RU2760447C1 - Shut-off valve for casing string - Google Patents
Shut-off valve for casing string Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760447C1 RU2760447C1 RU2021115088A RU2021115088A RU2760447C1 RU 2760447 C1 RU2760447 C1 RU 2760447C1 RU 2021115088 A RU2021115088 A RU 2021115088A RU 2021115088 A RU2021115088 A RU 2021115088A RU 2760447 C1 RU2760447 C1 RU 2760447C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- holes
- cementing
- locking sleeve
- possibility
- valve
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
- E21B34/06—Valve arrangements for boreholes or wells in wells
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к цементированию обсадных колонн.The invention relates to the oil industry, in particular to the cementing of casing strings.
Известен клапан для обсадной колонны (авторское свидетельство SU № 1654547, МПК Е21В 34/10, 33/14, опубл. 07.06.1991 г., бюл. № 21), включающий корпус, во внутренней полости которого размещена втулка с седлом, установленная с возможностью ограниченного осевого перемещения. Под втулкой размещен запорный орган со штоком, который зафиксирован в башмаке срезным элементом. Усилие срезного элемента больше давления опрессовки обсадной колонны, а ход втулки меньше хода штока запорного органа. При закачке цементного раствора в затрубное пространство цементный раствор про ходит осевой канал втулки, смещает вниз запорный орган через окна корпуса выходит в затрубное пространство. После окончания цементирования пружина прижимает запорный орган к седлу втулки и вместе с ней перемещает его вверх до упора втулки в бурт корпуса, предотвращая переток цементного раствора из затрубного пространства внутрь обсадной колонны.Known valve for the casing (author's certificate SU No. 1654547, IPC E21B 34/10, 33/14, publ. 07.06.1991, bull. No. 21), including a body, in the inner cavity of which there is a sleeve with a saddle, installed with the possibility of limited axial movement. A shut-off element with a rod, which is fixed in the shoe with a shear element, is located under the bushing. The force of the shear element is greater than the pressure of the casing string, and the stroke of the sleeve is less than the stroke of the valve stem. When the cement slurry is pumped into the annular space, the cement slurry passes through the axial channel of the bushing, displaces the shut-off element downward through the housing windows into the annular space. After the completion of cementing, the spring presses the shut-off element against the bushing seat and together with it moves it up to the stop of the bushing against the casing collar, preventing the flow of cement slurry from the annular space into the casing string.
Недостатками данного клапана являются: The disadvantages of this valve are:
- наличие пружины, которая подвержена вероятному слому при многократном сжимании и как следствие, приводящее к заклиниванию работы клапана; - the presence of a spring, which is susceptible to possible breakage during repeated compression and, as a consequence, leading to jamming of the valve;
- отсутствие возможности мгновенного перекрытия проходного канала, так как при обратном давлении столба цементного раствора из затрубного пространства часть цементного раствора успевает пройти внутрь колонны, прежде чем клапан сработает на 100%, что в свою очередь приводит к оставлению внутри обсадной колонны над клапанном пространстве остатков цементного раствора, препятствующего в дальнейшем спуску глубинно-насосного оборудования.- the absence of the possibility of instantaneous shut-off of the passage channel, since at the back pressure of the column of cement slurry from the annulus, part of the cement slurry has time to pass into the casing before the valve is activated by 100%, which in turn leads to leaving cement residues inside the casing above the valve space. solution that prevents further descent of downhole pumping equipment.
