RU58165U1

RU58165U1 - Casing Cementing Device

Info

Publication number: RU58165U1
Application number: RU2006118840/22U
Authority: RU
Inventors: Васил Мухаметович Хусаинов; Николай Иванович Хаминов; Рафагат Габделвалиевич Габдуллин; Радик Зяузятович Зиятдинов; Дмитрий Витальевич Страхов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2006-11-10

Abstract

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к технологии цементирования обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах. Устройство для цементирования обсадной колонны в скважине включает «стоп - кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка с продольными пазами и радиальными каналами с кольцевым уступом вверху и конусной поверхностью внизу. Телескопически к патрубку в нижней муфте установлено опорное кольцо, снабженное срезными элементами, свободные концы которых выходят в продольные пазы патрубка, и имеет в нижнем торце конусную расточку, адекватную конусной поверхности патрубка. Нижняя муфта снизу снабжена внутренней кольцевой выборкой, в которую вставлен с возможностью осевого перемещения вверх полый хвостовик, зафиксированный в нижнем положении срезными штифтами и снабженный вверху поперечным упором, который выполнен с возможностью взаимодействия снизу со «стоп - кольцом», то есть нижним торцом патрубка заглушенного снизу. К нижнему концу хвостовика посредством башмачной муфты присоединена башмачная труба. Предлагаемое устройство для цементирования обсадной колонны имеет простую конструкцию, что повышает надежность работы устройства, а проведения опрессовки обсадной колонны в скважине непосредственно перед ее цементированием без спуска в обсадную колонну дополнительного опрессовочного оборудования позволяет сократить общее время на строительство скважины, а значит сэкономить материальные и финансовые затраты. 1 илл. на 1 л.The proposal relates to the oil industry, in particular, to the technology of cementing casing strings in oil and gas wells. A device for cementing a casing string in a well includes a “stop ring” in the form of a pipe muffled from below with longitudinal grooves and radial channels with an annular ledge at the top and a conical surface at the bottom. Telescopically, a support ring is installed in the lower sleeve with a shear element, the free ends of which extend into the longitudinal grooves of the pipe and has a conical bore in the lower end that is adequate to the conical surface of the pipe. The lower coupling from the bottom is equipped with an internal annular selection into which a hollow shank is inserted axially upward, fixed in the lower position by shear pins and provided with a transverse stop at the top, which is adapted to interact from below with a “stop ring”, that is, the lower end of the plugged pipe from below. A shoe pipe is connected to the lower end of the shank by means of a shoe clutch. The proposed device for cementing the casing string has a simple design, which increases the reliability of the device, and crimping the casing string in the well immediately before cementing it without lowering the additional pressure testing equipment into the casing string allows you to reduce the total time spent on well construction, which means saving material and financial costs . 1 ill. for 1 liter

Description

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к технологии цементирования обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах.The proposal relates to the oil industry, in particular, to the technology of cementing casing strings in oil and gas wells.

Известно устройство для цементирования обсадной колонны, выполненное в виде подпружиненного обратного клапана тарельчатого типа, установленное на нижнем конце обсадной колонны, спускаемой в скважину (патент RU №2086752, МПК 6 Е 21 В 33/14, опубл. в 1997 г.).A device for cementing a casing, made in the form of a spring-loaded poppet type check valve, is installed on the lower end of the casing, lowered into the well (patent RU No. 2086752, IPC 6 E 21 B 33/14, published in 1997).

Недостатки устройства:The disadvantages of the device:

- необходимость долива скважины во время спуска обсадной колонны;- the need to top up the well during the casing run;

- при средних и высоких скоростях спуска обсадной колоны возможен гидроразрыв пластов;- at medium and high casing descent speeds, hydraulic fracturing is possible;

- необходимость создания противодавления на устье скважины при промывке и закачке тампонажного раствора;- the need to create backpressure at the wellhead during flushing and injection of cement slurry;

