RU2794020C1 - Sleeve cementing packer - Google Patents

Sleeve cementing packer Download PDF

Info

Publication number
RU2794020C1
RU2794020C1 RU2022129858A RU2022129858A RU2794020C1 RU 2794020 C1 RU2794020 C1 RU 2794020C1 RU 2022129858 A RU2022129858 A RU 2022129858A RU 2022129858 A RU2022129858 A RU 2022129858A RU 2794020 C1 RU2794020 C1 RU 2794020C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
well
cementing
sealing collar
collar
throttles
Prior art date
Application number
RU2022129858A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ильдар Мухаматуллович Зарипов
Альберт Равилевич Исхаков
Анатолий Вениаминович Киршин
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина filed Critical Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Application granted granted Critical
Publication of RU2794020C1 publication Critical patent/RU2794020C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention is related to devices for separating layers in a well, mainly for cementing casing strings under conditions of low hydraulic fracturing gradients and in presence of zones prone to absorption in the well, as well as to prevent oil and gas shows and interlayer crossflows. The sleeve cementing packer includes a housing lowered into the well on the casing string and fixed on it by locking elements, consisting of a sealing collar with upper and lower parts. The lower part of the sealing collar is made conical, while at least six holes are made in it, evenly spaced around the circumference of the sealing collar, equipped with throttles fixed in the collar with fasteners, with the possibility of opening the throttles with an upward flow of the casing fluid and closing when the casing fluid moves in the reverse direction. The upper part of the sealing collar is made with a straight end in form of a funnel on the inside and with an outer diameter equal to the diameter of the wellbore.
EFFECT: use of the proposed sleeve cementing packer makes it possible to reliably seal the head of the liner after its cementing, to ensure its use on the head of the liner with a release device for rotation, which has circulation holes that open at a certain pressure.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для разобщения пластов в скважине, преимущественно для цементирования обсадных колонн в условиях низких градиентов гидроразрыва пластов и наличия в скважине зон, склонных к поглощениям, а также для предупреждения нефтегазопроявлений и межпластовых перетоков.The invention relates to the oil and gas industry, namely to devices for separating layers in a well, mainly for cementing casing strings under conditions of low hydraulic fracturing gradients and the presence of zones prone to absorption in the well, as well as to prevent oil and gas shows and interlayer crossflows.

Использование известных манжетных устройств, в том числе армированных стальными пластинами, невозможно из-за дополнительного давления, необходимого для преодоления складывания манжет пакера при движении жидкости вверх, так как существует риск преждевременного открытия циркуляционных окон и возникновения аварийной ситуации, с оставлением цемента внутри хвостовика.The use of known collar devices, including those reinforced with steel plates, is impossible due to the additional pressure required to overcome the collapse of the packer collars when the fluid moves upwards, since there is a risk of premature opening of the circulation windows and an emergency situation, leaving cement inside the liner.

Известно устройство для манжетного цементирования (патент RU №51393, МПК Е21В 33/13, 33/12, опубл. 10.02.2006, бюл. № 4), содержащее уплотнительную манжету, размещенную в конусообразном упоре с жестко выполненными лепестками, и запорные элементы с целью турбулизации потока лепестки упора выполнены наклонно относительно центральной оси упора, а уплотнительная манжета установлена в упоре свободно с возможностью осевого перемещения вверх в процессе цементирования, причем упор с лепестками выполнен литым, также устройство снабжено ограничительным кольцом от осевого перемещения уплотнительной манжеты вверх.A device for sleeve cementing is known (patent RU No. 51393, IPC E21V 33/13, 33/12, publ. 10.02.2006, bull. No. 4), containing a sealing cuff placed in a cone-shaped stop with rigidly made petals, and locking elements with in order to turbulize the flow, the stop petals are made obliquely relative to the central axis of the stop, and the sealing collar is installed freely in the stop with the possibility of axial upward movement during cementing, and the stop with the petals is cast, and the device is also equipped with a restrictive ring from axial movement of the sealing collar upwards.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- слабая фиксация манжеты в упоре за счет свободного ее расположения;- weak fixation of the cuff in the stop due to its free location;

- малая площадь прилегания уплотнительной манжеты к породе.- small area of contact of the sealing cuff to the rock.

