RU59120U1

RU59120U1 - DEVICE FOR SEALING WELL WALLS

Info

Publication number: RU59120U1
Application number: RU2006121576/22U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Николаевич Правдюк; Александр Тимофеевич Козырев; Ильгизар Хасимович Махмутов; Радик Зяузятович Зиятдинов; Дмитрий Витальевич Страхов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2006-12-10

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 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, при этом верхний усеченный конус снабжен центральной внутренней левой резьбой, а усеченный конус жестко соединен с посадочным инструментом, выполненным в виде полого штока с обратным клапаном внизу. Верхний конец полого штока оснащен присоединительной резьбой. Полый шток снабжен радиальными отверстиями в верхней части, от которых вверх по наружной поверхности выполнена резьба, взаимодействующая с центральной внутренней левой резьбой верхнего усеченного конуса. 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 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 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 plaster, while the upper truncated cone is provided with a central internal left thread, and the truncated cone is rigidly connected to the landing tool made in the form of a hollow rod with a check valve at the bottom. The upper end of the hollow stem is equipped with a connecting thread. The hollow rod is provided with radial holes in the upper part, from which a thread is made up the outer surface, interacting with the central internal left thread of the upper truncated cone. The proposed device has a simple design, and therefore, it is cheap to manufacture, and the expansion of its functionality is associated with the ability of the device to work in an open wellbore. 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» (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 ведет к значительным затратам при необходимости перекрытия протяженных интервалов скважины, кроме того большое количество деталей сложной конструкции в якорном узле и конусно-клиновом пуансоне 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 leads to significant costs if necessary, overlapping extended intervals of the well, in addition, a large number of parts of complex design in the anchor unit and wedge-shaped punch 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. 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 annular rings 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 the 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 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 верхний усеченный конус снабжен центральной внутренней левой резьбой, а усеченный конус жестко соединен с посадочным инструментом, выполненным в виде полого штока с обратным клапаном внизу, при этом верхний конец полого штока оснащен присоединительной резьбой, причем в верхней части полого штока выполнены радиальные отверстия, от которых вверх по наружной поверхности выполнена резьба, взаимодействующая с центральной внутренней левой резьбой верхнего усеченного конуса. На фигуре изображено устройство в транспортном положении. 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 в 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 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 upper truncated cone is provided with a central internal left thread, and the truncated cone is rigidly connected to the landing tool made in the form of a hollow rod with a check valve at the bottom, while the upper end of the hollow rod is equipped with a connecting thread, and in the upper parts of the hollow stem have radial holes, from which a thread is made up the outer surface, interacting with the central internal left thread of the upper truncated cone. The figure shows the device in the transport position. 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 section 9 and located tightly in the upper end of the patch 2 of the upper truncated cone 10 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.well 1 and double the thickness of the wall of the patch 2.

Усеченный конус 9 и верхний усеченный конус 10 герметично вставлены в пластырь 2, при этом верхний усеченный конус 10 снабжен центральной внутренней левой резьбой 11, а усеченный конус 9 жестко соединен с посадочным инструментом 7, выполненным в виде полого штока 12 с обратным клапаном 13 внизу. Верхний конец полого штока 12 оснащен присоединительной резьбой 14. Полый шток 12 снабжен радиальными отверстиями 15 в верхней части, от которых вверх по наружной поверхности выполнена резьба 16, взаимодействующая с центральной внутренней левой резьбой 11 верхнего усеченного конуса 10. Усеченный конус 9 и полый шток 12 посадочного инструмента 7 выполнены в виде единой детали.The truncated cone 9 and the upper truncated cone 10 are hermetically inserted into the patch 2, while the upper truncated cone 10 is provided with a central internal left thread 11, and the truncated cone 9 is rigidly connected to the landing tool 7, made in the form of a hollow rod 12 with a check valve 13 at the bottom. The upper end of the hollow rod 12 is equipped with a connecting thread 14. The hollow rod 12 is provided with radial holes 15 in the upper part, from which the thread 16 is made up, interacting with the central internal left thread 11 of the upper truncated cone 10. The truncated cone 9 and the hollow rod 12 landing tool 7 is made in the form of a single part.

Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными кольцами 17 и 18.Unauthorized fluid flows are eliminated by o-rings 17 and 18.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство в сборе присоединяют при помощи присоединительной резьбы 14 полого штока 12 посадочного инструмента 7 снизу к колонне труб 19 и спускают в скважину 1 до интервала установки. При спуске колонна труб 19 через обратный клапан 13 и полый шток 12 посадочного инструмента 7 заполняется скважинной жидкостью, после чего в колонне труб 19 создают избыточное давление, при этом обратный клапан 13 закрывается, а давление передается через радиальные отверстия 15 полого штока 12 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 17 и 18, избыточное давление выправляет продольные гофры патрубка якоря 8, плотно и надежно прижимая его к стенкам скважины 1. Далее давление сбрасывают и придают колонне труб 19 правое вращение (по часовой стрелке), исключающее отворот колонны труб 19, при этом вставленный в пластырь 2 и зафиксированный от поворота верхний усеченный конус 10 благодаря взаимодействию своей центральной внутренней левой резьбой 11 с резьбой 16, выполненной в верхней части полого штока 12 посадочного инструмента 7 опускается сверху вниз, расширяя пластырь 2 сверху до полного и плотного прижатия к стенкам скважины 1. Одновременно с этим усеченный конус 9 благодаря своему вращению вместе с полым штоком 12 посадочного инструмента 7, жестко закрепленного на нижнем конце колонны труб 19 поднимается снизу вверх, расширяя пластырь 2 снизу до полного и плотного прижатия к стенкам скважины 1.The complete assembly is connected using the connecting thread 14 of the hollow rod 12 of the landing tool 7 from the bottom to the pipe string 19 and lowered into the well 1 to the installation interval. When lowering the pipe string 19 through the check valve 13 and the hollow rod 12 of the planting tool 7 is filled with borehole fluid, then overpressure is created in the pipe string 19, the check valve 13 is closed and the pressure is transmitted through the radial holes 15 of the hollow rod 12 of the planting tool 7 into the internal cavity of the patch 2. As a result of the fact that the truncated cones 9 and 10 with the sealing rings 17 and 18 are hermetically inserted into the ends of the patch 2, the overpressure straightens the longitudinal corrugations of the armature pipe 8, tightly and tightly but pressing it against the walls of the borehole 1. Next, the pressure is released and the pipe string 19 is turned clockwise (clockwise), which excludes the pipe string 19 being turned back, while the upper truncated cone 10 inserted into the patch 2 and fixed from rotation due to the interaction of its central inner left thread 11 with thread 16, made in the upper part of the hollow rod 12 of the landing tool 7 is lowered from top to bottom, expanding the patch 2 from the top to fully and tightly pressed against the walls of the well 1. At the same time, the truncated cone 9 Thanks to its rotation together with the hollow rod 12 setting tool 7 fixedly mounted on the lower end of the pipe string 19 is lifted upwards extending below the patch 2 to the full and tight against the walls of the well 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 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 straightened and pressed against the walls

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 19), то есть завершения расширения пластыря 2, колону труб 19 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.well 1, reliably sealing the bottom and top of the wall of the well 1, located under the plaster 2. After the truncated cones 9 and 10 get into the area of the pre-expanded longitudinally corrugated armature pipe 8 (the reduction in the load spent on turning the pipe string 19 is determined), that is, the completion of the expansion patch 2, the pipe string 19 is loaded and raised to check the complete release of the device, after which the device is freely removed, since the diameter of the bases of the truncated cones 9 and 10 is smaller in size than the difference in internal its wall diameter borehole 1 and twice the 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, and therefore, it is cheap to manufacture, and the expansion of its functionality is associated with the ability of the device to work 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 It is made in the form of a longitudinally corrugated nozzle with an outer diameter when the corrugation is smashed 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 located at the upper end of the patch 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 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 truncated cone is provided with a central internal left-hand thread, and the truncated cone is rigidly connected to the landing tool made in the form of a hollow stem with a check valve at the bottom, while the upper end of the hollow stem is equipped with a connecting thread, and radial holes are made in the upper part of the hollow stem from which Up the outer surface, a thread is made that interacts with the central internal left thread of the upper truncated cone.