it provides a separate descent of the casing string, in particular the liner of the casing string, and the wedge, which requires a significant investment of time and money. In addition, the known device does not provide a predetermined position of the additional multilateral wellbore.

Техническим результатом изобретения является создание устройства, обеспечивающего возможность совмещения крепления скважины хвостовиком обсадной колонны с одновременной установкой направления - клина для забуривания дополнительного (бокового) ствола скважины.The technical result of the invention is the creation of a device that provides the possibility of combining the fastening of the well with the liner of the casing with the simultaneous installation of the direction of the wedge for drilling an additional (side) wellbore.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для крепления скважины хвостовиком обсадной колонны включает собственно хвостовик обсадной колонны с обратным клапаном в его нижней части, клин для забуривания дополнительного ствола скважины, транспортировочную колонну для спуска хвостовика обсадной колонны и клина в скважину и узел сцепления хвостовика обсадной колонны и клина с транспортировочной колонной, выполненный с возможностью:The required technical result is achieved by the fact that the device for attaching the well to the casing liner includes the casing liner itself with a check valve in its lower part, a wedge for drilling an additional wellbore, a transporting column for lowering the casing liner and the wedge into the well, and the casing liner engagement unit columns and a wedge with a transport column, made with the possibility of:

заякоривания клина в стволе скважины в рабочем положении устройства;anchoring the wedge in the wellbore in the working position of the device;

отсоединения клина от транспортировочной колонны для ее извлечения изdetaching the wedge from the transport column to remove it from

ствола скважины;wellbore;

зацепления клина с верхней частью хвостовика обсадной колонны, при этом упомянутый узел сцепления - гидравлического действия с возможностью реализации им упомянутых функций от разной величины давления в канале транспортировочной колонны с алгоритмом ее последовательного роста на 10-30% от функции к функции.meshing the wedge with the upper part of the casing liner, while the said clutch assembly is of hydraulic action with the ability to implement the functions mentioned above from different pressure values in the channel of the conveyor string with an algorithm for its sequential growth of 10-30% from function to function.

Кроме того:Besides:

устройство выполнено с возможностью заякоривания клина в открытом стволе скважины;the device is configured to anchor the wedge in an open wellbore;

устройство выполнено с возможностью заякоривания клина в предшествующей обсадной колонне скважины;the device is configured to anchor the wedge in the previous well casing;

узел сцепления хвостовика и клина с транспортировочной колонной выполнен в виде кожуха с окнами, связанного с верхней частью хвостовика и помещенного в него корпуса, выполненного с радиальными отверстиями и ниже них - с окнами, дифференциальной втулки, помещенной в кольцевой камере между кожухом и корпусом против радиальных отверстий и выполненной с внутренней конической боковой поверхностью против окон, где помещены сухари с ответной наружной конической поверхностью, фиксирующие транспортировочную колонну, толкателя, помещенного между корпусом и кожухом над дифференциальной втулкой, плашек для заякоривания клина в стволе скважины, помещенных в окнах кожуха и связанных с толкателем, подпружиненной втулки, помещенной между кожухом и корпусом под дифференциальной втулкой, которая имеет возможность зацепления с подпружиненной втулкой в рабочем положении устройства и фиксации ее в этом положении, при этом толкатель, дифференциальная втулка и подпружиненная втулка имеют возможность осевого перемещения при передаче давления через канал транспортировочной колонны и радиальные отверстия корпуса в кольцевую камеру, а сухари имеют возможность выхода из окон;the clutch assembly of the shank and the wedge with the transport column is made in the form of a casing with windows, connected to the upper part of the shank and placed in it a housing made with radial holes and below them with windows, a differential sleeve placed in an annular chamber between the casing and the housing against the radial holes and made with an inner conical lateral surface against the windows where crackers with a reciprocal outer conical surface are placed, fixing the transport column, the pusher placed between between the casing and the casing above the differential sleeve, dies for anchoring the wedge in the wellbore, placed in the casing windows and connected with the pusher, a spring-loaded sleeve placed between the casing and the body under the differential sleeve, which is able to engage with the spring-loaded sleeve in the working position of the device and fixation it in this position, while the pusher, differential sleeve and spring-loaded sleeve have the possibility of axial movement when transmitting pressure through the channel of the transport column and dialysis openings of the body into the annular chamber, and crackers have the ability to exit the windows;

устройство снабжено ориентатором клина, установленным на транспортировочной колонне с возможностью передачи крутящего момента клину.the device is equipped with a wedge orientator mounted on a transport column with the possibility of transmitting torque to the wedge.

Изобретение поясняется графическими изображениями.The invention is illustrated by graphic images.