Также известно устройство для разобщения пластов в скважине (патент RU № 2164288, МПК Е21В 33/13, 33/12, опубл. 20.03.2001, бюл. № 8), включающее уплотнительную манжету, размещенную в конусообразном упоре с жесткими лепестками и хвостовиком, снабженным перегородками, на которых размещены скребки для стирания глинистой корки со стенок скважины и получения турбулентного движения тампонажного раствора.Also known is a device for separating layers in a well (patent RU No. 2164288, IPC E21B 33/13, 33/12, publ. equipped with partitions, on which scrapers are placed for erasing the clay cake from the walls of the well and obtaining turbulent movement of the cement slurry.

Недостатком известного устройства является неплотное прилегание к стенкам ствола скважины, что может вызвать смешение бурового и цементного растворов вследствие утечки раствора и снизить прочность цементной крепи и качество его цементирования, снижая в целом надежность разобщения пластов.The disadvantage of the known device is a loose fit to the walls of the wellbore, which can cause mixing of drilling and cement slurries due to leakage of the solution and reduce the strength of the cement lining and the quality of its cementing, reducing the overall reliability of the isolation of the layers.

Наиболее близким к предлагаемому является манжетный разобщитель пласта (патент RU № 2607485, МПК Е21В 33/12, опубл. 10.01.2017, бюл. № 1), включающим корпус в виде центратора обсадной колонны, верхняя цилиндрическая часть которого выполнена удлиненной с внутренней кольцевой проточкой, в которой установлена и закреплена стопорными элементами хвостовая часть манжеты, выполненная в виде цилиндра, при этом промежуток между верхней и нижней частями манжеты выполнен гофрированным в продольном направлении с условным наружным диаметром меньшим, чем диаметр ствола скважины, а в рабочем положении его диаметр больше или равен диаметру ствола скважины.Closest to the proposed one is a sleeve reservoir disconnector (patent RU No. 2607485, IPC E21V 33/12, publ. 10.01.2017, bull. No. 1), including a housing in the form of a casing string centralizer, the upper cylindrical part of which is elongated with an internal annular groove , in which the tail part of the cuff is installed and fixed by locking elements, made in the form of a cylinder, while the gap between the upper and lower parts of the cuff is made corrugated in the longitudinal direction with a conditional outer diameter less than the diameter of the wellbore, and in the working position its diameter is greater than or equal to the borehole diameter.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- наличие гофрированных манжет не дает полной гарантии расправления манжеты в рабочем состоянии;- the presence of corrugated cuffs does not fully guarantee the expansion of the cuff in working condition;

- нижняя часть в виде жесткого центратора затрудняет спуск обсадной колонны в интервалах сужений;- the lower part in the form of a rigid centralizer makes it difficult to run the casing string in the narrowing intervals;

- вероятность нераскрытия манжет за счет прижатия устройства к колонне. - the probability of non-opening of the cuffs due to pressing the device to the column.

Технической задачей является создание надежного и герметичного устройства над отцепным устройством хвостовика, позволяющего вращать хвостовик в процессе цементирования.The technical task is to create a reliable and tight device above the liner uncoupler, which allows the liner to be rotated during the cementing process.

Техническая задача решается пакером манжетного цементирования, включающим спускаемый в скважину на обсадной колонне и закрепляемый на ней стопорными элементами корпус, состоящий из уплотнительной манжеты с верхней и нижней частями. The technical problem is solved by a collar cementing packer, which includes a housing lowered into the well on the casing string and fixed on it with locking elements, consisting of a sealing collar with upper and lower parts.

Новым является то, что нижняя часть уплотнительной манжеты выполнена конусной, при этом в ней выполнено как минимум шесть отверстий, равномерно расположенных по окружности уплотнительной манжеты, оснащенных дросселями, закрепленными в манжете крепежными элементами, с возможностью открытия дросселей при восходящем потоке заколонной жидкости и закрытия при движении заколонной жидкости в обратном направлении, при этом верхняя часть уплотнительной манжеты выполнена с прямым окончанием в форме воронки с внутренней стороны и с наружным диаметром, равным диаметру ствола скважины.What is new is that the lower part of the sealing collar is made conical, while at least six holes are made in it, evenly spaced around the circumference of the sealing collar, equipped with throttles fixed in the collar with fasteners, with the possibility of opening the throttles with an upward flow of the casing fluid and closing with movement of the behind-the-casing fluid in the opposite direction, while the upper part of the sealing collar is made with a straight end in the form of a funnel on the inside and with an outer diameter equal to the diameter of the wellbore.

