RU44140U1

RU44140U1 - HYDRAULIC ANCHOR

Info

Publication number: RU44140U1
Application number: RU2004134105/22U
Authority: RU
Inventors: В.В. Мулловский; Г.А. Семенычев; И.А. Лигостаев; И.А. Морозова
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2005-02-27

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для заякорения башмака обсадной или бурильной колонны при натяжении.The utility model relates to the oil industry, and in particular to devices for anchoring the casing shoe or drill string under tension.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение функциональных возможностей устройства за счет применения для заякорения башмака обсадной или бурильной колонны при натяжении.The task to which the utility model is directed is to expand the functionality of the device by using casing or drill string for anchoring the shoe under tension.

Указанная задача решается тем, что в гидравлический якорь, содержащим полый корпус с радиальными окнами, промывочный канал и поршни, дополнительно введены направляющие гильзы, в которых размещены поршни. При этом гильзы выполнены из двух жестко взаимосвязанных частей: одна составная часть гильз выполнена из высокопрочного металла, установлена в радиальных окнах и жестко соединена с корпусом, а другая - из металла с меньшей прочностью и размещена в полости промывочного канала, причем радиальные окна расположены в одной плоскости, а наружный торец поршней имеет форму полусферы. 1 н.п. ф-лы, 2 илл.This problem is solved by the fact that in the hydraulic anchor containing a hollow body with radial windows, a flushing channel and pistons, guide sleeves are additionally introduced in which the pistons are placed. In this case, the sleeves are made of two rigidly interconnected parts: one component of the sleeves is made of high strength metal, installed in radial windows and rigidly connected to the housing, and the other is made of metal with lower strength and is placed in the cavity of the washing channel, and the radial windows are located in one plane, and the outer end of the pistons has the shape of a hemisphere. 1 n.p. f-ly, 2 ill.

Description

Известен якорь, содержащий шток, конус с заклинивающими плашками, синхронизатор перемещения плашек, корпус замка с цангой в виде пружинных лепестков, фрикцион с подпружиненными плашками, жестко связанный с корпусом замка. На наружной поверхности штока выполнена правая резьба, цанга установлена на шток внутри корпуса замка, на внутренней поверхности концов пружинных лепестков выполнена правая упорная резьба, находящаяся в зацеплении с резьбой штока. На наружной поверхности лепестков выполнена канавка, в которой установлены амортизационные кольца, для регулирования жесткости прижатия пружинных лепестков. Цанга зафиксирована от продольных перемещений внутренним выступом корпуса замка, а от прокручивания относительно корпуса замка и изгиба пружинных лепестков, жестко закрепленными с корпусом замка пластинами, находящимися в шлицевом соединении с лепестками цанги (Патент РФ №2223382, кл. Е 21 В 23/00. Опубл. 10.02.2004 г. Бюл.№4).Known is an anchor containing a rod, a cone with jamming dies, a synchronizer for moving the dies, a lock case with a collet in the form of spring petals, a friction clutch with spring-loaded dies, rigidly connected to the lock case. The right-hand thread is made on the outer surface of the stem, the collet is mounted on the rod inside the lock case, and the right thrust thread is engaged on the inner surface of the ends of the spring tabs, which is engaged with the stem thread. On the outer surface of the petals, a groove is made in which shock-absorbing rings are installed to regulate the stiffness of pressing the spring petals. The collet is fixed from longitudinal movements by the inner protrusion of the lock case, and from scrolling relative to the lock case and bending of the spring petals, plates rigidly fixed to the lock case located in the spline connection with the collet petals (RF Patent No. 2223382, CL E 21 B 23/00. Publ. 10.02.2004, Bull. No. 4).

