RU60974U1

RU60974U1 - Casing Repair Tool

Info

Publication number: RU60974U1
Application number: RU2006103092/22U
Authority: RU
Inventors: Фанис Нурмехаматович Маннанов; Евгений Леонидович Михайлов; Рафагат Габделвалиевич Габдуллин; Дмитрий Витальевич Страхов; Радик Зяузятович Зиятдинов; Владимир Борисович Оснос
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2007-02-10

Abstract

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при ремонте обсадных колонн в скважинах, незацементированных в верхней их части. Устройство для ремонта обсадной колонны в скважине содержит обсадную колонну и герметизирующую пробку в виде полого упругодеформирующегося корпуса с возможностью превышения им внутреннего диаметра D₁ обсадной колонны. Упругодеформирующийся корпус армирован изнутри металлическим стаканом, который зафиксирован снизу на обсадной колонне. Внутренний диаметр D₂ металлического стакана меньше внутреннего диаметра D₁ обсадной колонны в транспортном положении (D₂<D₁). На устье скважины размещен цилиндр с поршнем, причем цилиндр и поршень в транспортном положении соединены между собой посредством срезного элемента. Цилиндр жестко закреплен относительно обсадной колонны, а поршень снизу, представляет собой колонну труб (например, колонну насосно-компрессорных труб) жестко соединенную внизу со штоком, вставленным в расширяющий конус, и зафиксированным в нем при помощи пружинного кольца. Расширяющий конус зафиксирован внутри металлического стакана ниже упругодеформирующегося корпуса срезными винтами и выполнен с возможностью прижатия упругодеформирующегося корпуса с металлическим стаканом к обсадной колонне и с диаметром основания D₃, меньшим внутреннего диаметра D₄ металлического стакана в его рабочем положении (D₃<D₄). С целью равномерного прижатия упругодеформирующегося корпуса с металлическим стаканом к внутренним стенкам обсадной колонны колонна труб оснащена центраторами. Предлагаемое устройство позволяет повысить качество ремонта обсадной колонны за счет гидравлической посадки герметизирующей пробки, а также сократить материальные и финансовые затраты на ремонт обсадной колонны за счет сокращения времени ремонта скважины. 2 илл. на 1 л.The proposal relates to the oil industry and can be used in the repair of casing strings in wells that are not cemented in their upper part. A device for repairing a casing string in a well includes a casing string and a sealing plug in the form of a hollow, elastically deformed body with the possibility of exceeding the inner diameter D _{1 of the} casing string. The elastic-deformed body is reinforced from the inside with a metal cup, which is fixed on the bottom of the casing. The inner diameter D _{2 of the} metal cup is smaller than the inner diameter D _{1 of the} casing in the transport position (D ₂ <D ₁ ). A cylinder with a piston is placed at the wellhead, the cylinder and the piston in the transport position being interconnected by means of a shear element. The cylinder is rigidly fixed relative to the casing, and the piston from the bottom is a pipe string (for example, a tubing string) rigidly connected at the bottom with a rod inserted into the expansion cone and fixed in it using a spring ring. The expanding cone is fixed inside the metal cup below the resiliently deformed body with shear screws and is configured to press the resiliently deformed body with the metal cup to the casing and with a base diameter D ₃ smaller than the inner diameter D _{4 of the} metal cup in its working position (D ₃ <D ₄ ). In order to uniformly press the elastically deformed body with a metal cup to the inner walls of the casing string, the pipe string is equipped with centralizers. The proposed device allows to improve the quality of the repair of the casing due to the hydraulic fit of the sealing plug, as well as to reduce the material and financial costs for the repair of the casing due to the reduction in the time of well repair. 2 ill. for 1 liter

Description

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при ремонте обсадных колонн в скважинах, незацементированных в верхней их части.The proposal relates to the oil industry and can be used for the repair of casing strings in wells that are not cemented in their upper part.