Также новым является то, что дроссели изготовлены из твердой резины или брезента.Also new is that the chokes are made of hard rubber or canvas.

На чертеже изображен пакер манжетного цементирования с частичным продольным разрезом.The drawing shows a sleeve cementing packer with a partial longitudinal section.

Пакер манжетного цементирования включает спускаемый в скважину на обсадной колонне 1 (см. чертеж) корпус (на чертеже не показан), который с помощью двух торцевых колец 2 (см. чертеж), соединенных между собой резиновым рукавом 3 закреплен на обсадной колонне 1 стопорными элементами 4 (в резиновый рукав 3 загуммированы торцевые кольца 2). В корпусе пакера манжетного цементирования установлена уплотнительная манжета 5 с верхней и нижней частями. Нижняя часть уплотнительной манжеты 5 выполнена конусной. При этом в нижней конусной части выполнено как минимум шесть отверстий 6, равномерно расположенных по всей окружности уплотнительной манжеты 5. Каждое из как минимум шести отверстий 6 в свою очередь оснащено дросселем 7, закрепленным к манжете крепежными элементами 8 (например, болтами или клепками). При этом дроссели 7 выполнены из твердой резины или брезента.The sleeve cementing packer includes a body (not shown in the drawing) that is lowered into the well on the casing string 1 (see the drawing), which, using two end rings 2 (see the drawing), interconnected by a rubber sleeve 3, is fixed to the casing string 1 by locking elements 4 (end rings 2 are gummed into the rubber sleeve 3). A sealing collar 5 with upper and lower parts is installed in the casing of the collar cementing packer. The lower part of the sealing collar 5 is tapered. At the same time, at least six holes 6 are made in the lower conical part, evenly spaced around the entire circumference of the sealing cuff 5. Each of at least six holes 6, in turn, is equipped with a throttle 7 fixed to the cuff with fasteners 8 (for example, bolts or rivets). In this case, the throttles 7 are made of hard rubber or tarpaulin.

Дроссели 7 выполнены с возможностью открытия при восходящем потоке заколонной жидкости и закрытия при движении заколонной жидкости в обратном направлении. Верхняя часть уплотнительной манжеты 5 выполнена с прямым окончанием в форме воронки с внутренней стороны и с наружным диаметром равным диаметру ствола скважины.Throttles 7 are made with the possibility of opening with an upward flow of the casing fluid and closing when the casing fluid moves in the opposite direction. The upper part of the sealing cuff 5 is made with a straight end in the form of a funnel on the inside and with an outer diameter equal to the diameter of the wellbore.

Пакер манжетного цементирования работает следующим образом. The sleeve cementing packer works as follows.

Пакер манжетного цементирования устанавливается на голове хвостовика (на чертеже не показан) непосредственно ниже отцепного устройства (на чертеже не показан), позволяющего вращать хвостовик при цементировании. Перед спуском в скважину на обсадной колонне 1 (см. чертеж) с помощью стопорных элементов 4 закрепляют торцевые кольца 2. Выше и ниже пакера манжетного цементирования на расстоянии 0,5-1 м устанавливают центраторы (на чертеже не показаны), выполняющие защитную роль за счет центрирования обсадной колонны 1 (см. чертеж) на данном участке относительно необсаженных стенок ствола скважины (или внутри предыдущей обсадной колонны относительно внутренних стенок предыдущей обсадной колонны), тем самым предохраняя уплотнительную манжету 5 пакера манжетного цементирования от возможного разрушения в процессе спуска в скважину. Пакер манжетного цементирования спускают в скважину на обсадной колонне 1 до места установки.The sleeve cementing packer is installed on the head of the liner (not shown) directly below the release device (not shown), which allows the liner to rotate during cementing. Before lowering into the well, on the casing string 1 (see drawing), end rings 2 are fixed with the help of locking elements 4. Centralizers (not shown in the drawing) are installed above and below the collar cementing packer at a distance of 0.5-1 m, performing a protective role for by centering the casing string 1 (see the drawing) in this area relative to the uncased walls of the wellbore (or inside the previous casing string relative to the inner walls of the previous casing string), thereby protecting the sealing collar 5 of the collar cementing packer from possible destruction during the descent into the well. The sleeve cementing packer is lowered into the well on the casing string 1 to the installation site.