Также известен клапан для обсадной колонны (патент RU № 2335619, МПК Е21В 34/06, 33/14, опубл. 10.10.2008 г., бюл. № 28), включающий ограничитель с седлом и боковыми каналами, втулку, имеющую возможность герметичного перекрытия боковых каналов ограничителя. Ограничитель заглушен снизу и соединен с обсадной колонной. Обсадная колонна оборудована снизу нижней муфтой, снабженной внизу изнутри цилиндрической выборкой, куда вставлен с возможностью осевого перемещения вверх полый хвостовик, зафиксированный в нижнем положении срезными штифтами. Втулка жестко установлена в верхнем конце полого хвостовика и имеет возможность взаимодействия в верхнем положении с верхней плоскостью седла ограничителя и герметичного перекрытия боковых каналов ограничителя снаружи. Для герметичного перекрытия изнутри боковых каналов ограничителя применена продавочная пробка с герметизирующей головкой снизу и кольцевой выборкой, выполненной на внутренней поверхности в верхней части ограничителя. Кольцевая выборка ограничителя фиксирует герметизирующую головку продавочной пробки в ограничителе после взаимодействия нижнего торца герметизирующей головки продавочной пробки с заглушкой ограничителяAlso known is a valve for a casing string (patent RU No. 2335619, IPC Е21В 34/06, 33/14, publ. 10.10.2008, bul. No. 28), including a restrictor with a seat and side channels, a sleeve that has the ability to seal side channels of the limiter. The restrictor is plugged from the bottom and connected to the casing. The casing string is equipped from the bottom with a lower sleeve, provided at the bottom from the inside with a cylindrical recess, into which a hollow shank is inserted with the possibility of axial movement upwards, fixed in the lower position with shear pins. The bushing is rigidly mounted in the upper end of the hollow shank and has the ability to interact in the upper position with the upper plane of the seat of the limiter and hermetically overlap the side channels of the limiter from the outside. For a tight shut-off from the inside of the side channels of the limiter, a displacement plug with a sealing head from the bottom and an annular recess made on the inner surface in the upper part of the limiter is used. The annular selection of the restrictor fixes the sealing head of the displacement plug in the restrictor after the interaction of the lower end of the sealing head of the squeezing plug with the stopper plug
Недостатками данной конструкции клапана являются наличие дополнительной муфты, увеличивающей количество резьбовых соединений на коротком участке, что может привести к пропускам по резьбовой части, а также ненадежное крепление хвостовика на срезных штифтах, выполняющего роль направляющего башмака всей обсадной колонны, с вероятностью преждевременного среза штифтов при спуске обсадной колонны в скважину при встрече всевозможных уступов и каверн и отсутствие герметизации хвостовика с внутренней частью муфты.The disadvantages of this valve design are the presence of an additional coupling, which increases the number of threaded connections in a short section, which can lead to gaps along the threaded part, as well as unreliable attachment of the liner on the shear pins, which acts as a guide shoe for the entire casing, with the likelihood of premature shearing of the pins during running casing into the well when all kinds of ledges and caverns meet and the liner is not sealed with the inner part of the sleeve.
Наиболее близким по технической сущности является клапан для обсадных колонн (патент RU № 2250355, МПК Е21В 34/06, 33/14, опубл. 20.04.2005 г., бюл. № 11), включающий корпус с ограничителем с седлом и боковыми промывочными каналами – цементировочными отверстиями, обратный клапан, втулку, установленную в осевом канале ограничителя над промывочными каналами (цементировочными отверстиями), установленную на срезных элементах с возможностью их перекрытия, при этом ограничитель дополнительно оборудован стопором, взаимодействующим с втулкой в ее нижнем положении, при этом наружная поверхность ограничителя выше боковых каналов снабжена эластичным кольцом с упором и выполнена с возможностью герметичной установки ограничителя в требуемом интервале между трубами обсадной колонны при их сборке, причем седло выполнено с цилиндрической выборкой на нижней плоскости ограничителя, а обратный клапан выполнен тарельчатым, подпружиненным с возможностью поворота относительно крепления к ограничителю, состоящим из жесткосоединенных между собой эластичной манжеты, центратора и цилиндрической пластины, на которой выполнена кольцевая проточка, установленная напротив внутренней нижней плоскости ограничителя, при этом наружная плоскость цилиндрической пластины размещена напротив седла ограничителя, причем эластичная манжета расположена между нижней плоскостью ограничителя и цилиндрической пластиной. The closest in technical essence is a valve for casing strings (patent RU No. 2250355, IPC Е21В 34/06, 33/14, publ. 20.04.2005, bull. No. 11), including a body with a stop with a seat and side flushing channels - cementing holes, a check valve, a sleeve installed in the axial channel of the restrictor above the flushing channels (cementing holes), mounted on shear elements with the possibility of overlapping them, while the restrictor is additionally equipped with a stopper interacting with the sleeve in its lower position, while the outer surface the limiter above the side channels is equipped with an elastic ring with a stop and is made with the possibility of hermetic installation of the limiter in the required interval between the casing pipes during their assembly, and the saddle is made with a cylindrical recess on the lower plane of the limiter, and the check valve is made of poppet, spring-loaded with the possibility of rotation relative to the fastening to the limiter, consisting consisting of rigidly connected elastic cuff, centralizer and cylindrical plate, on which an annular groove is made, installed opposite the inner lower plane of the stopper, while the outer plane of the cylindrical plate is placed opposite the seat of the stopper, and the elastic cuff is located between the lower plane of the stopper and the cylindrical plate.
