RU57794U1

RU57794U1 - DEVICE FOR SEALING WELL WALLS

Info

Publication number: RU57794U1
Application number: RU2006123922/22U
Authority: RU
Inventors: Рафиль Гиниятуллович Абдулмазитов; Рашит Газнавиевич Рамазанов; Владимир Иванович Кострач; Дмитрий Витальевич Страхов; Радик Зяузятович Зиятдинов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2006-10-27

Abstract

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.

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 верхней 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 герметично вставлены в пластырь.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 upper part 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 hermetically inserted into the patch.

Посадочный инструмент выполнен в виде переводника и телескопически связанного с ним резьбовым соединением полого штока. Переводник снабжен наружной кольцевой выборкой, в которую герметично установлен верхний усеченный конус.The landing tool is made in the form of an adapter and a hollow rod threaded connection telescopically connected to it. The sub is equipped with an external annular selection into which the upper truncated cone is hermetically mounted.

Полый шток оснащен снизу обратным клапаном, а также радиальными отверстиями в верхней части. Переводник снабжен присоединительной резьбой на верхнем конце, а усеченный конус жестко соединен снизу с полым штоком.The hollow stem is equipped with a check valve from below and radial holes in the upper part. The sub is equipped with a connecting thread at the upper end, and the truncated cone is rigidly connected from below to the hollow stem.

Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, в связи с чем оно дешево в изготовлении, а расширение его функциональности связано с возможностью работы устройства в открытом стволе скважины. 1 ил. на 1 л.The proposed device has a simple design, in connection with which it is cheap to manufacture, and the expansion of its functionality is associated with the possibility of the device in an open wellbore. 1 ill. for 1 liter

Description

Известен «Профильный перекрыватель» (авторское свидетельство №1070989, Е 21 В 29/00, опубл. в 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.The well-known "Profile overlap" (copyright certificate No. 1070989, E 21 B 29/00, published in Bulletin No. 24 of 08/30/1994), containing a profile pipe with cylindrical end sections, in the head of which the anchor assembly is placed, and in the tail, a shoe and a 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 conical wedge-shaped punch established with possible awn interacting with another screw pair member of the 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 R.U №2236550, Е 21 В 29/10, опубл. в 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. In 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 magnitude 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 the ring of cylindrical grooves formed therein, are arranged elastic seals, the outer surface of which is made not larger than the transverse dimensions of the patch, and the hydraulic setting tool is provided 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 предлагаемой полезной модели являются упрощение и удешевление конструкции, а также расширение функциональности за счет возможности работы в открытом стволе скважины.The technical task of the proposed utility model is to simplify and reduce the cost of 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 верхней 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 скважины и удвоенной толщины стенки пластыря, причем усеченный конус и верхний усеченный конус герметично вставлены в пластырь, при этом посадочный инструмент выполнен в виде переводника и телескопически связанного с ним резьбовым соединением полого штока, причем переводник снабжен наружной кольцевой выборкой, в которую герметично установлен верхний усеченный конус, при этом полый шток оснащен снизу обратным клапаном, а также радиальными отверстиями в верхней части, причем переводник снабжен присоединительной резьбой на верхнем конце, а усеченный конус жестко соединен снизу с полым штоком.What is new is that the anchor is located in the upper part of the patch and is made in the form of a longitudinally corrugated pair with an outer diameter when the corrugations are expanded not less than the internal diameter of the well in the installation interval, and the expanding mandrel is additionally equipped with an upper truncated cone with an angle of conical surface 10 -40 °, the diameter of the base of which is smaller in magnitude than the difference between the internal diameter of the walls of the well and the double thickness of the wall of the patch, and the truncated cone and the upper truncation the cone is hermetically inserted into the patch, while the landing tool is made in the form of an adapter and a hollow rod telescopically connected to it by a threaded connection, the adapter being provided with an external annular selection into which the upper truncated cone is sealed, and the hollow rod is equipped with a check valve from below, and also radial holes in the upper part, with the sub provided with a connecting thread at the upper end, and the truncated cone is rigidly connected from below to the hollow rod.

На фигуре изображено устройство в транспортном положении.The figure shows the device in the 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 верхней 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 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 upper part 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 the baked cone 9 and the upper truncated cone 10, which is sealed with the upper end of the patch 2, with an angle of each conical surface facing each other 10-40 °, and the diameter of the bases of which is smaller in magnitude than the difference in the inner diameter of the wall

скважины 1 и удвоенной толщины стенки пластыря 2. Усеченный конус 9 и верхний усеченный конус 10 герметично вставлены в пластырь 2.well 1 and double the wall thickness of the patch 2. The truncated cone 9 and the upper truncated cone 10 are hermetically inserted into the patch 2.

Посадочный инструмент 7 выполнен в виде переводника 11 и телескопически связанного с ним резьбовым соединением 12 полого штока 13.Landing tool 7 is made in the form of a sub 11 and a telescopically connected threaded connection 12 of the hollow rod 13.

Переводник 11 снабжен наружной кольцевой выборкой 14, в которую герметично установлен верхний усеченный конус 10.The sub 11 is equipped with an outer ring sample 14, in which the upper truncated cone 10 is hermetically seated.

Полый шток 13 оснащен снизу обратным клапаном 15, а также радиальными отверстиями 16 в верхней части. Переводник 11 снабжен присоединительной резьбой 17 на верхнем конце, а усеченный конус 9 жестко соединен снизу с полым штоком 13.The hollow rod 13 is equipped with a check valve 15 from the bottom, as well as radial holes 16 in the upper part. The sub 11 is equipped with a connecting thread 17 at the upper end, and the truncated cone 9 is rigidly connected from below to the hollow rod 13.