В процессе спуска хвостовика восходящий поток промывочной жидкости проходит сквозь отверстия 6 в уплотнительной манжете 5 (см. чертеж), открывая дроссели 7. Далее с помощью цементировочных агрегатов расчетный объем цементного раствора закачивают в заколонное пространство скважины. После заполнения заколонного пространства тампонажным раствором и остановки процесса цементирования под действием гидростатического давления столба цементного раствора дроссели 7 закрываются, тем самым закрывают отверстия 6. При этом задерживается движение цементного раствора вниз, уплотнительная манжета 5 расправляется в радиальном направлении и плотно прижимается к стенкам скважины. Таким образом, значительно снижается воздействие гидростатического столба цементного раствора на нижнюю часть цементного столба под пакером манжетного цементирования. Цементный столб над пакером манжетного цементирования после окончания цементирования плотно садится внутри уплотнительной манжеты 5 пакера манжетного цементирования, перекрывая дроссельный канал, и создает плотную пачку цемента с уплотнительной манжетой устройства, качественно герметизируя голову хвостовика.In the process of lowering the liner, the upward flow of drilling fluid passes through the holes 6 in the sealing collar 5 (see the drawing), opening the throttles 7. Then, using cementing units, the estimated volume of cement slurry is pumped into the annular space of the well. After filling the annulus with cement slurry and stopping the cementing process under the action of the hydrostatic pressure of the cement slurry column, the throttles 7 close, thereby closing the holes 6. At the same time, the downward movement of the cement slurry is delayed, the sealing collar 5 expands in the radial direction and is tightly pressed against the walls of the well. In this way, the effect of the hydrostatic slurry column on the bottom of the cement column below the collar packer is greatly reduced. The cement column above the collar cementing packer after cementing is tightly seated inside the sealing collar 5 of the collar cementing packer, blocking the throttle channel, and creates a dense pack of cement with the sealing collar of the device, sealing the liner head with high quality.

Таким образом использование предлагаемого пакера манжетного цементирования позволяет надежно загерметизировать головную часть хвостовика после его цементирования, гарантированно использовать его на голове хвостовика с отцепным устройством для вращения, имеющим циркуляционные отверстия, открывающиеся при определенном давлении.Thus, the use of the proposed sleeve cementing packer makes it possible to reliably seal the head of the liner after its cementing, to ensure its use on the head of the liner with a release device for rotation, which has circulation holes that open at a certain pressure.

Claims (2)

1. Пакер манжетного цементирования, включающий спускаемый в скважину на обсадной колонне и закрепляемый на ней стопорными элементами корпус, состоящий из уплотнительной манжеты с верхней и нижней частями, отличающийся тем, что нижняя часть уплотнительной манжеты выполнена конусной, при этом в ней выполнено как минимум шесть отверстий, равномерно расположенных по окружности уплотнительной манжеты, оснащенных дросселями, закрепленными в манжете крепежными элементами, с возможностью открытия дросселей при восходящем потоке заколонной жидкости и закрытия при движении заколонной жидкости в обратном направлении, при этом верхняя часть уплотнительной манжеты выполнена с прямым окончанием в форме воронки с внутренней стороны и с наружным диаметром, равным диаметру ствола скважины.1. A sleeve cementing packer, including a housing lowered into the well on the casing string and fixed on it with locking elements, consisting of a sealing collar with upper and lower parts, characterized in that the lower part of the sealing collar is made conical, while at least six holes evenly spaced around the circumference of the sealing cuff, equipped with throttles fixed in the cuff with fasteners, with the possibility of opening the throttles with an upward flow of casing fluid and closing when the casing fluid moves in the opposite direction, while the upper part of the sealing cuff is made with a straight end in the form of a funnel from the inside and with an outer diameter equal to the diameter of the wellbore. 2. Пакер манжетного цементирования по п. 1, отличающийся тем, что дроссели изготовлены из твердой резины или брезента.2. A sleeve cementing packer according to claim 1, characterized in that the throttles are made of hard rubber or tarpaulin.
RU2022129858A 2022-11-18 Sleeve cementing packer RU2794020C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2794020C1 true RU2794020C1 (en) 2023-04-11

