RU57344U1

RU57344U1 - DEVICE FOR SEALING WELL WALLS

Info

Publication number: RU57344U1
Application number: RU2006119651/22U
Authority: RU
Inventors: Нигаматьян Хамитович Хамитьянов; Фарит Фоатович Ахмадишин; Альберт Салаватович Ягафаров; Наиль Назымович Вильданов; Владимир Борисович Оснос
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2006-10-10

Abstract

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для герметизации обсадной колонны или стенок отрытого ствола скважины. Устройство для герметизации стенок скважины включает пластырь в виде гладкого металлического патрубка с эластичными уплотнителями на концах, размещенных в соответствующих наружных цилиндрических канавках, посадочный инструмент, якорь, расположенный в средней части пластыря и выполненный в виде продольногофрированного парубка с наружным диаметром при расправлении гофр не менее внутреннего диаметра скважины в интервале установки, и расширяющую оправку, состоящую из расположенного герметично в нижнем конце пластыря усеченного конуса и расположенного герметично с верхнем конце пластыря верхнего усеченного конуса с углом каждой обращенной навстречу друг другу конической поверхности 10-40°, причем диаметр оснований которых меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра стенки скважины и удвоенной толщины стенки пластыря. Усеченный конус и верхний усеченный конус соответственно снабжены центральными внутренними правой и левой резьбами. Посадочный инструмент выполнен в виде полого штока с обратным клапаном внизу, присоединительной резьбой вверху и радиальными каналами в средней части. От средней части полого штока вниз и вверх по наружной поверхности выполнены разнонаправленные резьбы, взаимодействующие с соответствующими резьбами в усеченных конусах. Предлагаемая конструкция устройства для герметизации стенок скважины работоспособна как в открытом стволе, так и в обсадной колонне, при этом проста и дешева в изготовлении и надежна в применении. 1 илл. на 1 л.The proposal relates to the oil and gas industry, in particular to devices for sealing the casing or walls of an open wellbore. A device for sealing the walls of the well includes a patch in the form of a smooth metal pipe with elastic seals at the ends located in the corresponding outer cylindrical grooves, a landing tool, an anchor located in the middle of the patch and made in the form of a longitudinally corrugated pipe with an outer diameter when the corrugation is at least internal the diameter of the well in the installation interval, and an expanding mandrel consisting of a truncated cone located hermetically at the lower end of the patch and sealingly arranged with the upper end of the upper patch truncated cone with an angle of each facing towards each other of the conical surface 10-40 °, wherein the base diameter of which is smaller in magnitude than the difference of the inner diameter of the borehole wall and double the wall thickness of the patch. The truncated cone and the upper truncated cone are respectively provided with central internal right and left threads. The landing tool is made in the form of a hollow rod with a check valve at the bottom, a connecting thread at the top and radial channels in the middle part. Omnidirectional threads are made from the middle part of the hollow rod up and down the outer surface, interacting with the corresponding threads in truncated cones. The proposed design of the device for sealing the walls of the well is operable both in the open hole and in the casing, while it is simple and cheap to manufacture and reliable in use. 1 ill. for 1 liter

Description

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для герметизации обсадной колонны или стенок отрытого ствола скважины.The proposal relates to the oil and gas industry, in particular to devices for sealing the casing or walls of an open wellbore.

Известен «Профильный перекрыватель» (а.с. №1070989, Е 21 В 29/00, опубл. Бюл. №24 от 30.08.1994 г.), содержащий профильную трубу с цилиндрическими концевыми участками, в головном из которых размещен якорный узел, а в хвостовом - башмак, и обратный клапан, при этом башмак выполнен в виде вкладышей, образующих некруглое проходное сечение, и размещенных в нем элементов винтовой пары, один из которых имеет наружную поверхность с ответным некруглым сечением, при этом якорный узел снабжен конусно-клиновым пуансоном, установленным с возможностью взаимодействия с другим элементом винтовой пары башмака.Known "Profile overlap" (AS No. 1070989, E 21 B 29/00, publ. Bull. No. 24 from 08/30/1994), containing a profile pipe with cylindrical end sections, in the head of which is placed the anchor unit, and in the tail - shoe and non-return valve, while the shoe is made in the form of inserts forming a non-circular passage section and elements of a screw pair placed in it, one of which has an outer surface with a reciprocal non-circular section, while the anchor assembly is equipped with a cone-wedge interchangeable punch another element screw pair shoe.