Усеченный конус 9 и полый шток 13 посадочного инструмента 7 выполнены в виде единой детали.The truncated cone 9 and the hollow rod 13 of the landing tool 7 are made in the form of a single part.

Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными элементами 18, 19, 20.Unauthorized fluid flows are excluded by sealing elements 18, 19, 20.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство в сборе присоединяют при помощи присоединительной резьбы 17 переводника 11 посадочного инструмента 7 снизу к колонне труб 21 и спускают в скважину 1 до интервала установки, при этом колонна труб 21 через обратный клапан 15 и полый шток 13 с переводником 11 посадочного инструмента 7 заполняется скважинной жидкостью. После чего с устья скважины доливают колонну труб 21 технологической жидкостью и создают в ней избыточное давление, при этом обратный клапан 15 закрывается, а давление передается через радиальные отверстия 16 полого штока 13 посадочного инструмента 7 во внутреннюю полость пластыря 2. В результате того, что в концы пластыря 2 герметично вставлены усеченные конусы 9 и 10 с уплотнительными кольцами 19 и 20, избыточное давление выправляет продольные гофры патрубка якоря 8, плотно и надежно прижимая его к стенкам скважины 1. Далее давление сбрасывают и производят разгрузку колонны труб 21 на устройство примерно на 1-1,5 тонны, после чего придают колонне труб 21 правое вращение (по часовой стрелке), исключающее отворот колонны труб 21.The complete assembly is connected using the connecting thread 17 of the adapter 11 of the landing tool 7 from below to the pipe string 21 and lowered into the well 1 to the installation interval, while the pipe string 21 is filled with well fluid through the check valve 15 and the hollow stem 13 with the adapter 11 of the landing tool 7 . Then, from the wellhead, the pipe string 21 is filled with process fluid and overpressure is created in it, while the check valve 15 is closed and the pressure is transmitted through the radial holes 16 of the hollow rod 13 of the planting tool 7 into the internal cavity of the patch 2. As a result, the ends of the patch 2 are hermetically inserted truncated cones 9 and 10 with the sealing rings 19 and 20, the overpressure straightens the longitudinal corrugations of the armature pipe 8, tightly and reliably pressing it to the walls of the well 1. Then the pressure is relieved and Unload the pipe string 21 to the device by about 1-1.5 tons, and then give the pipe string 21 a clockwise rotation, excluding the turn of the pipe string 21.

Вращение от колонны труб 21 посредством присоединительной резьбы 17 передается на переводник 11 посадочного инструмента 7, который также как и колонна труб 21 вращается вправо, при этом благодаря резьбовому соединению 12 переводника 11 с полым штоком 13 последний начинает поступательно перемещаться вверх, при этом усеченный конус 9 благодаря своему жесткому соединению с полым штоком 14 посадочного инструмента 7, поднимается снизу вверх, расширяя пластырь 2 снизу до полного и плотного прижатия к стенкам скважины 1. Одновременно с этим вставленный в пластырь 2 верхний The rotation from the pipe string 21 through the connecting thread 17 is transmitted to the sub 11 of the landing tool 7, which, like the pipe string 21, rotates to the right, while due to the threaded connection 12 of the sub 11 with the hollow stem 13, the latter begins to move upward, while the truncated cone 9 due to its rigid connection with the hollow rod 14 of the landing tool 7, it rises from the bottom up, expanding the patch 2 from the bottom to fully and tightly pressed against the walls of the well 1. At the same time, inserted upper patch 2

усеченный конус 10, благодаря вращению вправо переводника 11, жестко соединенного с колонной труб 21, посредством присоединительной резьбы 17 опускается сверху вниз без вращения, расширяя пластырь 2 сверху 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 соответственно 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 якоря 8 (определяется снижение нагрузки, затрачиваемой на поворот колонны труб 21), то есть завершения расширения пластыря 2, колонну труб 21 нагружают и приподнимают для проверки полного освобождения устройства.the truncated cone 10, due to the right rotation of the sub 11, rigidly connected to the pipe string 21, by means of a connecting thread 17 is lowered from top to bottom without rotation, expanding the plaster 2 from above to fully and tightly press 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, respectively, are expanded and pressed against the walls of the borehole 1, reliably sealing the bottom and top of the borehole wall 1, located under the plaster 2. After the truncated cones 9 10 in the area previously extended longitudinally corrugated tube armature 8 (determined by the load reduction expended to rotate the tubing string 21), i.e. the completion of the expansion of the patch 2, tubing string 21 is loaded and lifted to verify the complete liberation of the device.

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.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.

Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, в связи с чем оно дешево в изготовлении, а расширение его функциональности связано с возможностью работы устройства в открытом стволе скважины.The proposed device has a simple design, in connection with which it is cheap to manufacture, and the expansion of its functionality is associated with the possibility of the device in an open wellbore.

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 tapered 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 walls and the doubled wall thickness of the patch, characterized in that the anchor is located in the upper part of the pl the paste and is made in the form of a longitudinally corrugated pair with an outer diameter when the corrugation is straightened not less than 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 than the difference between the inner diameter of the borehole walls and the doubled wall thickness of the patch, and the truncated cone and the upper truncated cone are hermetically inserted into the patch, while the full-time tool is made in the form of a sub and a telescopically connected threaded connection of the hollow rod, the sub being equipped with an external annular selection into which the upper truncated cone is sealed, the hollow rod is equipped with a check valve from the bottom and radial holes in the upper part, moreover, the sub equipped with a connecting thread at the upper end, and a truncated cone is rigidly connected from below to the hollow rod.