RU2398952C1

RU2398952C1 - Shoe-valve for installation of profile tail piece in well

Info

Publication number: RU2398952C1
Application number: RU2009129121/03A
Authority: RU
Inventors: Габдрашит Султанович Абдрахманов (RU); Габдрашит Султанович Абдрахманов; Нигаматьян Хамитович Хамитьянов (RU); Нигаматьян Хамитович Хамитьянов; Ильяс Анисович Уразгильдин (RU); Ильяс Анисович Уразгильдин; Рустам Хисамович Илалов (RU); Рустам Хисамович Илалов; Сергей Леонидович Багнюк (RU); Сергей Леонидович Багнюк
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2010-09-10

Abstract

FIELD: gas-and-oil industry. ^ SUBSTANCE: facility consists of threads for connection with tail piece and of case with central channel with valve element installed therein movably-coaxial to its geometrical axis. The valve element has a pass channel coupled with a cavity of the tail-piece by means of orifices. The valve element is fixed against lengthwise travels with an arrester in from of a lock ring. Also on top the valve element is equipped with a head with external conic circular grooves and is fixed against rotation relative to the case. Orifices for communication of the pass channel of the valve element with the cavity of the tail piece are lengthwise. The pass channel is equipped with a back ball valve. A deflecting spring-loaded disk valve shutting off the central channel is installed in the cavity in the lower part of the case. From below the valve element is equipped with an inclined pusher interacting with and deflecting the disk valve in a transport position. ^ EFFECT: raised efficiency, and expanded functionality. ^ 2 dwg

Description

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к технологии установки профильных хвостовиков для крепления и вскрытия продуктивных пластов на стадии заканчивания скважин.The invention relates to drilling, in particular, to the technology of installing profile shanks for fastening and opening productive formations at the stage of completion of wells.

Известен «Обратный клапан для обсадной колонны» (патент RU №2232871, 7 Е21В 34/06, 33/14 опубл. Бюл. №20 от 20.07.2004 г.), включающий цилиндрический корпус с осевым каналом, шарнирно прикрепленный снизу к корпусу подпружиненный запорный элемент, втулку с дроссельными отверстиями в нижней части, установленную в осевом канале корпуса и фиксированную срезными элементами, и сбрасываемую управляющую пробку, при этом втулка выполнена с радиальными дроссельными отверстиями, открытыми для заполнения через них скважинной жидкостью обсадных труб при их спуске, при этом осевой канал втулки закрыт снизу запорным элементом, причем втулка выполнена с посадочным седлом для управляющей пробки на верхнем торце и фиксирована в корпусе посредством ниппеля, ввинченного в корпус сверху, а управляющая пробка выполнена в виде шара, диаметр которого больше внутреннего диаметра втулки и меньше внутреннего диаметра ниппеля.The well-known "Check valve for casing" (patent RU No. 2232871, 7 EV 34/06, 33/14 publ. Bull. No. 20 from 07/20/2004), comprising a cylindrical body with an axial channel, spring-loaded pivotally attached to the body a locking element, a sleeve with throttle holes in the lower part, installed in the axial channel of the housing and fixed by shear elements, and a resettable control plug, while the sleeve is made with radial throttle holes that are open for filling casing pipes with borehole fluid during their lowering, etc. and the axial channel of the sleeve is closed from below by a locking element, and the sleeve is made with a seating seat for a control plug at the upper end and fixed in the housing by means of a nipple screwed into the housing from above, and the control plug is made in the form of a ball whose diameter is larger than the inner diameter of the sleeve and less inner diameter of the nipple.

Недостатками этого клапана являются:The disadvantages of this valve are:

- низкая надежность, т.к. сбрасываемый сверху шар может не достичь посадочного седла втулки клапана из-за изгибов или выступов обсадной колонны;- low reliability, as a ball discharged from above may not reach the seat of the valve sleeve due to bends or casing protrusions;

- непостоянная величина усилия, необходимого для срабатывания срезных штифтов втулки клапана, обусловленная точностью изготовления срезных штифтов и качеством их материала, когда штифты могут срезаться при недостаточном или, наоборот, избыточном давлении, что может привести к аварийной ситуации в скважине;- a variable amount of force required to actuate the shear pins of the valve sleeve, due to the accuracy of the manufacture of shear pins and the quality of their material, when the pins can be sheared with insufficient or, conversely, excessive pressure, which can lead to an emergency in the well;