Недостатками данного устройства являются высокая себестоимость профильной трубы (в 4-10 раз в зависимости от количества продольных профилей выше чем себестоимость обычной круглой трубы), что особенно ощутимо при необходимости перекрытия больших по протяженности интервалов скважины, большое количество деталей сложной конструкции в якорном узле и конусно-клиновом пуансоне, что увеличивает стоимость оборудования и снижает надежность.The disadvantages of this device are the high cost of the profile pipe (4-10 times depending on the number of longitudinal profiles higher than the cost of a regular round pipe), which is especially noticeable when you need to overlap long intervals of the well, a large number of parts of complex design in the anchor assembly and conically - Wedge punch, which increases the cost of equipment and reduces reliability.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для герметизации обсадной колонны» (патент RU №2236550, Е 21 В 29/10, опубл. Бюл. №26 от 20.09.2004 г.), включающее пластырь в виде металлического патрубка, гидравлический посадочный инструмент и расширяющую оправку, выполненную в виде усеченного конуса, с углом конической поверхности 10-40°, диаметр основания которого меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра обсадной колонны и удвоенной толщины стенки пластыря, при этом по концам пластыря в кольцевых цилиндрических канавках, выполненных в нем, размещены эластичные уплотнители, наружная поверхность которых выполнена размером не более поперечных габаритов пластыря, а гидравлический посадочный инструмент снабжен гидравлическим якорем.The closest in technical essence and the achieved result is a "Device for sealing a casing string" (patent RU No. 2236550, Е 21 В 29/10, publ. Bull. No. 26 from 09/20/2004), including a patch in the form of a metal pipe, a hydraulic landing tool and an expanding mandrel, made in the form of a truncated cone, with an angle of the conical surface of 10-40 °, the diameter of the base of which is smaller in size than the difference between the inner diameter of the casing and the doubled wall thickness of the patch, while at the ends of the patch in annular cylinders elastic grooves are made in it, elastic seals are placed, the outer surface of which is made not larger than the transverse dimensions of the patch, and the hydraulic landing tool is equipped with a hydraulic anchor.

Недостатками данной конструкции является большое количество сложных сопрягаемых деталей, ведущих к удорожанию и снижению надежности всей конструкции, и невозможность работы в открытом стволе скважины в виду низкой эффективности в нем гидравлического якоря.The disadvantages of this design are the large number of complex mating parts, leading to higher prices and lower reliability of the entire structure, and the inability to work in an open wellbore due to the low efficiency of the hydraulic armature in it.

Технической задачей предлагаемого устройства являются упрощение и удешевление конструкции, а также расширение функциональности за счет возможности работы в открытом стволе скважины.The technical task of the proposed device is to simplify and cheapen the design, as well as expanding functionality due to the possibility of working in an open wellbore.

Техническая задача решается устройством для герметизации стенок скважины, включающим пластырь в виде гладкого металлического патрубка с эластичными уплотнителями на концах, размещенных в наружных цилиндрических канавках, посадочный инструмент, якорь и расширяющую оправку, снабженную расположенным в нижнем конце пластыря усеченным конусом с углом конической поверхности 10-40°, диаметр основания которого меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра стенок скважины и удвоенной толщины стенки пластыря.The technical problem is solved by a device for sealing the walls of the well, including a patch in the form of a smooth metal pipe with elastic seals at the ends located in the outer cylindrical grooves, a landing tool, an anchor and an expanding mandrel equipped with a truncated cone located at the lower end of the patch with an angle of 10- 40 °, the diameter of the base of which is smaller in size than the difference between the internal diameter of the borehole walls and the doubled wall thickness of the patch.

Новым является то, что якорь расположен в средней части пластыря и выполнен в виде продольногофрированного парубка с наружным диаметром при расправлении гофр не менее внутреннего диаметра скважины в интервале установки, а расширяющая оправка дополнительно снабжена расположенным в верхнем конце пластыря верхним усеченным конусом с углом конической поверхности 10-40°, диаметр основания которого меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра стенок сквжины и удвоенной толщины стенки пластыря верхним, причем усеченный конус и верхний усеченный конус герметично вставлены в пластырь и соответственно снабжены центральными внутренними правой и левой резьбами, при этом посадочный инструмент выполнен в виде полого штока с обратным клапаном внизу, присоединительной резьбой вверху и радиальными каналами в средней части, от которой вверх и вниз по наружной поверхности выполнены разнонаправленные резьбы, взаимодействующие с соответствующими резьбами в усеченных конусах.New is that the anchor is located in the middle part of the patch and is made in the form of a longitudinally corrugated pair with an outer diameter when straightening the corrugations of at least the inner diameter of the well in the installation interval, and the expanding mandrel is additionally equipped with an upper truncated cone at the upper end of the patch with an angle of conical surface 10 -40 °, the diameter of the base of which is smaller in size than the difference between the inner diameter of the walls of the borehole and the doubled wall thickness of the patch upper, and the truncated cone and the top The truncated cone is hermetically inserted into the patch and accordingly equipped with central internal right and left threads, while the landing tool is made in the form of a hollow rod with a check valve at the bottom, connecting thread at the top and radial channels in the middle part, from which up and down on the outer surface are made multidirectional threads interacting with corresponding threads in truncated cones.

