RU2387792C1

RU2387792C1 - Casing centraliser

Info

Publication number: RU2387792C1
Application number: RU2009103974/03A
Authority: RU
Inventors: Рашад Хасанович Фаткуллин (RU); Рашад Хасанович Фаткуллин; Нигаматьян Хамитович Хамитьянов (RU); Нигаматьян Хамитович Хамитьянов; Габдрашит Султанович Абдрахманов (RU); Габдрашит Султанович Абдрахманов; Фарит Фоатович Ахмадишин (RU); Фарит Фоатович Ахмадишин; Анатолий Вениаминович Киршин (RU); Анатолий Вениаминович Киршин; Владимир Борисович Оснос (RU); Владимир Борисович Оснос
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2010-04-27

Abstract

FIELD: oil and gas production.

SUBSTANCE: casing centraliser accommodating a hollow cylinder case with radial canals and pipeline threads from both ends, centering elements representing corrugated pipes with annular tight ends outside of the case and the radial canals; a retainer assembly for the centering elements and an actuator of the centering elements are designed as valves mounted in the radial canals of the case. The ends of the corrugated pipe tightly interact with a surface of the case, and one ends of the corrugated pipe is fixed in relation to the case. The corrugated pipe is made of a pipe with the external diametre exceeding that of the well.

EFFECT: provided simplicity of manufacturing and assembly.

3 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для центрирования обсадных колонн при строительстве скважин, в том числе наклонно-направленных и горизонтальных.The invention relates to drilling equipment and is intended for centering casing strings during well construction, including directional and horizontal.

Известен «Центратор» для обсадной колонны (патент RU №2209291, Е21В 17/00, 17/10, опубл. Бюл. №21 от 27.07.2003 г.), содержащий жестко закрепленный на стенке колонны корпус, во внутреннем цилиндрическом канале которого радиально к оси колонны размещен выдвижной центрирующий орган, который со стороны оси колонны снабжен, по меньшей мере, двумя упругими элементами, например сегментообразной формы, образующими овальную полость и имеющими кольцеобразные выемки - на внешней цилиндрической поверхности и конусные выступы - у торца, при этом во внутреннем цилиндрическом канале корпуса выполнена кольцевая проточка с возможностью захода в нее конусообразных выступов.The well-known "Centralizer" for the casing string (patent RU No. 2209291, ЕВВ 17/00, 17/10, publ. Bull. No. 21 dated 07/27/2003), containing a housing rigidly mounted on the wall of the column, in the inner cylindrical channel of which is radially a sliding centering body is placed to the axis of the column, which is provided on the column axis side with at least two elastic elements, for example, segment-shaped, forming an oval cavity and having annular recesses on the outer cylindrical surface and conical protrusions at the end, while in the inner cylinder optical channels casing an annular groove, with its entry into the cone-shaped projections.