- невозможность установки обсадной колонны из профильных труб за одну спуско-подъемную операцию, т.к. установленный сверху колонны посадочный инструмент исключает сброс шара в скважину.- the impossibility of installing casing from shaped pipes in one round trip, because a landing tool installed on top of the column eliminates the discharge of the ball into the well.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Башмак для установки профильного перекрывателя в скважине» (патент RU №2293172, Е21В 29/10, опубл. Бюл. №4 от 10.02.2007 г.), включающий резьбы для соединения с перекрывателем и установочным оборудованием, корпус с центральным каналом, в котором соосно-подвижно относительно его геометрической оси установлен клапанный элемент с проходным каналом, сообщенным радиальными отверстиями с полостью перекрывателя, зафиксированный от продольных перемещений фиксатором в виде стопорного кольца, размещенного в кольцевой проточке, выполненной в клапанном элементе, срабатывающем при возрастании гидравлического давления в перекрывателе, при этом радиальные отверстия для сообщения проходного канала клапанного элемента с полостью перекрывателя выполнены в его стенках, а сам клапанный элемент зафиксирован от вращения относительно корпуса, например, шлицевым соединением, и снабжен головкой с коническими кольцевыми проточками, выполненными на ее наружной поверхности, закрепленной на верхнем конце клапанного элемента, при этом резьба для соединения башмака с установочным оборудованием выполнена на наружной поверхности клапанного элемента, сопрягаемой с головкой.The closest in technical essence and the achieved result is “Shoe for installing a profile overlap in the well” (patent RU No. 2293172, ЕВВ 29/10, publ. Bull. No. 4 from 02/10/2007), including threads for connecting to the overlap and installation equipment, a housing with a central channel, in which a valve element is installed coaxially-movable relative to its geometric axis, with a passage channel communicated by radial holes with an overlapping cavity, fixed by a stopper in the form of stoppers from longitudinal movements ring placed in the annular groove made in the valve element, triggered by increasing hydraulic pressure in the overlap, while the radial holes for communicating the passage channel of the valve element with the cavity of the overlap are made in its walls, and the valve element itself is fixed from rotation relative to the housing, for example , splined connection, and is equipped with a head with conical annular grooves made on its outer surface, mounted on the upper end of the valve element, When this thread for the connection with shoe mounting hardware provided on the outer surface of the valve member mating with the head.

Недостатком этого башмака является отсутствие возможности обработки призабойной зоны пласта технологическими растворами, т.к. клапанный элемент перепускает жидкость только в направлении снизу вверх во время заполнения внутренней полости перекрывателя и срабатывает на закрытие при установке перекрывателя.The disadvantage of this shoe is the inability to process the bottomhole formation zone with technological solutions, as the valve element bypasses the fluid only in the direction from the bottom up during filling of the internal cavity of the overlap and is triggered to close when the shutoff is installed.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание надежной безаварийной конструкции башмака-клапана для установки профильного хвостовика в скважине за одну спускоподъемную операцию, позволяющей производить обработку призабойной зоны скважины технологическими растворами.The technical task of the invention is the creation of a reliable trouble-free design of the shoe-valve for installing the profile liner in the well in one round-trip operation, which allows processing the bottom-hole zone of the well with technological solutions.

Техническая задача решается башмаком-клапаном для установки профильного хвостовика в скважине, включающем резьбы для соединения с хвостовиком, корпус с центральным каналом, в котором соосно-подвижно относительно его геометрической оси установлен клапанный элемент с проходным каналом, сообщенным при помощи отверстий с полостью хвостовика, зафиксированный от продольных перемещений фиксатором в виде стопорного кольца, снабженный вверху головкой с наружными коническими кольцевыми проточками и зафиксированный от вращения относительно корпуса, например, шлицевым соединением.The technical problem is solved by a shoe-valve for installing a profile liner in the well, including threads for connecting with the liner, a body with a central channel, in which a valve element with a passage channel communicated through holes with a liner cavity is fixed coaxially movable relative to its geometric axis from longitudinal displacements by a retainer in the form of a retaining ring, equipped with a head with external conical annular grooves at the top and fixed against rotation with respect to housing, for example, a spline connection.

Новым является то, что отверстия для сообщения проходного канала клапанного элемента с полостью хвостовика выполнены продольными, а проходной канал снабжен обратным шаровым клапаном, при этом в корпусе снизу выполнена полость, в которой размещен отгибающийся подпружиненный тарельчатый клапан, выполненный с возможностью перекрытия центрального канала, причем снизу клапанный элемент снабжен наклонным толкателем, выполненным с возможностью взаимодействия и отгиба тарельчатого клапана в транспортном положении.What is new is that the openings for communicating the passage channel of the valve element with the cavity of the shank are longitudinal, and the passage channel is equipped with a check ball valve, while in the casing there is a cavity in the bottom, in which a folding spring-loaded poppet valve is arranged to block the central channel, and from below, the valve element is equipped with an inclined pusher configured to interact and bend the poppet valve in the transport position.