- отсутствует возможность изготовления всех деталей клапана из разбуриваемых материалов, что может усложнить дальнейшее углубление скважины.- there is no possibility of manufacturing all valve parts from drilled materials, which may complicate further deepening of the well.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для цементирования обсадной колонны в скважине (патент на полезную модель RU №42855, МПК 7 Е 21 В 33/14, опубл. в бюл. №35 от 20.12.2004 г.), включающее «стоп-кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка с продольными и радиальными каналами с кольцевым уступом и конусной поверхностью внизу, телескопически к которому в нижней муфте установлено опорное кольцо, снабженное срезными элементами, свободные концы которых выходят в продольные пазы патрубка и имеют в нижнем торце конусную расточку, адекватную конусной поверхности патрубка, при этом сверху на внутренней поверхности патрубка выполнена кольцевая выборка, а колонна промывочных труб оснащена жесткими центраторами и на конце снабжена ниппелем, имеющим кольцевой упор и наружную кольцевую проточку с кольцевой выборкой, в которой установлено стопорное разрезное кольцо, причем наружная цилиндрическая проточка ниппеля равна внутреннему диаметру патрубка, при этом в рабочем положении уступ ниппеля взаимодействует с верхним торцом патрубка, а кольцевая выборка патрубка - со стопорным разрезным кольцом ниппеля.The closest in technical essence is a device for cementing a casing string in a well (patent for utility model RU No. 42855, IPC 7 E 21 B 33/14, published in bulletin No. 35 dated December 20, 2004), including "stop- ring "in the form of a pipe muffled from below with longitudinal and radial channels with an annular ledge and a conical surface at the bottom, telescopically to which a support ring is installed in the lower coupling, equipped with shear elements, the free ends of which extend into the longitudinal grooves of the pipe and have a conical bore in the lower end, adeqv the conical surface of the nozzle, while on top of the inner surface of the nozzle an annular sampling is made, and the column of flushing pipes is equipped with rigid centralizers and at the end is equipped with a nipple having an annular stop and an outer annular groove with an annular sampling in which a retaining split ring is installed, the outer cylindrical the nipple groove is equal to the inner diameter of the nozzle, while in the working position the ledge of the nipple interacts with the upper end of the nozzle, and the annular selection of the nozzle interacts with a hundred ornym split ring pin.

Недостатками данной конструкции устройства являются:The disadvantages of this device design are:

во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;firstly, the complexity of the design, due to the large number of nodes and parts;

во-вторых, не возможно провести опрессовку обсадной колонны перед ее цементированием без спуска дополнительного опрессовочного оборудования (например, пакера).secondly, it is not possible to crimp the casing before cementing it without lowering additional crimping equipment (for example, a packer).

Задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства, а также возможность проведения опрессовки обсадной колонны в скважине перед непосредственно ее цементированием без спуска в обсадную колонну дополнительного опрессовочного оборудования.The objective of the utility model is to simplify the design of the device, as well as the possibility of crimping the casing in the well before directly cementing it without lowering the additional crimping equipment into the casing.

Указанная задача решается предлагаемым устройством для цементирования обсадной колонны в скважине, включающим «стоп - кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка с продольными пазами и радиальными каналами с кольцевым уступом вверху и конусной поверхностью внизу, телескопически к которому в нижней муфте установлено опорное кольцо, снабженное срезными элементами, свободные концы которых выходят в продольные пазы патрубка, и имеет в нижнем торце конусную расточку, адекватную конусной поверхности патрубка.This problem is solved by the proposed device for cementing the casing string in the well, including a “stop ring” in the form of a pipe plugged from below with longitudinal grooves and radial channels with an annular ledge at the top and a tapered surface below, to which a support ring equipped with shear rings is installed telescopically to the lower sleeve elements whose free ends extend into the longitudinal grooves of the nozzle and have a conical bore in the lower end that is adequate to the conical surface of the nozzle.

Новым является то, что нижняя муфта обсадной колонны снизу снабжена внутренней кольцевой выборкой, в которую вставлен с возможностью осевого перемещения вверх полый хвостовик, зафиксированный в нижнем положении срезными штифтами и снабженный вверху поперечным упором, который выполнен с возможностью взаимодействия снизу со «стоп - кольцом».What is new is that the lower casing sleeve is equipped with an internal annular selection from the bottom, into which a hollow shank is inserted axially upward, fixed in the lower position by shear pins and provided with a transverse stop at the top, which is designed to interact from below with a “stop ring” .

На фигуре изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.The figure shows the proposed device in longitudinal section, lowered into the well.

Устройство для цементирования обсадной колонны в скважине включает «стоп - кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка 1 с продольными пазами 2 и радиальными каналами 3 с кольцевым уступом 4 вверху и конусной поверхностью 5 внизу. Телескопически к патрубку 1 в нижней муфте 6 установлено опорное кольцо 7, снабженное срезными элементами 8, свободные концы которых выходят в продольные пазы 2 патрубка 1, и имеет в нижнем торце конусную расточку 9, адекватную конусной поверхности 5 патрубка 1.A device for cementing a casing string in a well includes a “stop ring” in the form of a pipe 1 plugged from below with longitudinal grooves 2 and radial channels 3 with an annular ledge 4 at the top and a conical surface 5 at the bottom. Telescopically to the pipe 1 in the lower sleeve 6, a support ring 7 is installed, equipped with shear elements 8, the free ends of which extend into the longitudinal grooves 2 of the pipe 1, and has a conical bore 9 in the lower end that is adequate to the conical surface 5 of the pipe 1.