На чертеже изображено устройство в транспортном положении.The drawing shows the device in transport position.

Устройство для герметизации стенок скважины 1 включает пластырь 2 в виде гладкого металлического патрубка с эластичными уплотнителями 3 и 4 на концах, размещенных в соответствующих наружных цилиндрических канавках 5 и 6, посадочный инструмент 7, якорь 8, расположенный в средней части пластыря 2 и выполненный в виде продольногофрированного парубка с наружным диаметром при расправлении гофр не менее внутреннего диаметра скважины 1 в интервале установки, и расширяющую оправку, состоящую из расположенного герметично в нижнем конце пластыря 2 усеченного конуса 9 и расположенного герметично с верхнем конце пластыря 2 верхнего усеченного конуса 10 с углом каждой обращенной навстречу друг другу конической поверхности 10-40°, причем диаметр оснований которых меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра стенки скважины 1 и удвоенной толщины стенки пластыря A device for sealing the walls of the well 1 includes a patch 2 in the form of a smooth metal pipe with elastic seals 3 and 4 at the ends located in the corresponding outer cylindrical grooves 5 and 6, a landing tool 7, an anchor 8 located in the middle of the patch 2 and made in the form a longitudinally corrugated branch pipe with an outer diameter during straightening of the corrugations of not less than the inner diameter of the well 1 in the installation interval, and an expanding mandrel consisting of a 2 of a truncated cone 9 and an upper truncated cone 10 sealed with the upper end of the patch 2 with an angle of each conical surface facing each other of 10-40 °, the diameter of the bases of which is smaller in magnitude than the difference between the inner diameter of the borehole wall 1 and the doubled wall thickness of the patch