Известно технология для ремонта обсадной колонны в скважине манжетами (Харьков В.А. Капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1969 г., стр.54-55) путем наращивания цементного кольца за обсадной колонной, закачивая цементный раствор через цементировочные отверстия, созданные в стенках обсадной трубы простреливанием пулевым, кумулятивным или гидропескоструйным перфоратором. При этом цементный раствор продавливают цементировочной пробкой с эластичными манжетами.There is a known technology for repairing casing in a well with cuffs (Kharkov V.A. Overhaul of oil and gas wells. M: Nedra, 1969, p. 54-55) by building up a cement ring behind the casing, pumping cement mortar through cementing holes created in the walls of the casing by shooting by a bullet, cumulative or hydro sandblasting punch. In this case, the cement mortar is pressed through with a cementing plug with elastic cuffs.

Недостатком указанной цементировочной пробки является то, что в завершающей стадии продавливания цементного раствора цементировочная пробка, достигая цементировочных отверстий, лишь временно перекрывает их. После разбуривания цементировочной пробки и цементного моста в скважине из-за необходимости ввода ее в эксплуатацию, цементировочные отверстия оказываются вскрытыми, а цементный камень, находящийся в них при знакопеременных нагрузках, создаваемых внутри скважины при различных технологических операциях, постепенно разрушается, сводя на нет ремонтные работы.The disadvantage of this cementing plug is that in the final stage of forcing the cement slurry, the cementing plug, reaching the cementing holes, only temporarily blocks them. After drilling the cementing plug and cement bridge in the well due to the need to put it into operation, the cementing holes are opened, and the cement stone, which is in them under alternating loads created inside the well during various technological operations, is gradually destroyed, negating repair work .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для ремонта обсадной колонны в скважине (авторской свидетельство SU №1768749 А1, МПК 7 Е 21 В 33/13, опубл. Бюл. №38 от 15.10.1992 г.), включающее цементировочную пробку с эластичными манжетами, герметизирующую пробку, жестко связанную с нижней частью цементировочной пробки и выполненную в виде полого упругодеформирующегося по наружной поверхности корпуса с возможностью превышения им диаметра обсадной колонны, и центрирующего конуса в нижней части корпуса, при этом по торцам корпуса выполнены кольцевые проточки под верхнюю и нижнюю части обсадной колонны.The closest in technical essence to the proposed one is a device for repairing a casing string in a well (copyright certificate SU No. 1768749 A1, IPC 7 E 21 B 33/13, publ. Bull. No. 38 dated 10/15/1992), including a cement plug with elastic cuffs, a sealing plug rigidly connected to the lower part of the cementing plug and made in the form of a hollow elastically deforming along the outer surface of the body with the possibility of exceeding the diameter of the casing string and a centering cone in the lower part of the body, while at the ends orpusa annular grooves formed at upper and lower portions of the casing.

Недостатком устройства является то, что при спуске устройства в скважину герметизирующая пробка может быть повреждена или сорвана, так как она находится в очень плотном контакте со стенками скважины, особенно это касается старых скважин, где стенки имеют наросты в виде твердых отложений. В итоге имеем негерметичную посадку, разъединенных частей обсадной колонны, что значительно снижает качество ремонта обсадной колонны, и как следствие повторный ремонт скважины.The disadvantage of the device is that when the device is lowered into the well, the sealing plug may be damaged or torn, since it is in very close contact with the walls of the well, especially for old wells, where the walls have growths in the form of solid deposits. As a result, we have a leaky fit of the disconnected parts of the casing, which significantly reduces the quality of the repair of the casing, and as a result, the repeated repair of the well.

Кроме того, установка цементного моста, наращивание цементного кольца за обсадной колонной, разбуривание цементного моста требуют значительных материальных и финансовых затратIn addition, the installation of a cement bridge, the extension of the cement ring behind the casing, the drilling of the cement bridge require significant material and financial costs

Задачей полезной модели является сокращение затрат и повышение качества ремонта обсадной колонны скважины.The objective of the utility model is to reduce costs and improve the quality of well casing repair.