Недостатки известного клапана частично устранены в сравнении с аналогами, однако и он не лишен недостатков. Так, несмотря на закрытие боковых промывочных окон после сдвига втулки, основным запорным элементом является цилиндрическая пластина, закрепленная на эластичной манжете, которая при прокачке цементного раствора может разрушится от переменных нагрузок во время прокачки цемента. В таком случае нижняя пластина не закроется до конца и цементный раствор после получения давления «СТОП» начнет перетекать внутрь колонны.The disadvantages of the known valve are partially eliminated in comparison with analogs, however, it is not devoid of disadvantages. So, despite the closure of the side flushing windows after the sleeve has shifted, the main shut-off element is a cylindrical plate fixed on an elastic collar, which, when pumping cement mortar, can collapse from variable loads during cement pumping. In this case, the bottom plate will not close completely and the cement slurry, after receiving the “STOP” pressure, will begin to flow into the column.
Технической задачей предложения является создание надежной, герметичной и простой в изготовлении и эксплуатации конструкции клапана, позволяющей сократить материальные и финансовые затраты.The technical objective of the proposal is to create a reliable, sealed and easy to manufacture and operate valve design, which allows to reduce material and financial costs.
Техническая задача решается предлагаемым запорным клапаном для обсадной колонны, содержащим корпус, герметично зафиксированный в муфтовом соединении колонны труб, с цементировочными отверстиями для прохода цементного раствора, запорную втулку, установленную внутри корпуса над цементировочными отверстиями и зафиксированную срезными элементами.The technical problem is solved by the proposed shut-off valve for the casing, containing a body hermetically fixed in the coupling joint of the pipe string, with cementing holes for the passage of cement slurry, a shut-off sleeve installed inside the body above the cementing holes and fixed with shear elements.
Новым является то, что корпус выполнен в виде стакана, цементировочные отверстия выполнены в донной его части, при этом донная часть стакана оснащена герметизирующей прокладкой с отверстиями, совпадающими с цементировочными отверстиями стакана, в нижней внутренней части стакана выполнена конусная проточка с возможностью размещения стопорного кольца, запорная втулка снабжена цементировочными отверстиями, не совпадающими с цементировочными отверстиями донной части стакана, в верхней части запорной втулки выполнено седло с возможностью посадки продавочной пробки, а в нижней части - герметизирующее эластичное кольцо, при этом на наружной стенке запорной втулки выполнены цилиндрические расточки с возможностью установки герметизирующего эластичного кольца и стопорного кольца.The novelty is that the body is made in the form of a cup, the cementing holes are made in its bottom part, while the bottom part of the cup is equipped with a sealing gasket with holes coinciding with the cementing holes of the cup, a conical groove is made in the lower inner part of the cup with the possibility of placing a retaining ring, the locking sleeve is equipped with cementing holes that do not coincide with the cementing holes of the bottom part of the cup, a saddle is made in the upper part of the locking sleeve with the possibility of seating a displacement plug, and in the lower part there is a sealing elastic ring, while cylindrical bores are made on the outer wall of the locking sleeve with the possibility of installation sealing elastic ring and retaining ring.
Также новым является то, что стопорное кольцо выполнено в виде разрезного пружинного кольца.Also new is that the retaining ring is made in the form of a split spring ring.
На фиг. 1 изображен предлагаемый запорный клапан для обсадной колонны в продольном разрезе.FIG. 1 shows a longitudinal section of a casing shut-off valve according to the invention.
На фиг. 2 представлен вид А-А с изображением донной части запорной втулки с выполненными отверстиями. FIG. 2 shows a view A-A showing the bottom part of the locking sleeve with holes made.
На фиг. 3 изображен запорный клапан в рабочем положении при перекрытии цементировочной пробкой в продольном разрезе.FIG. 3 shows the shut-off valve in the working position when closed with a cement plug in a longitudinal section.