Недостатками данного центратора являются высокая трудоемкость при изготовлении из-за наличия большого числа мелких и сложных деталей, сложность сборки из-за наличия большого числа сопрягаемых деталей и необходимости тарификации и подбор каждого выдвижного центрирующего органа, высокая вероятность некачественной центровки обсадной колонны, так как центраторы, смещенные по углу, разнесены по длине переводника.The disadvantages of this centralizer are the high complexity in manufacturing due to the presence of a large number of small and complex parts, the complexity of assembly due to the presence of a large number of mating parts and the need for tariffing and selection of each retractable centering body, the high probability of poor-quality centering of the casing, as the centralizers offset in angle, spaced along the length of the sub.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Центратор обсадной колонны» (патент RU №2285109, Е21В 17/10, опубл. Бюл. №28 от 10.10.2006 г.), включающий корпус в форме полого цилиндра с радиальными каналами и присоединительными резьбами на концах, центрирующие элементы в виде цилиндрических штоков с опорами, установленных в радиальных каналах с возможностью осевого перемещения, узла фиксации центрирующих элементов и средство перевода центрирующих элементов в рабочее положение, при этом он снабжен разрезным кольцом, состоящим из отдельных секторов, которые жестко связаны со штоками и выполнены с возможностью взаимодействия со средством перевода центрирующих элементов в рабочее положение, при этом на внутренней поверхности корпуса на уровне его радиальных каналов выполнена кольцевая канавка, в которой размещены секторы разрезного кольца, при этом внутренний диаметр разрезного кольца в исходном положении меньше чем внутренний диаметр обсадной колонны.The closest in technical essence and the achieved result is "Casing Centralizer" (patent RU No. 2285109, ЕВВ 17/10, publ. Bull. No. 28 dated 10.10.2006), comprising a housing in the form of a hollow cylinder with radial channels and connecting threaded ends, the centering elements in the form of cylindrical rods with supports mounted in radial channels with the possibility of axial movement, the fixing unit of the centering elements and a means of translating the centering elements into working position, while it is equipped with a split ring, consisting of separate sectors that are rigidly connected to the rods and are configured to interact with a means of translating the centering elements to a working position, while on the inner surface of the housing at the level of its radial channels an annular groove is made in which sectors of the split ring are placed, while the inner diameter split ring in the initial position is less than the inner diameter of the casing.

Недостатками данного центратора являются высокая трудоемкость при изготовлении из-за наличия большого числа мелких и сложных деталей, сложность сборки из наличия большого числа сопрягаемых деталей, что приводит к высокой стоимости центратора.The disadvantages of this centralizer are the high complexity in manufacturing due to the presence of a large number of small and complex parts, the complexity of the assembly of the presence of a large number of mating parts, which leads to the high cost of the centralizer.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание простого в изготовлении и сборке благодаря уменьшению количества мелких сопрягаемых деталей и, как следствие, снижению стоимости в целом центратора, при этом обеспечивающего надежную центрацию обсадной колонны относительно стенок скважины при качественном цементировании.The technical task of the invention is the creation of simple to manufacture and assembly due to the reduction in the number of small mating parts and, as a result, the cost of the entire centralizer, while ensuring reliable casing string alignment relative to the well walls with high-quality cementing.

Техническая задача решается центратором обсадной колонны для скважины, включающим корпус в форме полого цилиндра с радиальными каналами и присоединительными резьбами на концах, центрирующие элементы, узел фиксации центрирующих элементов и средство перевода центрирующих элементов в рабочее положение.The technical problem is solved by the casing centralizer for the well, including a body in the form of a hollow cylinder with radial channels and connecting threads at the ends, centering elements, a fixing unit for the centering elements and a means for translating the centering elements to the working position.

Новым является то, что центрирующие элементы выполнены в виде размещаемых снаружи корпуса гофрированных труб с кольцевыми зауженными концами, герметично взаимодействующими с поверхностью корпуса, причем один из концов гофрированной трубы зафиксирован относительно корпуса, а гофрированная труба выполнена из трубы с наружным диаметром, превосходящим диаметр скважины, при этом радиальные каналы корпуса расположены под гофрированной трубой, а узел фиксации центрирующих элементов и средство перевода центрирующих элементов в рабочее положение выполнены в виде клапанов, установленных в радиальных каналах корпуса.What is new is that the centering elements are made in the form of corrugated pipes placed on the outside of the casing with annular narrowed ends hermetically interacting with the casing surface, one of the ends of the corrugated pipe being fixed relative to the casing, and the corrugated pipe is made of a pipe with an outer diameter exceeding the diameter of the well, while the radial channels of the housing are located under the corrugated pipe, and the fixing unit of the centering elements and a means of transferring the centering elements to the working floor The valves are made in the form of valves installed in the radial channels of the housing.

На фиг.1 изображен центратор в транспортном положении в продольном разрезе.Figure 1 shows the centralizer in the transport position in a longitudinal section.