Известен также забойный якорь, который содержит верхний переводник, предназначенный для соединения с обсадной колонной, корпус, через продольные окна которого проходит палец, соединяющий втулку с подвеской. Втулка имеет седло под бросовый шар, перекрывает в исходном положении окна корпуса и закреплена внутри него срезной шпилькой. На корпусе расположен с возможностью взаимодействия с втулкой при ее перемещении узел раскрепления, включающий соединенные шарнирно с подвеской рабочие плашки, которые находятся в постоянном контакте с конусом. Узел раскрепления установлен на корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно него за счет расположения между конусом и башмаком стоек, нижним концом входящих в продольные отверстия башмака и имеющих срезные упорные бурты, позволяющие сохранять заданное расстояние между конусом и башмаком при сборке забойного якоря и спуске его в скважину (Авторское свидетельство СССР №1229308, кл. Е 21 В 23/00, 33/13. Опубл. 07.05.86 г. Бюл. №17).The downhole anchor is also known, which contains an upper sub for connecting to the casing, a housing through which longitudinal fingers pass connecting the bushing with the suspension. The sleeve has a saddle for a throwing ball, overlaps in the initial position the case windows and is fixed inside it with a shear pin. On the body is located with the possibility of interaction with the sleeve during its movement, the release unit, including working dies pivotally connected to the suspension, which are in constant contact with the cone. The release unit is mounted on the housing with the possibility of limited axial movement relative to it due to the location between the cone and the shoe racks, the lower end included in the longitudinal holes of the shoe and having shear thrust collars that allow you to maintain a given distance between the cone and shoe when assembling the downhole anchor and lowering it into well (USSR Author's Certificate No. 1229308, class E 21 B 23/00, 33/13. Publish. 07.05.86, Bull. No. 17).

Однако эти устройства не могут быть применены для заякорения башмака обсадной колонны при натяжении и дальнейшего углубления ствола скважины.However, these devices cannot be used to anchor the casing shoe under tension and to further deepen the wellbore.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по своей технической сущности является гидравлический якорь, состоящий из цилиндрического корпуса, в теле которого выполнены радиальные окна, где размещены полые поршни с отверстиями на боковой поверхности, имеющие Closest to the proposed utility model in its technical essence is a hydraulic anchor, consisting of a cylindrical body, in the body of which there are made radial windows, where hollow pistons with holes on the side surface are located, having

с одной стороны внутренний торец и наружный торец в форме усеченной пирамиды с насечкой по ее верхнему основанию. По окружности поршня выполнена канавка, в которой установлено резиновое уплотнительное кольцо. По оси внутренней части корпуса якоря установлен патрубок, одновременно служащий каналом для подачи рабочей жидкости и ограничителем хода поршня наружу, а также он исключает проворачивание поршня вокруг своей оси. В теле патрубка выполнены сквозные радиальные отверстия в местах установки поршней (Авторское свидетельство СССР №1818457, кл. Е 21 В 23/00. Опубл. 30.05.93 г. Бюл. №20).on the one hand, the inner end and the outer end in the form of a truncated pyramid with a notch along its upper base. A groove is made around the circumference of the piston, in which a rubber o-ring is installed. A pipe is installed along the axis of the inner part of the armature housing, which at the same time serves as a channel for supplying the working fluid and a piston stroke limiter to the outside, and it also prevents the piston from turning around its axis. In the body of the pipe through radial holes are made in the places of installation of the pistons (USSR Author's Certificate No. 1818457, class E 21 B 23/00. Publ. 30.05.93 Bul. No. 20).

Но и этот гидравлический якорь, имея малый ход поршня, не может быть применен для заякорения башмака обсадной колонны при натяжении и дальнейшего углубления ствола скважины.But even this hydraulic anchor, having a small piston stroke, cannot be used to anchor the casing shoe under tension and further deepen the wellbore.

Указанная задача решается тем, что в гидравлический якорь, содержащим полый корпус с радиальными окнами, промывочный канал и поршни, дополнительно введены направляющие гильзы, в которых размещены поршни. При этом гильзы выполнены из двух жестко взаимосвязанных частей: одна составная часть гильз выполнена из высокопрочного металла, установлена в радиальных окнах и жестко соединена с корпусом, а другая - из металла с меньшей прочностью и размещена в полости промывочного канала, причем радиальные окна This problem is solved by the fact that in the hydraulic anchor containing a hollow body with radial windows, a flushing channel and pistons, guide sleeves are additionally introduced in which the pistons are placed. In this case, the sleeves are made of two rigidly interconnected parts: one component of the sleeves is made of high strength metal, installed in radial windows and rigidly connected to the body, and the other is made of metal with lower strength and is placed in the cavity of the washing channel, and the radial windows

расположены в одной плоскости, а наружный торец поршней имеет форму полусферы.located in one plane, and the outer end of the pistons has the shape of a hemisphere.