На фиг.1 изображено устройство в транспортном положении, на фиг.2 и фиг.3 - устройство в рабочем положении.Figure 1 shows the device in the transport position, figure 2 and figure 3 - the device in the working position.

Устройство включает в себя транспортировочную колонну 1, в нижней части которой неподвижно относительно этой колонны может быть установлено ориентирующее устройство (на фиг. не показано). Ориентирующее устройство может быть выполнено, например, по типу устройства, описанного в SU 134231, 1960. Устройство имеет также шпонку 2, жестко закрепленную на транспортировочной колонне, взаимодействующую с пазом 3 клина 4 для забуривания дополнительного ствола скважины. Это позволяет передавать крутящий момент от ориентирующего устройства клину 4, соединенного с корпусом 5. Корпус выполнен составным с радиальными отверстиями 6 и окнами 7, в которых помещены сухари 8. При этом внутренняя поверхность сухарей выполнена с профилированными упорами 9, которые взаимодействуют с аналогичными профилированными упорами 10, выполненными в нижней части транспортировочной колонны 1. Наружная боковая поверхность сухарей 8 выполнена конической и взаимодействует с конической поверхностью 11 дифференциальной втулки 12, установленной в нижней части составного корпуса 5.The device includes a transport column 1, in the lower part of which an orienting device can be installed motionless relative to this column (not shown in Fig.). The orienting device can be performed, for example, according to the type of device described in SU 134231, 1960. The device also has a key 2, rigidly mounted on the transport column, interacting with the groove 3 of the wedge 4 for drilling an additional wellbore. This allows you to transmit torque from the orienting device to the wedge 4 connected to the housing 5. The housing is made integral with radial holes 6 and windows 7 in which the crackers are placed 8. The inner surface of the crackers is made with profiled stops 9 that interact with similar profiled stops 10, made in the lower part of the transport column 1. The outer side surface of the crackers 8 is made conical and interacts with the conical surface 11 of the differential sleeve 12, tained at the bottom of the composite body 5.

В устройстве имеется кольцевая камера 13, образованная нижней частью составного корпуса 5 и дифференциальной втулкой 12. В шлицевых продольных пазах 14 корпуса 5 и 15 дифференциальной втулки 12 размещена шпонка 16. На наружной поверхности дифференциальной втулки 12 установлен фиксатор 17. В нижней части корпуса 5 установлена пружина 18, подвижная втулка 19 с пазом 20, в котором помещена шпонка 21, взаимодействующая с пазом 22 переводника 23. Установлен на корпусе и нижний кожух 24 с кольцевой канавкой 25 и срезными штифтами 26, фиксирующими дифференциальную втулку 12 в исходном положении.The device has an annular chamber 13, formed by the lower part of the composite housing 5 and the differential sleeve 12. In the slotted longitudinal grooves 14 of the housing 5 and 15 of the differential sleeve 12 there is a key 16. On the outer surface of the differential sleeve 12, a latch 17 is installed. spring 18, movable sleeve 19 with a groove 20, in which a key 21 is placed, which interacts with the groove 22 of the sub 23. The lower casing 24 with the annular groove 25 and shear pins 26 fixing the differential the sleeve 12 in its original position.

В нижней конической части клина 4 выполнены пазы 27, в которых частично размещены плашки 28. Гидравлический привод плашек 28 состоит из толкателя 29, в радиальных отверстиях которого установлены упоры 30, верхнего кожуха 31 с радиальным отверстием 32 и срезными штифтами 33, фиксирующими защитную втулку 34 в исходном положении.In the lower conical part of the wedge 4, grooves 27 are made in which the dies 28 are partially placed. The hydraulic drive of the dies 28 consists of a pusher 29, in the radial openings of which there are stops 30, an upper casing 31 with a radial hole 32 and shear pins 33 securing the protective sleeve 34 in starting position.

Необходимая герметичность устройства обеспечивается уплотнительными кольцами 35. Посредством переводника 23 устройство соединено с хвостовиком обсадной колонны 36 для крепления скважины. В упомянутом хвостовике установлен обратный клапан 37.The necessary tightness of the device is provided by O-rings 35. By means of a sub 23, the device is connected to the liner of the casing 36 for fastening the well. A check valve 37 is installed in said shank.

Непосредственно перед заявляемым устройством на транспортировочной колонне может быть установлено ориентирующее устройство - устройство для азимутального ориентирования клина 4, который служит для забуривания дополнительного (бокового) ствола скважины в заданном направлении. При этом клин 4 до приведения его в рабочее состояние имеет возможность совместного с ориентирующим устройством поворота относительно хвостовика обсадной колонны 36.Directly in front of the claimed device, an orienting device can be installed on the transport column — a device for azimuthal orientation of the wedge 4, which serves to drill an additional (side) wellbore in a given direction. In this case, the wedge 4, before bringing it into working condition, has the possibility of rotation with the orienting device relative to the casing liner 36.