Указанная задача решается предлагаемым устройством для ремонта обсадной колонны в скважине, состоящим из обсадной колонны и герметизирующей пробки в виде полого упругодеформирующегося корпуса с возможностью превышения им диаметра обсадной колонны.This problem is solved by the proposed device for repairing a casing string in a well, consisting of a casing string and a sealing plug in the form of a hollow, elastically deformed body with the possibility of exceeding the diameter of the casing string.

Новым является то, что упругодеформирующийся корпус армирован изнутри металлическим стаканом, который зафиксирован снизу на обсадной колонне, причем внутренний диаметр металлического стакана меньше внутреннего диаметра обсадной колонны в транспортном положении, при этом на устье скважины размещен цилиндр с поршнем, причем цилиндр жестко закреплен относительно обсадной колонны, а поршень снизу жестко соединен со штоком, вставленным в расширяющий конус и зафиксированным в нем при помощи пружинного кольца, при этом расширяющий конус зафиксирован внутри металлического стакана ниже упругодеформирующегося корпуса срезными винтами и выполнен с возможностью прижатия упругодеформирующегося корпуса с металлическим стаканом к обсадной колонне и с диаметром основания, меньшим внутреннего диаметра металлического стакана в его рабочем положении.What is new is that the elastically deformed body is internally reinforced with a metal sleeve that is fixed on the bottom of the casing, the inner diameter of the metal sleeve being smaller than the inner diameter of the casing in the transport position, while a cylinder with a piston is placed at the wellhead, and the cylinder is rigidly fixed relative to the casing and the bottom piston is rigidly connected to the rod inserted into the expansion cone and fixed in it with the help of a spring ring, while the expansion cone is fixed inside the metal cup below the elastically deformed body with shear screws and is configured to press the elastically deformed body with the metal cup to the casing and with a base diameter smaller than the inner diameter of the metal cup in its working position.

На фигуре 1 изображено предлагаемое устройство в скважине в продольном разрезе.The figure 1 shows the proposed device in the well in longitudinal section.

На фигуре 2 изображен продольный разрез скважины после ремонта.The figure 2 shows a longitudinal section of a well after repair.

Устройство для ремонта обсадной колонны (см. фиг.1) в скважине содержит обсадную колонну 1 и герметизирующую пробку 2 в виде полого упругодеформирующегося корпуса 3 с возможностью превышения им внутреннего диаметра D₁ обсадной колонны 1. Упругодеформирующийся корпус 3 армирован изнутри металлическим стаканом 4, который зафиксирован снизу на обсадной колонне 1. Внутренний диаметр D₂ металлического стакана 4 меньше внутреннего диаметра D₁ обсадной колонны 1 в транспортном положении (D₂<D₁).A device for repairing a casing string (see FIG. 1) in a well includes a casing string 1 and a sealing plug 2 in the form of a hollow elastically deforming casing 3 with the possibility of exceeding the inner diameter D _{1 of the} casing string 1. The elastic-deforming casing 3 is reinforced inside with a metal cup 4, which fixed from below on the casing 1. The inner diameter D _{2 of the} metal cup 4 is smaller than the inner diameter D _{1 of the} casing 1 in the transport position (D ₂ <D ₁ ).

На устье 5 скважины размещен цилиндр 6 с поршнем 7, причем цилиндр 6 и поршень 7 в транспортном положении соединены между собой посредством срезного элемента 8. Цилиндр 6 жестко закреплен относительно обсадной колонны 1, а поршень 7 снизу, представляет собой колонну труб (например, колонну насосно-компрессорных труб) 9 жестко соединенную внизу со штоком 10, вставленным в расширяющий конус 11, и зафиксированным в нем при помощи пружинного кольца 12.At the wellhead 5, a cylinder 6 is placed with a piston 7, and the cylinder 6 and the piston 7 in the transport position are connected to each other by means of a shear element 8. The cylinder 6 is rigidly fixed relative to the casing 1, and the piston 7 from the bottom is a pipe string (for example, a string tubing) 9 is rigidly connected at the bottom with the rod 10, inserted into the expansion cone 11, and fixed in it using a spring ring 12.