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2164288C1 (en) * 1999-08-09 2001-03-20 Открытое Акционерное общество "Татнефть" Татарский научно-исследовательский и проектный институт нефти Gear to isolation of strata in well
RU51393U1 (en) * 2005-09-22 2006-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Татнефть-Бурение" (ООО "ТН-Бурение") DEVICE FOR CUP CEMENTING, MODERNIZED (UMTS-M)
CN201738866U (en) * 2010-07-19 2011-02-09 于成龙 Anti-pollution well-cleaning packer
RU2607485C1 (en) * 2015-12-07 2017-01-10 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Collar formations separator
CN110439500A (en) * 2019-08-20 2019-11-12 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 Pressure-relief self-sealing leather cup packer and using method thereof
RU2707312C1 (en) * 2019-03-20 2019-11-26 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер" Equipment for selective treatment of beds

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2164288C1 (en) * 1999-08-09 2001-03-20 Открытое Акционерное общество "Татнефть" Татарский научно-исследовательский и проектный институт нефти Gear to isolation of strata in well
RU51393U1 (en) * 2005-09-22 2006-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Татнефть-Бурение" (ООО "ТН-Бурение") DEVICE FOR CUP CEMENTING, MODERNIZED (UMTS-M)
CN201738866U (en) * 2010-07-19 2011-02-09 于成龙 Anti-pollution well-cleaning packer
RU2607485C1 (en) * 2015-12-07 2017-01-10 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Collar formations separator
RU2707312C1 (en) * 2019-03-20 2019-11-26 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер" Equipment for selective treatment of beds
CN110439500A (en) * 2019-08-20 2019-11-12 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 Pressure-relief self-sealing leather cup packer and using method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8276671B2 (en) Bridging hanger and seal running tool
EA003241B1 (en) Wellbore system including a conduit and an expandable device
US20100300689A1 (en) Sealing assembly
BRPI0307686B1 (en) apparatus for forming a borehole casing in a borehole, method and system for forming a borehole casing in an underground formation, and, borehole casing positioned in a borehole within an underground formation
SU1686123A1 (en) Device for casing repairs
US3885625A (en) Well casing running, cementing and flushing apparatus
US20200088002A1 (en) Casing Patch for Loss Circulation Zone
US3379252A (en) Well completion for extreme temperatures
US3223159A (en) Liner cementing method
RU2794020C1 (en) Sleeve cementing packer
RU2578095C1 (en) Method for isolation of water flow in open horizontal section producing wells
US8960277B2 (en) Packer for sealing against a wellbore wall
RU2247824C1 (en) Method for mounting concrete bridge under pressure in cased well and device for realization of said method
RU2382171C1 (en) Gas and gas condensate wells with leaky casing string repair method
WO2016008339A1 (en) Drill-free stage collar of through-bottom type
RU2613405C1 (en) Device for interval formation treatment in open horizontal shaft of well
US20100139917A1 (en) System and method for sealing gravel exit ports in gravel pack assemblies
AU783553B2 (en) Zero drill completion and production system
RU2762275C1 (en) Packer for fixing shanks in wells
RU2167273C1 (en) Method of casing liner installation in well
RU2387807C1 (en) Device for casing liner installation in well
US8376058B2 (en) Well drilling wash down end cap and method
RU2708740C1 (en) Device for isolation of a complication zone with pre-flushing
CN114763732A (en) Pressure control casing drilling method for underground injection pressure containing stratum
RU51393U1 (en) DEVICE FOR CUP CEMENTING, MODERNIZED (UMTS-M)