2. Усеченный конус 9 и верхний усеченный конус 10 соответственно снабжены центральными внутренними правой 11 и левой 12 резьбами. Посадочный инструмент 7 выполнен в виде полого штока с обратным клапаном 13 внизу, присоединительной резьбой 14 вверху и радиальными каналами 15 в средней части. От средней части полого штока 7 вниз и вверх по наружной поверхности выполнены нижняя 16 и верхняя 17 разнонаправленные резьбы, взаимодействующие с соответствующими резьбами 11 и 12 в усеченных конусах 9 и 10. Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными кольцами 18 и 19.2. The truncated cone 9 and the upper truncated cone 10 are respectively provided with central internal right 11 and left 12 threads. The landing tool 7 is made in the form of a hollow rod with a check valve 13 at the bottom, a connecting thread 14 at the top and radial channels 15 in the middle part. From the middle part of the hollow rod 7, the lower 16 and upper 17 multidirectional threads are made down and up on the outer surface, interacting with the corresponding threads 11 and 12 in the truncated cones 9 and 10. Unauthorized fluid flows are eliminated by the sealing rings 18 and 19.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство в сборе присоединяют при помощи присоединительной резьбы 14 полого штока 7 снизу к колонне труб 20 (на чертеже изображена только нижняя муфта колонны труб) и спускают в скважину 1 до интервала установки. При этом колонна труб 20 через обратный клапан 13 и полый шток 7 заполняется скважинной жидкостью. После чего в колонне труб 20 создают избыточное давление, закрывая обратный клапан 13, которое передается через радиальные отверстия 15 полого штока во внутреннюю полость пластыря 2. В результате, того, что в концы пластыря 2 герметично вставлены усеченные конусы 9 и 10 с уплотнительными кольцами 18 и 19, избыточное давление выправляет продольные гофры патрубка 8, плотно и надежно прижимая его к стенкам скважины 1. Далее давление сбрасывают и придают колонне труб 20 правое вращение (по часовой стрелке), исключающее отворот колонны труб 20. При этом вставленные в пластырь 2 и зафиксированные от поворота усеченные конусы 9 и 10 благодаря соответствующим правой 11 и левой 12 резьбам, взаимодействующими с соответствующими нижней 16 и верхней 17 разнонаправленными резьбами полого штока 7, сходятся к средней части пластыря 2, расширяя его по всей длине до полного и плотного прижатия к стенкам скважины 1. Под действием усеченных конусов 9 и 10 наружные цилиндрические канавки 6 и 5 с эластичными уплотнениями 4 и 3 расправляются и прижимаются к стенкам скважины 1, надежно герметизируя снизу и сверху стенки скважины 1, находящиеся под пластырем 2. После попадания усеченных конусов 9 и 10 в зону предварительно расширенного продольно гофрированного патрубка 8 (определяется снижение нагрузки, затрачиваемой на поворот колонны труб), то есть завершения расширения патрубка 2, колону труб 20 нагружают и приподнимают для проверки полного освобождения устройства. После чего устройство свободно извлекают, так как диаметр оснований усеченных конусов 9 и 10 меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра стенки скважины 1 и удвоенной толщины стенки пластыря 2.The complete assembly is connected using the connecting thread 14 of the hollow stem 7 from below to the pipe string 20 (only the lower coupling of the pipe string is shown in the drawing) and lowered into the well 1 until the installation interval. In this case, the pipe string 20 through the check valve 13 and the hollow rod 7 is filled with well fluid. Then, overpressure is created in the pipe string 20 by closing the check valve 13, which is transmitted through the radial holes 15 of the hollow rod into the internal cavity of the patch 2. As a result, truncated cones 9 and 10 with sealing rings 18 are tightly inserted into the ends of the patch 2 and 19, the overpressure straightens the longitudinal corrugations of the pipe 8, tightly and reliably pressing it against the walls of the borehole 1. Next, the pressure is released and the pipe string 20 is turned clockwise (clockwise), which prevents the pipe string from being turned 20. Owed to the patch 2 and the truncated cones 9 and 10 fixed from rotation due to the corresponding right 11 and left 12 threads interacting with the corresponding lower 16 and upper 17 multidirectional threads of the hollow rod 7, converge to the middle part of the patch 2, expanding it all the way to the full and tight pressure against the walls of the well 1. Under the action of the truncated cones 9 and 10, the outer cylindrical grooves 6 and 5 with elastic seals 4 and 3 are straightened and pressed against the walls of the well 1, reliably sealing the bottom and top of the wall wells 1, located under the plaster 2. After the truncated cones 9 and 10 get into the zone of the pre-expanded longitudinally corrugated pipe 8 (the decrease in the load spent on turning the pipe string is determined), that is, when the pipe 2 is expanded, pipe pipe 20 is loaded and lifted to check full release of the device. After that, the device is freely removed, since the diameter of the bases of the truncated cones 9 and 10 is smaller in magnitude than the difference between the inner diameter of the borehole wall 1 and the doubled wall thickness of the patch 2.

Предлагаемая конструкция устройства для герметизации стенок скважины работоспособна как в открытом стволе, так и в обсадной колонне, при этом проста и дешева в изготовлении и надежна в применении.The proposed design of the device for sealing the walls of the well is operable both in the open hole and in the casing, while it is simple and cheap to manufacture and reliable in use.

Claims

A device for sealing the walls of the well, including a patch in the form of a smooth metal pipe with elastic seals at the ends located in the outer cylindrical grooves, a landing tool, an anchor and an expanding mandrel equipped with a truncated cone located at the lower end of the patch with a conical surface angle of 10-40 °, the diameter of the base of which is smaller in magnitude than the difference between the internal diameter of the borehole wall and the doubled wall thickness of the patch, characterized in that the anchor is located in the middle part of the pl the paste and is made in the form of a longitudinally corrugated pair with an outer diameter when straightening the corrugations of at least the inner diameter of the well in the installation interval, and the expanding mandrel is additionally equipped with an upper truncated cone located at the upper end of the patch with a conical surface angle of 10-40 °, the base diameter of which is smaller in size than the difference between the inner diameter of the borehole wall and the doubled wall thickness of the patch, the truncated cone and the upper truncated cone being hermetically inserted into the patch and correspondingly but equipped with central internal right and left threads, while the landing tool is made in the form of a hollow rod with a check valve at the bottom, a connecting thread at the top and radial channels in the middle part, from which up and down on the outer surface there are multidirectional threads interacting with the corresponding threads in truncated cones.