Расширяющий конус 11 зафиксирован внутри металлического стакана 4 ниже упругодеформирующегося корпуса 3 срезными винтами 13 и выполнен с возможностью прижатия упругодеформирующегося корпуса 3 с металлическим стаканом 4 к обсадной колонне 1 и с диаметром основания D₃, меньшим внутреннего диаметра D₄ (см. фиг.2) металлического стакана 4 в его рабочем положении (D₃<D₄)The expanding cone 11 is fixed inside the metal cup 4 below the elastically deformed body 3 with shear screws 13 and is configured to press the elastically deformed body 3 with the metal cup 4 to the casing 1 and with a base diameter D ₃ smaller than the inner diameter D ₄ (see figure 2) metal cup 4 in its working position (D ₃ <D ₄ )

С целью равномерного прижатия упругодеформирующегося корпуса 3 с металлическим стаканом 4 к внутренним стенкам обсадной колонны 1 колонна труб 8 оснащена центраторами 14.In order to uniformly press the elastically deformed body 3 with the metal cup 4 to the inner walls of the casing 1, the pipe string 8 is equipped with centralizers 14.

Несанкционированные перетоки жидкости предотвращаются уплотнительным кольцом 15, 16.Unauthorized fluid flows are prevented by a sealing ring 15, 16.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На нижний конец обсадной колонны 1 (см. фиг.1) наворачивают герметизирующую пробку 2, с соединенным к ее металлическому стакану 4 снизу посредством срезных винтов 13 расширяющим конусом 11.A sealing plug 2 is screwed onto the lower end of the casing 1 (see FIG. 1), with an expansion cone 11 connected to its metal cup 4 from below by means of shear screws 13.

Обсадную колонну 1 спускают в скважину до тех пор, пока герметизирующая пробка 2 не окажется ниже интервала самого нижнего нарушения 17 кондуктора 18 скважины. После чего сверху обсадную колонну 1 крепят на устье 5 скважины.The casing 1 is lowered into the well until the sealing plug 2 is below the interval of the lowest violation 17 of the conductor 18 of the well. Then from above the casing 1 is mounted on the wellhead 5.

Затем в обсадную колонну 1 спускают колонну труб 9, с жестко соединенным штоком 10 на конце, и расположенным в наружной цилиндрической проточке 19 штока 10 пружинным кольцом 12. Спуск колонны труб 9 в обсадную колонну 1 продолжают до тех пор, пока пружинное кольцо 12, сжавшись пройдет сквозь центральное отверстие 20 расширяющего конуса 11, после чего разожмется в нижний торец расширяющегося конуса 11 и зафиксирует шток 10, а следовательно, и колонну труб 9 от несанкционированного перемещения вверх.Then, the pipe string 9 is lowered into the casing 1, with the rod 10 rigidly connected at the end and the spring ring 12 located in the outer cylindrical groove 19 of the rod 10. The pipe string 9 is lowered into the casing 1 until the spring ring 12 is compressed will pass through the central hole 20 of the expanding cone 11, after which it will be squeezed into the lower end of the expanding cone 11 and fix the rod 10, and therefore the pipe string 9 from unauthorized movement up.

Затем на устье 5 скважины жестко и концентрично относительно обсадной колонны 1 закрепляют цилиндр 6, при этом предварительно поршень 7 соединяют с колонной труб 9 с расчетом, чтобы поршень 7 находился в цилиндре 6 в нижнем положении (см. фиг.1).Then, cylinder 6 is fixed rigidly and concentrically with respect to the casing 1 at the wellhead 5, while the piston 7 is previously connected to the pipe string 9 with the expectation that the piston 7 is in the cylinder 6 in the lower position (see FIG. 1).