Нижняя муфта 6 снизу снабжена внутренней кольцевой выборкой 10, в которую вставлен с возможностью осевого перемещения вверх полый хвостовик 11, зафиксированный в нижнем положении срезными штифтами 12 и снабженный вверху поперечным упором 13, который выполнен с возможностью взаимодействия снизу со «стоп - кольцом», то есть нижним торцом патрубка 1 заглушенного снизу.The lower sleeve 6 is equipped with an internal annular selection 10 from the bottom, into which the hollow shaft 11 is inserted axially upward, fixed in the lower position by shear pins 12 and provided with a transverse stop 13 at the top, which is adapted to interact from below with a “stop ring”, then there is a bottom end of the pipe 1 muffled from the bottom.

К нижнему концу хвостовика 11 посредством башмачной муфты 14 присоединена башмачная труба 15.A shoe pipe 15 is connected to the lower end of the shank 11 by means of a shoe clutch 14.

Необходимая герметичность при работе устройства обеспечивается уплотнительными элементами 16.The necessary tightness during operation of the device is provided by the sealing elements 16.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

После подготовительных работ на скважине (на фиг. не показано) в нее спускают обсадную колонну 17, на нижнем конце которой посредством нижней муфты 6 установлено в сборе предложенное устройство.After preparatory work on the well (not shown in FIG.), The casing 17 is lowered into it, at the lower end of which the proposed device is installed assembled by means of the lower sleeve 6.

В процесс спуска обсадной колонны 17 в скважину находящаяся в скважине жидкость свободно перетекает снизу вверх сквозь радиальные каналы 3 патрубка 1 и попадает внутрь обсадной колонны 17. Спуск устройства на конце обсадной колонны 17 спускают до упора башмачной трубы 15 устройства на забой (на фиг. не показано) скважины.In the process of lowering the casing string 17 into the well, the fluid located in the well flows freely upward through the radial channels 3 of the pipe 1 and enters the casing string 17. The device at the end of the casing string 17 is lowered to the stop of the shoe 15 of the bottom hole device (in FIG. shown) wells.

Далее производят разгрузку обсадной колонны 17 на устройство, при этом разрушаются срезные элементы 12 и все устройство вместе с обсадной колонной труб 17 за исключением деталей 11, 13, 14, 15, которые остаются на месте, поскольку они уперты в забой скважины, опускается вниз по внутренней кольцевой выборке 10 нижней муфты 6.Next, the casing 17 is unloaded onto the device, while the shear elements 12 and the entire device together with the casing pipe 17 are destroyed, with the exception of parts 11, 13, 14, 15, which remain in place, since they are rested in the bottom of the well, goes down inner ring sample 10 of the lower sleeve 6.

В процесс перемещения устройства вниз патрубок 1 вступает во взаимодействие с поперечным упором 13, жестко закрепленным внутри в верхней части полого хвостовика 11. В результате патрубок 1 перемещается вверх до упора, при этом срезные элементы 8 свободными концами перемещаются до нижнего конца продольного паза 2.In the process of moving the device down, the pipe 1 interacts with a transverse stop 13, rigidly fixed inside at the top of the hollow shaft 11. As a result, the pipe 1 moves up to the stop, while the shear elements 8 with their free ends move to the lower end of the longitudinal groove 2.

Разгрузку обсадной колонны 17 на устройство продолжают, при этом разрушаются срезные элементы 8 и патрубок 1 своей конусной поверхностью 5 вступает в герметичное взаимодействие с адекватной конусной поверхностью 9 опорного кольца 7 и радиальные каналы 3 патрубка 1 герметично перекрываются внутри опорного кольца 7.Unloading of the casing string 17 to the device continues, while the shear elements 8 are destroyed and the pipe 1 with its conical surface 5 comes into tight contact with the adequate conical surface 9 of the support ring 7 and the radial channels 3 of the pipe 1 hermetically overlap inside the support ring 7.

В итоге «стоп-кольцо» герметично отсекает внутренне пространство обсадной колоны 17 от полого хвостовика 11.As a result, the “stop ring” hermetically cuts off the inner space of the casing string 17 from the hollow liner 11.

Производят заполнение обсадной колонны 17 до устья скважины технологической жидкостью и спрессовывают обсадную колонну 17 на необходимое давление с необходимой выдержкой по времени.The casing 17 is filled to the wellhead with process fluid and the casing 17 is pressed at the required pressure with the required time delay.