Введение в устройство направляющих гильз, в которых размещены поршни, увеличивает ход поршней, что повышает надежность взаимодействия гидравлического якоря со стенкой скважины.The introduction into the device of guide sleeves in which the pistons are placed increases the stroke of the pistons, which increases the reliability of the interaction of the hydraulic armature with the wall of the well.

А выполнение гильз из двух жестко взаимосвязанных частей позволяет изготовить эти части гильз из металлов различной прочности. Выполнение же одной составной части гильз, установленной в радиальных каналах и жестко соединенной с корпусом, из высокопрочного металла повышает надежность гидравлического якоря.And the implementation of the sleeves from two rigidly interconnected parts allows you to make these parts of the sleeves from metals of various strengths. The execution of one component of the sleeves installed in the radial channels and rigidly connected to the housing of high-strength metal increases the reliability of the hydraulic armature.

А выполнение другой составной части гильз, размещенной в полости промывочного канала, из металла с меньшей прочностью позволяет за счет разрушения этой составной части гильз углублять, при необходимости, ствол скважины ниже башмака спущенной колонны.And the implementation of the other component part of the sleeves located in the cavity of the washing channel from metal with lower strength allows, due to the destruction of this component part of the sleeves, to deepen, if necessary, the wellbore below the shoe of the deflated column.

Расположение радиальных окон в одной плоскости дает возможность равномерно распределить растягивающую нагрузку на поршни гидравлического якоря при натяжении обсадной колонны.The location of the radial windows in one plane makes it possible to evenly distribute the tensile load on the pistons of the hydraulic armature when the casing string is tensioned.

Выполнение наружного торца поршней в форме полусферы позволяет за счет жесткого взаимодействия с образованным расширителем уступом в стенке скважины надежно фиксировать гидравлический якорь и башмак обсадной колонны в скважине.The execution of the outer end of the pistons in the form of a hemisphere allows due to hard interaction with the formed expander step in the borehole wall to securely fix the hydraulic armature and casing shoe in the borehole.

На фиг.1 показан общий вид гидравлического якоря.Figure 1 shows a General view of the hydraulic armature.

На фиг.2 - гидравлический якорь в рабочем положении.Figure 2 - hydraulic anchor in the working position.

Устройство состоит (фиг.1) из полого цилиндрического корпуса 1, имеющего по концам замковые резьбы 2 для присоединения к обсадной колонне и к ее башмаку.The device consists (Fig. 1) of a hollow cylindrical body 1, having lock threads 2 at the ends for connection to the casing string and to its shoe.

В корпусе 1, имеющем канал 3 для подачи промывочной жидкости (промывочный канал 3), выполнены радиальные окна 4.In the housing 1 having a channel 3 for supplying washing liquid (washing channel 3), radial windows 4 are made.

В окнах 4 закреплены направляющие гильзы, состоящие из двух взаимосвязанных частей 5 и 6, в которых размещены поршни 7.In the windows 4 are fixed guide sleeves, consisting of two interconnected parts 5 and 6, in which the pistons 7 are placed.

Составная часть 5 гильз выполнена из высокопрочного металла(например, сталь 45), установлена в радиальных окнах 4 и жестко соединена (например, сваркой) с корпусом 1 и имеет ограничительный уступ 8. Другая составная часть 6 гильз выполнена из металла с меньшей прочностью (например, серого чугуна или алюминия), размещена в полости промывочного канала 3 и снабжена ограничительной шпилькой 9, предотвращающей выпадение поршня 7 и составной части 6 гильзы. Обе части 5 и 6 гильз жестко связаны между собой, например, посредством прессовой посадки.The sleeve component 5 is made of high-strength metal (for example, steel 45), is installed in the radial windows 4 and is rigidly connected (for example, by welding) to the housing 1 and has a limiting ledge 8. Another sleeve component 6 is made of metal with lower strength (for example , gray cast iron or aluminum), is placed in the cavity of the washing channel 3 and is equipped with a restrictive pin 9, which prevents the piston 7 and the sleeve component 6 from falling out. Both parts 5 and 6 of the liners are rigidly interconnected, for example, by means of a press fit.