Далее посредством насосного агрегата (на фиг.1 и 2 не показано) создают избыточное давление в подпоршневом пространстве 21 цилиндра 6. Под действием избыточного давления поршень 7, разрушив срезной элемент 8 начинает перемещаться вверх, увлекая за собой колонну труб 9 и шток 10, а также соединенный с ним посредством пружинного кольца 12 расширяющий конус 11, при этом сначала разрушаются срезные винты 13, а затем расширяющий конус 11 начинает лорнировать и прижимать металлический стакан 4 с упругодеформирующимся корпусом 3 к внутренним стенкам обсадной колонны 1.Then, by means of a pumping unit (not shown in FIGS. 1 and 2), overpressure is created in the under-piston space 21 of cylinder 6. Under the action of overpressure, the piston 7, having destroyed the shear element 8, begins to move upward, entraining the pipe string 9 and rod 10, the expanding cone 11 also connected to it by means of a spring ring 12, first, the shear screws 13 are destroyed, and then the expanding cone 11 begins to lore and press the metal cup 4 with the elastically deforming body 3 to the inner walls of the casing column 1.

Процесс дорнирования продолжается до тех пор, пока расширяющий конус 11 не окажется выше герметизирующей пробки 2, о чем свидетельствует резкое снижение давления на манометре насосного агрегата (на фиг.1 и 2 не показано). После этого сбрасывают давление в подпоршневой полости 21 цилиндра 6.The turning process continues until the expanding cone 11 is above the sealing plug 2, as evidenced by a sharp decrease in pressure on the pressure gauge of the pump unit (not shown in Figs. 1 and 2). After that, the pressure in the piston cavity 21 of the cylinder 6 is relieved.

Демонтируют с устья 5 скважины цилиндр 6 с поршнем 7 и извлекают из скважины колонну труб 9 со штоком 10, и находящимся над его пружинным кольцом 12 расширяющим конусом 11.A cylinder 6 with a piston 7 is removed from the wellhead 5 of the well and a pipe string 9 is removed from the well with a rod 10, and an expansion cone 11 located above its spring ring 12.

Металлический стакан 4 с упругодеформирующимся корпусом 3 оказываются плотно и герметично прижатым к внутренней стенке обсадной колонны 1.A metal cup 4 with an elastically deformed body 3 is tightly and hermetically pressed against the inner wall of the casing 1.

После этого в скважину спускают эксплуатационную колонну 22 (см. фиг.2) и наворачивают, на находящуюся в скважине эксплуатационную колонну 23, затем в скважину спускают необходимое оборудование и запускают ее в эксплуатацию.After that, production casing 22 is lowered into the well (see FIG. 2) and screwed onto production casing 23 located in the well, then the necessary equipment is lowered into the well and put into operation.

Предлагаемое устройство позволяет повысить качество ремонта обсадной колонны в скважине за счет гидравлической посадки герметизирующей пробки, а также сократить материальные и финансовые затраты на ремонт обсадной колонны за счет сокращения времени ремонта скважины в целом.The proposed device can improve the quality of repair of the casing string in the well due to the hydraulic fit of the sealing plug, as well as reduce the material and financial costs of repairing the casing string by reducing the time for repairing the well as a whole.

Claims

A device for repairing casing strings in a well, consisting of a casing string and a sealing plug in the form of a hollow resiliently deformed casing with the possibility of exceeding the casing string diameter, characterized in that the resiliently casing casing is reinforced from the inside with a metal casing fixed to the bottom of the casing, and the inner one the diameter of the metal cup is smaller than the inner diameter of the casing in the transport position, while a cylinder with a piston is placed at the wellhead, and the cylinder is rigidly fixed relative to the casing, and the piston from the bottom is rigidly connected to the rod inserted into the expansion cone and fixed in it by means of a spring ring, while the expanding cone is fixed inside the metal cup by shear screws with the possibility of pressing the resiliently deformed body with the metal glass to the casing and with a base diameter smaller than the inner diameter of the metal glass in its working position.