На фиг. 4 представлен вид Б-Б с изображением герметизирующей прокладки с отверстиями, повторяющими отверстия на дне корпуса.FIG. 4 shows a view BB with the image of a sealing gasket with holes that repeat the holes on the bottom of the case.
Запорный клапан для обсадной колонны содержит корпус, который выполнен в виде стакана 1 (см. фиг. 1), герметично зафиксированного в муфтовом соединении колонны труб, между ниппелями обсадных труб 3 и 4 упором 5 и эластичным кольцом 6, расположенным выше, с цементировочными отверстиями 7 для прохода цементного раствора. Цементировочные отверстия 7 выполнены в донной части стакана 1, расположены эксцентрично, направлены вниз (оси отверстий 7 направлены параллельно оси корпуса). При этом донная часть стакана 1 оснащена герметизирующей прокладкой 8 с отверстиями, совпадающими с цементировочными отверстиями 7 (см. фиг. 4) стакана 1 (см. фиг. 1). В нижней внутренней части стакана 1 выполнена конусная проточка 9 с возможностью размещения стопорного кольца 10. Также запорный клапан включает запорную втулку 11, установленную внутри корпуса над цементировочными отверстиями 7 и зафиксированную срезными элементами 12. Запорная втулка 11 снабжена цементировочными отверстиями 13 (см. фиг. 2), расположенными эксцентрично и не совпадающими с цементировочными отверстиями 7 (см. фиг. 1) донной части стакана 1, позволяющими цементному раствору свободно проходит сквозь них. В верхней части запорной втулки 11 выполнено седло 14 с возможностью посадки продавочной пробки 15 (см. фиг. 3) или шара (на фиг. 1-4 не изображено), а в нижней части - герметизирующее эластичное кольцо 16 (см. фиг. 1, 3), позволяющее герметично устанавливать запорную втулку 11 (см. фиг. 1). При этом на наружной стенке запорной втулки 11 выполнены цилиндрические расточки 17 и 18 с возможностью установки герметизирующего эластичного кольца 16 и стопорного кольца 10 соответственно. А стопорное кольцо 10 может быть выполнено в виде разрезного пружинного кольца.The casing stop valve contains a body, which is made in the form of a nozzle 1 (see Fig. 1), hermetically fixed in the coupling joint of the pipe string, between the
Запорный клапан для обсадной колонны работает следующим образом. The casing shut-off valve works as follows.
В собранном виде запорный клапан доставляют на скважину и устанавливают в муфтовом соединении между ниппелями обсадных труб 3 и 4 (см. фиг.1 и 3) нижнего конца колонны и поджимают эластичным кольцом 6.The assembled shut-off valve is delivered to the well and installed in a sleeve connection between the nipples of the
В процесс спуска обсадной колонны в скважину на проектную глубину жидкость, находящаяся в скважине, свободно перетекает снизу-вверх сквозь цементировочные отверстия 7 и 13 стакана 1 и запорной втулки 11 (см. фиг. 1) соответственно, заполняя и промывая внутреннее пространство обсадной колонны. После достижения забоя скважины осуществляют закачку тампонажного материала в обсадную колонну. После прокачки расчетного количества продавочной жидкости продавочная пробка 15 (см. фиг. 3) или шар (на фиг. 1-4 не изображен) садится в седло 14 (см. фиг. 1) и при повышении давления до расчетной величины сдвигает запорную втулку 11. При этом срезаются срезные элементы 12, запорная втулка 11 движется вниз до упора о дно стакана 1 корпуса. При этом стопорное кольцо 10 заходит в захват в конусной проточке 9 корпуса 1, размещается в ней, надежно фиксируя запорную втулку 11 в нижнем положении, при этом промывочные отверстия 7 и 13 (см. фиг. 3) перекрываются свободной площадью между отверстиями.In the process of running the casing into the well to the target depth, the liquid in the well flows freely from bottom to top through the cementing
Таким образом, в момент получения давления «СТОП» запорная втулка 11 (см. фиг. 1) мгновенно надежно перекрывает промывочные отверстия 7 и 13, исключает обратное поступление цементного раствора из заколонного пространства скважины внутрь обсадной колонны. Обеспечивается герметичность устройства, а также недопущение оставления части цементного раствора внутри обсадной колонны над клапаном.Thus, at the moment of obtaining the "STOP" pressure, the shut-off sleeve 11 (see Fig. 1) instantly reliably closes the flushing