Поршни 7 размещены концентрично в составных частях 5 и 6 гильз вместе с уплотнительными кольцами 10. Наружный торец 11 поршней 7 армирован твердосплавными вставками 12 и имеет форму полусферы, упорная часть которой - плоская.The pistons 7 are arranged concentrically in the constituent parts 5 and 6 of the liners together with the sealing rings 10. The outer end 11 of the pistons 7 is reinforced with carbide inserts 12 and has the shape of a hemisphere, the thrust part of which is flat.

Устройство работает следующим образом (фиг.2).The device operates as follows (figure 2).

Обсадную колонну с навернутым на нижнюю трубу с помощью замковых резьб 2 корпусом 1 гидравлического якоря, поршни 7 которого Casing with screwed onto the lower pipe using locking threads 2 body 1 hydraulic anchor, pistons 7 which

размещены внутри направляющих гильз 5, 6 (т.е. в транспортном положении) с упором в шпильку 9, спускают в скважину на заданную глубину.placed inside the guide sleeves 5, 6 (i.e. in the transport position) with emphasis on the pin 9, lowered into the well to a predetermined depth.

Закачкой рабочей жидкости в обсадные трубы поднимают давление во внутренней полости якоря.By pumping the working fluid into the casing, the pressure in the inner cavity of the armature is raised.

При возникновении избыточного давления в полости промывочного канала 3 промывочная жидкость воздействует на поршни 7, через уплотнительные кольца 10 выдвигая их из направляющих гильз 5 и 6, расположенных в радиальных окнах 4, до упора в стенку скважины.If excessive pressure occurs in the cavity of the washing channel 3, the washing liquid acts on the pistons 7, pushing them out of the guide sleeves 5 and 6 located in the radial windows 4 through the sealing rings 10 until they stop against the borehole wall.

При вращении обсадной колонны поршень 7 с наружными торцами 11, армированных твердосплавными вставками 12, разрушая горную породу выдвигаются, до упора в ограничительный уступ 8 составной части 5 гильзы, образуя кольцевую выработку в стенке скважины.When the casing is rotated, the piston 7 with the outer ends 11 reinforced with carbide inserts 12 extends, destroying the rock, against the restrictive ledge 8 of the sleeve part 5, forming an annular hole in the well wall.

В случае невозможности вращения обсадной колонны кольцевую выработку формируют в скважине до спуска обсадной колонны существующими расширяющими устройствами (например, гидравлическим расширителем по авторскому свидетельству №1665016, кл. Е 21 В 10/32. Опубл. 23.07.91 г. Бюл. №27).If it is impossible to rotate the casing, the annular formation is formed in the well before the casing is run by existing expansion devices (for example, a hydraulic expander according to copyright certificate No. 1665016, class E 21 B 10/32. Publish. July 23, 1991 Bull. No. 27) .

После чего производят натяжение обсадной колонны на расчетную величину, при этом верхняя упорная часть поршней 7, имея плоскую форму, взаимодействует с уступом кольцевой выработки и надежно фиксирует якорь и башмак обсадной колонны в скважине.After that, the casing string is tensioned by the calculated value, while the upper thrust part of the pistons 7, having a flat shape, interacts with the ledge of the annular working out and reliably fixes the anchor and the casing shoe in the well.

Затем цементируют скважину путем закачки цементного раствора в затрубное пространство и фиксируют верхнюю часть колонны в натянутом состоянии существующими устройствами (например, клиньями).Then the well is cemented by pumping cement into the annulus and the upper part of the column is fixed in tension by existing devices (for example, wedges).

При необходимости углубления ствола скважины ниже башмака спущенной колонны, производят разрушение составной части 6 гильз, размещенных в полости промывочного канала 3, тем самым освобождая внутреннюю полость обсадной колонны для прохода бурового инструмента при его спуске в скважину.If necessary, deepen the borehole below the running shoe, the component 6 of the sleeves located in the cavity of the flushing channel 3 is destroyed, thereby freeing the inner cavity of the casing for passage of the drilling tool when it is lowered into the well.

Claims

A hydraulic anchor comprising a hollow body with radial windows, a flushing channel and pistons, characterized in that the guide sleeves are additionally introduced into the device, in which the pistons are placed, while the sleeves consist of two rigidly interconnected parts: one component of the sleeves is made of high-strength metal, mounted in radial windows and rigidly connected to the housing, and the other made of metal with lower strength and placed in the cavity of the washing channel, the radial windows are located in the same plane, and the outer The piston ring is in the shape of a hemisphere.