В ряде случаев бывает достаточной установка клина без его азимутального ориентирования.In some cases, it is sufficient to install a wedge without its azimuthal orientation.

Таким образом, упомянутая выше транспортировочная колонна 1 служит для спуска хвостовика обсадной колонны 36 и клина 4. Упомянутые корпус 5, кожух 24, дифференциальная втулка 12, сухари 8 представляют собой, по существу, узел сцепления хвостовика обсадной колонны и клина с транспортировочной колонной 1. При этом устройство обеспечивает возможность заякоривания клина 4 в стволе скважины в рабочем положении устройства за счет приведения в действие толкателя 29 с плашками 28 и последующего отсоединения клина 4 от транспортировочной колонны 1 для ее извлечения из ствола скважины. Последнее обеспечено за счет возможности вывода сухарей 8 из зацепления с транспортировочной колонной 1.Thus, the aforementioned shipping casing 1 is used to lower the casing string 36 and the wedge 4. The casing 5, the casing 24, the differential sleeve 12, crackers 8 are essentially an engagement unit of the casing shank and the wedge with the transporting casing 1. Moreover, the device provides the ability to anchor the wedge 4 in the wellbore in the working position of the device by actuating the pusher 29 with dies 28 and then disconnecting the wedge 4 from the transport column 1 for it extraction from the wellbore. The latter is provided due to the possibility of the output of crackers 8 out of engagement with the transport column 1.

Вышеописанный узел сцепления - гидравлического действия с возможностью реализации им упомянутых функций от разной величины давления в канале транспортировочной колонны. Предусмотрен последовательный рост давления в канале транспортировочной колонны с алгоритмом этого роста на 10-30% от функции к функции.The above-described clutch unit is of hydraulic action with the possibility of implementing the functions mentioned above by different pressure values in the channel of the transport column. A sequential increase in pressure in the channel of the transport column is provided with an algorithm for this growth of 10-30% from function to function.

Устройство выполнено с возможностью заякоривания клина 4 как в открытом стволе скважины, так и в предшествующей (ранее и выше спущенной) обсадной колонне скважины.The device is configured to anchor the wedge 4 both in the open wellbore and in the previous (earlier and higher deflated) well casing.

В более детальном изложении узел сцепления хвостовика и клина с транспортировочной колонной выполнен в виде кожуха 31 с окнами (под плашки 28), связанного с верхней частью хвостовика 36 и помещенного в него корпуса 5, выполненного с радиальными отверстиями 6 и ниже них - с окнами 7, дифференциальной втулки 12. Эта втулка помещена в кольцевой камере 13 между кожухом 24 и корпусом 5 против радиальных отверстий 6 и выполнена с внутренней конической боковой поверхностью против окон 7. В этих окнах помещены сухари 8 с ответной наружной конической поверхностью, фиксирующие транспортировочную колонну 1. Между корпусом 5 и кожухом 24 над дифференциальной втулкой 12 помещен толкатель 29 и плашки 28. Последние служат для заякоривания клина 4 в стволе скважины (открытом или обсаженном). Плашки 28 связаны с толкателем 29. Между кожухом 24 и корпусом 5 под дифференциальной втулкой 12 помещена подпружиненная втулка 19. Дифференциальная втулка 12 имеет возможность зацепления с подпружиненной втулкой 19 в рабочем положении устройства и фиксации ее в этом положении. Толкатель 29, дифференциальная втулка 12 и подпружиненная втулка 19 имеют возможность осевого перемещения при передаче давления через канал транспортировочной колонны 1 и радиальные отверстия 6 корпуса 5 в кольцевую камеру 13. При этом сухари 8 имеют возможность выхода из окон 7.In a more detailed description, the clutch assembly of the shank and the wedge with the transport column is made in the form of a casing 31 with windows (for dies 28), connected to the upper part of the shank 36 and placed in it housing 5, made with radial holes 6 and below them - with windows 7 , differential sleeve 12. This sleeve is placed in the annular chamber 13 between the casing 24 and the housing 5 against the radial holes 6 and is made with an inner conical lateral surface against the windows 7. In these windows are crackers 8 with a mating outer conical surface Tew fixing conveyance column 1. Between the casing 5 and the housing 24 above the sleeve 12 is placed a differential plunger 29 and ram 28. The latter serve for anchoring wedge 4 in the wellbore (cased or open). The dies 28 are connected to the pusher 29. A spring-loaded sleeve 19 is placed between the casing 24 and the housing 5 under the differential sleeve 12. The differential sleeve 12 is able to engage the spring sleeve 19 in the working position of the device and fix it in this position. The pusher 29, the differential sleeve 12 and the spring-loaded sleeve 19 have the possibility of axial movement when transmitting pressure through the channel of the transport column 1 and the radial holes 6 of the housing 5 into the annular chamber 13. In this case, the crackers 8 are able to exit the windows 7.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