Убедившись в герметичности обсадной колонны 17 приподнимают ее вверх на 1-2 метра, при этом сначала хвостовик 11 с навернутыми на его конце башмачной муфтой 14 и башмачной трубой 15 под собственным весом опускаются вниз по внутренней кольцевой выборке 10 нижней муфты 6, при этом поперечный упор 13 установленный внутри в верхней части полого хвостовика 11 выходит из взаимодействия с нижним торцом патрубка 1, после того, как последний, также опускающийся вниз своим кольцевым уступом 4 упрется в верхний торец опорного кольца 7 и при дальнейшем After ascertaining the tightness of the casing 17 lift it up by 1-2 meters, while first the liner 11 with the shoe coupling 14 and the shoe pipe 15 screwed at its end are lowered by their own weight down the inner ring 10 of the lower sleeve 6, while the transverse stop 13 installed inside the upper part of the hollow shank 11 goes out of interaction with the lower end of the pipe 1, after the latter, also falling down with its annular ledge 4 rests against the upper end of the support ring 7 and further

подъеме обсадной колонны 17 начинает приподниматься уже башмачная труба 15 и ее нижний торец отрывается от забоя, обеспечивая гидравлическую связь между внутренним пространством обсадной колонны 17 и заколонным пространством скважины.when the casing string 17 rises, the shoe 15 begins to rise and its lower end breaks away from the bottom, providing a hydraulic connection between the inner space of the casing string 17 and the annular space of the well.

Клапан для обсадной колонны готов к цементированию обсадной колонны 17.The casing string valve is ready for cementing the casing string 17.

Закачивают в обсадную колонну 17 с устье скважины необходимое количество цементного раствора.The required amount of cement is pumped into the casing 17 from the wellhead.

Далее на устье скважины в обсадную колонну 17 устанавливают продавочную пробку 18 и подачей продавочной жидкости в обсадную колонну 17 начинают продавку цементного раствора сквозь радиальные каналы 3 патрубка 1 и внутренние пространства полого хвостовика 11 и башмачной трубы 15 в заколонное пространство (на фиг. не показано) скважины.Next, at the wellhead, a squeezing plug 18 is installed in the casing 17 and the supply of squeezing fluid to the casing 17 begins to push cement through the radial channels 3 of the pipe 1 and the internal spaces of the hollow shank 11 and the shoe 15 into the annular space (not shown in Fig.) wells.

Продавку цементного раствора в заколонное пространство скважины продолжают до тех пор, пока не произойдет резкое повышение давления на манометре насосного агрегата, закачивающего продавочную жидкость в обсадную колонну 17, что свидетельствует о том, что продавочная пробка 18 уперлась в верхний торец патрубка 1.Selling cement mortar into the annulus of the well continues until there is a sharp increase in pressure on the manometer of the pumping unit pumping the squeezing fluid into the casing 17, which indicates that the squeezing plug 18 abuts against the upper end of the pipe 1.

Под действием столба цементного раствора продавленного в заколонное пространство скважины патрубок 1 перемещается вверх до упора в опорное кольцо 7, при этом патрубок 1 конусной поверхностью 5 вступает в герметичное взаимодействие с адекватной конусной поверхностью 9 опорного кольца 7 и радиальные каналы 3 патрубка 1 герметично перекрываются внутри опорного кольца 7.Under the action of a column of cement mortar pressed into the annulus of the well, the pipe 1 moves up to the stop in the support ring 7, while the pipe 1 with a tapered surface 5 comes into tight interaction with the adequate conical surface 9 of the support ring 7 and the radial channels 3 of the pipe 1 hermetically overlap inside the support rings 7.

В итоге «стоп-кольцо» герметично отсекает внутренне пространство обсадной колоны 17 заколоного пространства скважины, исключая пропуски цементного раствора в обсадную колонну 17.As a result, the “stop ring” hermetically cuts off the inner space of the casing 17 of the annular space of the well, excluding the passage of cement into the casing 17.

Далее скважину оставляют на ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента).Next, the well is left on the OZZ (waiting for the hardening of cement).

Предлагаемое устройство для цементирования обсадной колонны имеет простую конструкцию, что повышает надежность работы устройства, а проведения опрессовки обсадной колонны в скважине непосредственно перед ее цементированием без спуска в обсадную колонну дополнительного опрессовочного оборудования позволяет сократить общее время на строительство скважины, а значит сэкономить материальные и финансовые затраты.The proposed device for cementing the casing string has a simple design, which increases the reliability of the device, and crimping the casing string in the well immediately before cementing it without lowering the additional pressure testing equipment into the casing string allows you to reduce the total time spent on well construction, which means saving material and financial costs .

Claims

A device for cementing a casing string in a well, including a “stop ring” in the form of a nozzle plugged from below with longitudinal grooves and radial channels with an annular ledge at the top and a tapered surface at the bottom, to which a support ring equipped with shear elements is mounted telescopically to the lower sleeve, free ends which extend into the longitudinal grooves of the nozzle, and has a conical bore in the lower end that is adequate to the conical surface of the nozzle, characterized in that the lower casing sleeve is provided with a bottom It circular sample, which is inserted axially movable upward hollow shank fixed in the lower position via shear pins and provided with a transverse stop at the top, which is adapted to cooperate from below with a "stop-ring".