На фиг.1 показан башмак-клапан для установки профильного хвостовика в скважине в транспортном положении (разрез). На фиг.2 - башмак-клапан в момент извлечения клапанного элемента из корпуса.Figure 1 shows the shoe-valve for installing the profile liner in the well in the transport position (section). Figure 2 - shoe valve at the time of removal of the valve element from the housing.

Башмак-клапан для установки профильного хвостовика в скважине содержит резьбу 1 (фиг.1) для соединения с хвостовиком 2, корпус 3 с центральным каналом 4, в котором соосно-подвижно относительно его геометрической оси установлен клапанный элемент 5 с проходным каналом 6, сообщенным при помощи отверстий 7 с внутренней полостью 8 хвостовика 2, зафиксированный от продольных перемещений фиксатором в виде стопорного кольца 9, снабженный вверху головкой 10 с наружными коническими кольцевыми проточками 11 и зафиксированный от вращения относительно корпуса 3 шлицевым соединением 12.The shoe-valve for installing the profile liner in the well contains a thread 1 (Fig. 1) for connection with the liner 2, the housing 3 with a central channel 4, in which a valve element 5 is installed coaxially movable relative to its geometrical axis with a passage channel 6 communicated with using holes 7 with an inner cavity 8 of the shank 2, fixed from longitudinal movements by a retainer in the form of a retaining ring 9, provided with a head 10 with outer conical ring grooves 11 at the top and fixed against rotation relative to the body mustache 3 with splined connection 12.

При этом отверстия 7 для сообщения проходного канала 6 клапанного элемента 5 с внутренней полостью 8 хвостовика 2 выполнены продольными, а проходной канал 6 снабжен обратным шаровым клапаном 13. В корпусе 3 снизу выполнена полость 14, в которой размещен тарельчатый клапан 15, выполненный с возможностью перекрытия центрального канала 4. Тарельчатый клапан 15 выполнен отгибающимся из упругого материала, например резины, и дополнительно поджат снизу к седлу 16 (фиг.2) корпуса 3 пластинчатой пружиной 17. Снизу клапанный элемент 5 (фиг.1) снабжен наклонным толкателем 18, имеющим окно 19 и выполненным с возможностью взаимодействия и отгиба тарельчатого клапана 15 в транспортном положении.In this case, the openings 7 for communicating the passage channel 6 of the valve element 5 with the inner cavity 8 of the shank 2 are made longitudinal, and the passage channel 6 is provided with a check ball valve 13. In the housing 3, a cavity 14 is made at the bottom, in which the poppet valve 15 is arranged to overlap the Central channel 4. The poppet valve 15 is made folding of an elastic material, such as rubber, and is additionally pressed from below to the seat 16 (FIG. 2) of the housing 3 by a leaf spring 17. From below, the valve member 5 (FIG. 1) is provided with an inclined olkatelem 18 having a window 19 and configured to engage the poppet valve and stiffener 15 in the transport position.

Башмак-клапан работает следующим образом.Shoe-valve operates as follows.

Перед спуском профильного хвостовика 2 в скважину (на фиг. не показано) клапанный элемент 5 в сборе с шаровым клапаном 13 и верхней головкой 10 помещают в центральный канал 4 корпуса 3 башмака-клапана, ориентируя его в радиальном направлении с помощью шлицевого соединения 12. При этом благодаря стопорному кольцу 9 круглого сечения клапанный элемент 5 фиксируется в центральном канале 4 корпуса 3 от продольных перемещений, а толкатель 18, взаимодействуя с нижним тарельчатым клапаном 15, отгибает его вниз, открывая благодаря окну 19 канал 6 снизу. Затем башмак-клапан закрепляют с помощью резьбы 1 в нижнем конце профильного хвостовика 2. Для дополнительной фиксации, чтобы исключить случайный выход клапанного элемента 5 из центрального канала 4 корпуса 3 при больших перепадах давления во время заполнения хвостовика 2 скважинной жидкостью, верхнюю головку 10 клапанного элемента 5 упирают в нерасширенный давлением профильный участок 20 хвостовика 2.Before lowering the profile liner 2 into the well (not shown in Fig.), The valve element 5 assembly with the ball valve 13 and the upper head 10 is placed in the central channel 4 of the casing 3 of the valve shoe, orienting it in the radial direction using the splined connection 12. When thanks to the retaining ring 9 of circular cross section, the valve element 5 is fixed in the central channel 4 of the housing 3 from longitudinal movements, and the pusher 18, interacting with the lower poppet valve 15, bends it down, opening the channel 6 from the bottom through the window 19. Then the shoe flap is fixed with thread 1 at the lower end of the profile shank 2. For additional fixation, to prevent accidental exit of the valve element 5 from the central channel 4 of the housing 3 at high pressure drops during filling of the shank 2 with borehole fluid, the upper head 10 of the valve element 5 abut against non-expanded pressure profile section 20 of the shank 2.