После спуска хвостовика обсадной колонны в скважину на заданную глубину и, например, ориентирования клина в заданном направлении (фиг.2) с помощью ориентирующего устройства создают избыточное давление в транспортировочной колонне 1, которое через радиальные отверстия 6 передается на торец защитной втулки 34. При этом срезаются штифты 33, втулка перемещается, освобождая упоры 30, что приводит к перемещению толкателя 29 с плашками 28. В результате происходит (фиг.3) прижатие клина 4 к стенке скважины 38 и его заякоривание, чем исключают возможность его проворота при забуривании дополнительного (бокового) ствола скважины.After lowering the casing liner into the well to a predetermined depth and, for example, orienting the wedge in a predetermined direction (Fig. 2), using the orienting device, excessive pressure is created in the conveyor string 1, which is transmitted through radial holes 6 to the end face of the protective sleeve 34. the pins 33 are cut off, the sleeve moves, releasing the stops 30, which leads to the movement of the pusher 29 with the dies 28. As a result (Fig. 3), the wedge 4 is pressed against the wall of the well 38 and anchored, thereby excluding the possibility of e rotation when drilling an additional (side) wellbore.

При дальнейшем повышении давления (на 10÷30% выше первоначального давления) дифференциальная втулка 12, воспринимая избыточное давление через отверстия 6 и кольцевую камеру 13, срезая штифты 26, перемещается, сцепляясь с подвижной подпружиненной втулкой 19, и фиксируется в конечном рабочем положении в кольцевой канавке 25 фиксатором 17. При перемещении дифференциальной втулки 12 происходит освобождение сухарей 8 и разъединение с транспортировочной колонной 1. После этого транспортировочная колонна 1 со шпонкой 2 и ориентирующим устройством, в случае его применения, извлекают из скважины. Клин 4 остается сцепленным с верхней частью хвостовиков обсадной колонны 36.With a further increase in pressure (10–30% higher than the initial pressure), the differential sleeve 12, perceiving overpressure through the holes 6 and the annular chamber 13, cutting off the pins 26, moves, engaging with the movable spring-loaded sleeve 19, and is fixed in the final working position in the annular the groove 25 with the lock 17. When moving the differential sleeve 12, the crackers 8 are released and disconnected from the transport column 1. After that, the transport column 1 with the key 2 and the orienting device, in the case of ae its application, is extracted from the borehole. Wedge 4 remains adhered to the top of the casing liner 36.

Claims

1. A device for fastening a well with a casing liner, including the casing liner itself with a check valve in its lower part, a wedge for drilling an additional wellbore, a transporting string for lowering the casing liner and wedge into the well, and the clutch assembly of the casing liner and wedge with a transport column, configured to:
anchoring the wedge in the wellbore in the working position of the device;
disconnecting the wedge from the transport string to remove it from the wellbore;
meshing the wedge with the upper part of the casing liner, while the said clutch assembly is of hydraulic action with the possibility of implementing the functions mentioned above from different pressure values in the channel of the conveyor string with an algorithm for its sequential growth of 10-30% from function to function.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is configured to anchor the wedge in an open wellbore.

3. The device according to claim 1, characterized in that it is configured to anchor the wedge in the previous well casing.

4. The device according to claim 1, characterized in that the clutch assembly of the shank and the wedge with the transport column is made in the form of a casing with windows connected to the upper part of the shank and placed in the casing made with radial holes and below them with windows, differential a sleeve placed in an annular chamber between the casing and the housing opposite the radial holes and made with an inner conical side surface opposite the windows, where crackers with a reciprocal outer conical surface are placed, fixing the transport a roving column, a pusher placed between the housing and the casing above the differential sleeve, dies for anchoring the wedge in the wellbore, placed in the windows of the casing and connected to the pusher, a spring-loaded sleeve placed between the casing and the body under the differential sleeve, which has the ability to engage with the spring loaded sleeve in the working position of the device and fixing it in this position, while the pusher, differential sleeve and spring-loaded sleeve have the possibility of axial movement when transmitting pressure through the transport channel of the column and the radial openings in the housing annular chamber and crackers have the ability to exit windows.

5. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a wedge orientator mounted on a transport column with the possibility of transmitting torque to the wedge.