Предлагаемый клапан для обсадной колонны имеет простую, надежную и герметичную конструкцию, что повышает качество его сборки и надежность в работе, позволяет сократить общее время на строительство скважины, а значит сэкономить материальные и финансовые затраты при изготовлении и эксплуатации. The proposed valve for the casing string has a simple, reliable and sealed design, which increases the quality of its assembly and reliability in operation, reduces the total time for well construction, and therefore saves material and financial costs during manufacture and operation.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021115088A RU2760447C1 (en) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | Shut-off valve for casing string |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021115088A RU2760447C1 (en) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | Shut-off valve for casing string |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2760447C1 true RU2760447C1 (en) | 2021-11-25 |
Family
ID=78719404
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021115088A RU2760447C1 (en) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | Shut-off valve for casing string |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2760447C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU815263A1 (en) * | 1979-04-09 | 1981-03-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательскийинститут По Креплению Скважин И Буро-Вым Pactbopam | Valve for cementing casings |
US4328866A (en) * | 1980-03-07 | 1982-05-11 | Halliburton Company | Check valve assembly |
SU1384728A1 (en) * | 1986-04-25 | 1988-03-30 | Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности | Valve for casings |
SU1654547A1 (en) * | 1989-05-11 | 1991-06-07 | Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа | Casing string valve |
RU2250355C1 (en) * | 2003-12-17 | 2005-04-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Casing strings valve |
RU2335619C2 (en) * | 2006-05-24 | 2008-10-10 | ООО "Татнефть-Бурение" | Casing pipe valve |
-
2021
- 2021-05-27 RU RU2021115088A patent/RU2760447C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU815263A1 (en) * | 1979-04-09 | 1981-03-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательскийинститут По Креплению Скважин И Буро-Вым Pactbopam | Valve for cementing casings |
US4328866A (en) * | 1980-03-07 | 1982-05-11 | Halliburton Company | Check valve assembly |
SU1384728A1 (en) * | 1986-04-25 | 1988-03-30 | Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности | Valve for casings |
SU1654547A1 (en) * | 1989-05-11 | 1991-06-07 | Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа | Casing string valve |
RU2250355C1 (en) * | 2003-12-17 | 2005-04-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Casing strings valve |
RU2335619C2 (en) * | 2006-05-24 | 2008-10-10 | ООО "Татнефть-Бурение" | Casing pipe valve |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2516708C2 (en) | Subsurface safety valve | |
RU2738052C1 (en) | Device for lowering suspension and cementing shank in well | |
RU2760447C1 (en) | Shut-off valve for casing string | |
RU2465438C1 (en) | Borehole gate | |
RU2748080C1 (en) | Casing string valve | |
RU2400618C1 (en) | Device for stage cementing of casing pipe | |
RU2190083C1 (en) | Straightway valve-shutoff device | |
RU2343272C2 (en) | Cementing valve of casing string | |
RU2335619C2 (en) | Casing pipe valve | |
RU2754743C1 (en) | Casing valve | |
RU56454U1 (en) | BOOT FOR INSTALLING A PROFILE INTERIOR BUTTON IN A WELL | |
RU130624U1 (en) | PACKER DRILLED | |
RU2326231C1 (en) | Flap for casing string | |
RU2813603C1 (en) | Check valve for casing strip | |
RU2367773C1 (en) | Well cementing device | |
RU2726783C1 (en) | Casing string bottom equipment | |
RU48577U1 (en) | CASE VALVE | |
RU2250355C1 (en) | Casing strings valve | |
RU64265U1 (en) | BOOT FOR INSTALLING A PROFILE INTERIOR BUTTON IN A WELL | |
RU2782908C1 (en) | Device for running and cementing a liner in a well | |
RU96605U1 (en) | CHECK VALVE | |
RU2777240C1 (en) | Method for installing a rotating liner in a well and a device for its implementation | |
RU2294428C2 (en) | Well bore plugging device | |
RU2760110C1 (en) | Collar for stage cementing of casing string in a well | |
RU216218U1 (en) | Hydraulic collar packer |