Далее профильный хвостовик 2 на колонне бурильных труб (на фиг. не показано) спускают в скважину и устанавливают в необходимом интервале. При этом внутренняя полость 8 хвостовика 2 через полость 14 корпуса 3, окно 19, проходной канал 6 и отверстия 7 клапанного элемента 5 заполняется скважинной жидкостью. Шаровой клапан 13 при этом отжат. После этого внутри хвостовика 2 с помощью бурового насоса создают рабочее гидравлическое давление, под действием которого шаровой клапан 13 закрывается и препятствует несанкционированному перетоку жидкости. Под действием рабочего гидравлического давления стенки хвостовика 2 прижимаются к стенкам скважины. Затем хвостовик 2 привальцовывают до более плотного прижатия с помощью установочного оборудования, например развальцевателя (показан фрагмент) 21 (фиг.2), который на своем нижнем конце имеет захватный узел 22, снабженный внутренними разрезными стопорными кольцами 23.Next, the profile shank 2 on the drill pipe string (not shown in FIG.) Is lowered into the well and set in the required interval. In this case, the inner cavity 8 of the shank 2 through the cavity 14 of the housing 3, the window 19, the passage channel 6 and the holes 7 of the valve element 5 is filled with borehole fluid. The ball valve 13 is pressed out. After that, inside the shank 2 using a mud pump create a working hydraulic pressure, under the action of which the ball valve 13 closes and prevents unauthorized flow of fluid. Under the action of the working hydraulic pressure, the walls of the liner 2 are pressed against the walls of the well. Then, the shank 2 is rolled up to a more tight pressure using installation equipment, for example, a flare tool (fragment shown) 21 (Fig. 2), which at its lower end has a gripping unit 22 provided with internal split retaining rings 23.

При подходе развальцевателя к башмаку-клапану разрезные стопорные кольца 23 захватного узла 22 развальцевателя входят в зацепление с коническими кольцевыми проточками 11 головки 10 клапанного элемента 5, надежно стопоря соединение клапанного элемента 5 башмака-клапана с развальцевателем 21. Затем установочное оборудование (21, 22.) вместе с клапанным элементом 5 начинают поднимать из скважины. При этом клапанный элемент 5, преодолевая усилие стопорного кольца 9, выходит из зацепления с корпусом 3 башмака-клапана, а тарельчатый клапан 15, благодаря пружине 17, захлопывается и плотно прижимается к седлу 16 корпуса 3 башмака-клапана, предотвращая несанкционированный переток жидкости из скважины внутрь хвостовика 2. В случае обработки призабойной зоны технологическими растворами, закачиваемыми через хвостовик 2, тарельчатый клапан 15 выполняет функцию обратного клапана.When the flare tool approaches the shoe shoe, the split retaining rings 23 of the flare tool assembly 22 engage with the conical ring grooves 11 of the head 10 of the valve element 5, reliably locking the connection of the valve element 5 of the valve shoe with the flare 21. Then, the installation equipment (21, 22. ) together with the valve element 5 begin to lift from the well. In this case, the valve element 5, overcoming the force of the retaining ring 9, disengages from the valve shoe body 3, and the poppet valve 15, thanks to the spring 17, closes and tightly presses on the seat 16 of the valve shoe body 3, preventing unauthorized fluid flow from the well inside the shaft 2. In the case of treatment of the bottom-hole zone with technological solutions pumped through the shaft 2, the poppet valve 15 functions as a check valve.

Преимущество предлагаемого башмака-клапана заключается в том, что его конструкция позволяет производить установку профильного хвостовика за одну спускоподъемную операцию и осуществлять обработку призабойной зоны скважины технологическими растворами, расширяя тем самым его функциональные возможности.The advantage of the proposed shoe-valve is that its design allows the installation of a profile liner in one tripping operation and processing the bottom-hole zone of the well with technological solutions, thereby expanding its functionality.

Claims

A shoe-valve for installing a profile liner in a well, including threads for connecting with a liner, a body with a central channel in which a valve element with a passage channel communicated by holes with a liner cavity fixed from longitudinal movements is installed coaxially movable relative to its geometric axis a retainer in the form of a retaining ring, equipped with a head with external conical annular grooves at the top and fixed against rotation by a spline connection from characterized in that the openings for communicating the passage channel of the valve element with the cavity of the shank are longitudinal, and the passage channel is equipped with a check ball valve, while in the housing there is a cavity in the bottom, in which a folding spring-loaded poppet valve is arranged to overlap the central channel, and from the bottom the valve element is equipped with an inclined pusher configured to interact and bend the poppet valve in the transport position.