На фиг.2 изображен разрез А-А центратора.Figure 2 shows a section aa of the centralizer.

На фиг.3 изображен поперечный разрез центратора в рабочем положении после цементирования.Figure 3 shows a cross section of a centralizer in the working position after cementing.

Центратор обсадной колонны для скважин 1 (см. фиг.1) включает корпус 2 в форме полого цилиндра с радиальными каналами 3 и присоединительными резьбами (не показаны) на концах, центрирующие элементы 4, узел фиксации центрирующих элементов и средство перевода центрирующих элементов в рабочее положение 5. Центрирующие элементы 4 (см. фиг.2) выполнены в виде размещаемых снаружи корпуса 2 гофрированных труб с кольцевыми зауженными концами 6 (см. фиг.1) и 6', герметично взаимодействующими благодаря самоуплотняющимся манжетам 7 с поверхностью корпуса 2, причем один из концов 6 или 6' гофрированной трубы 4 зафиксирован относительно корпуса 2 (например, винтами 8, сваркой или резьбой - на фиг.1 не показаны). Гофрированная труба 4 (см. фиг.3) выполнена из цилиндрической трубы с наружным диаметром, превосходящим диаметр скважины 1. Радиальные каналы 3 (см. фиг.1) корпуса 2 расположены под гофрированной трубой 4, а узел фиксации центрирующих элементов и средство перевода центрирующих элементов в рабочее положение 5 выполнен в виде клапанов, установленных в радиальных каналах 3 корпуса 2.The casing centralizer for wells 1 (see FIG. 1) includes a hollow cylinder body 2 with radial channels 3 and connecting threads (not shown) at the ends, centering elements 4, a fixing unit for centering elements, and means for translating the centering elements to the working position 5. The centering elements 4 (see Fig. 2) are made in the form of corrugated pipes placed outside the casing 2 with annular narrowed ends 6 (see Fig. 1) and 6 ', tightly interacting due to self-sealing cuffs 7 with the surface of the casing 2, pr than one of the ends 6 or 6 'of the corrugated tube 4 is fixed relative to the housing 2 (e.g., screws 8 by welding or screw - in Figure 1 are not shown). The corrugated pipe 4 (see Fig. 3) is made of a cylindrical pipe with an outer diameter exceeding the diameter of the well 1. The radial channels 3 (see Fig. 1) of the casing 2 are located under the corrugated pipe 4, and the fixing unit of the centering elements and the centering translation tool elements in the working position 5 is made in the form of valves installed in the radial channels 3 of the housing 2.

Центратор работает следующим образом.The centralizer works as follows.

На корпус 2 с радиальными каналами 3, роль которого может выполнять и труба обсадной колонны с просверленными радиальными каналами 3, с предварительно установленными манжетами 7 надевают гофрированную трубу 4 так, чтобы она размещалась над соответствующими радиальными каналами 3 предварительно оснащенными клапанами 5 (например, тарельчатыми или подпружиненными шариковыми, не выпирающими за наружную поверхность корпуса 2). Затем один из концов 6 или 6' фиксируют относительно корпуса 2.On the casing 2 with radial channels 3, which can also be played by a casing pipe with drilled radial channels 3, with pre-installed cuffs 7 put on a corrugated pipe 4 so that it is placed above the corresponding radial channels 3 with pre-equipped valves 5 (for example, poppet or spring-loaded ball, not protruding beyond the outer surface of the housing 2). Then one of the ends 6 or 6 'is fixed relative to the housing 2.

Затем корпус 2 при помощи присоединительных резьб присоединяют к обсадной колонне (не показана) и в ее составе спускают в скважину 1. Количество центраторов, включенных в обсадную колонну, выбирают исходя из сложности профиля ствола скважины (чем сложнее профиль, тем большее устанавливают количество центраторов и через меньший интервал). По достижению необходимого интервала установки обсадной колонны осуществляют промывку скважины 1. Затем ее цементируют любым известным способом с применением продавочной пробки (не показана). При этом цемент закачивают по обсадной колонне, после чего он поднимется снизу вверх снаружи обсадной колонны и корпуса 2, а в конце закачки продавочной жидкости, в момент посадки продавочной пробки на стоп-кольцо (не показано) в обсадной колонне труб создается перепад давлений по отношению к затрубному пространству обсадной колонны, обеспечивая перепад давлений внутри корпуса 2 и снаружи гофрированной трубы 4, который достаточен для выправления гофр трубы 4 (см. фиг.3) и надежного центрирования обсадной колонны в скважине 1. При этом клапаны 5 открываются, пропуская жидкость внутрь гофрированной трубы 4, а при снятии внутритрубного давления закрываются, фиксируя центратор в рабочем положении и предотвращая обратное «складывание» этой трубы 4. Так как гофрированная труба 4 выполнена из цилиндрической трубы с наружным диаметром, превосходящим диаметр скважины 1, то она расправляется не до конца, оставляя между гофрированной трубой 4 и стенками скважины 1 не прижатые участки 9, благодаря которым не изолируется цементный раствор над и под центратором, обеспечивая равномерное уплотнение и застывание цементного раствора для более качественного цементирования обсадной колонны.Then, the housing 2 is connected to the casing (not shown) using connecting threads and lowered into the well 1. The number of centralizers included in the casing is selected based on the complexity of the wellbore profile (the more complex the profile, the greater the number of centralizers and at a shorter interval). Upon reaching the required installation interval of the casing, the well 1 is flushed. Then it is cemented by any known method using a cork plug (not shown). In this case, cement is pumped through the casing, after which it rises from the bottom up outside the casing and casing 2, and at the end of the injection of the squeezing fluid, at the time the squeezing plug is placed on the stop ring (not shown), a pressure differential is created in the pipe casing with respect to to the annulus of the casing, providing a pressure differential inside the housing 2 and outside of the corrugated pipe 4, which is sufficient to straighten the corrugations of the pipe 4 (see figure 3) and reliably center the casing in the borehole 1. In this case, the valves 5 open, passing the fluid inside the corrugated pipe 4, and when removing the in-pipe pressure they close, fixing the centralizer in the working position and preventing the pipe from “folding” backward 4. Since the corrugated pipe 4 is made of a cylindrical pipe with an outside diameter exceeding the diameter of the borehole 1, then it does not straighten out completely, leaving non-pressed sections 9 between the corrugated pipe 4 and the walls of the well 1, due to which the cement mortar is not isolated above and below the centralizer, ensuring uniform compaction Cement mortar setting and hardening for better casing cementing.

Предлагаемый центратор прост в изготовлении и сборке благодаря уменьшению количества мелких сопрягаемых деталей и, как следствие, имеет небольшую по сравнению с аналогами стоимость (дешевле в 1,5-2 раза), при этом обеспечивая надежную центрацию обсадной колонны относительно стенок скважины при качественном цементировании.The proposed centralizer is easy to manufacture and assemble due to the reduction in the number of small mating parts and, as a result, has a low cost compared to peers (1.5-2 times cheaper), while ensuring reliable casing centering relative to the well walls with high-quality cementing.

Claims

A casing centralizer for a well, comprising a body in the form of a hollow cylinder with radial channels and connecting threads at the ends, centering elements, a fixing unit for centering elements, and means for translating the centering elements to the operating position, characterized in that the centering elements are made in the form of corrugated housings pipes with annular narrowed ends hermetically interacting with the surface of the housing, and one of the ends of the corrugated pipe is fixed relative to corpus, and the corrugated pipe is made of a pipe with an outer diameter exceeding the diameter of the borehole, while the radial channels of the body are located under the corrugated pipe, and the fixing unit of the centering elements and means for translating the centering elements to the working position are made in the form of valves installed in the radial channels of the body.