RU62156U1

RU62156U1 - DEVICE FOR OVERLAPING THE INTERNAL CAVITY-COLUMN COLUMN

Info

Publication number: RU62156U1
Application number: RU2006140109/22U
Authority: RU
Inventors: Рафиль Гиниятуллович Абдулмазитов; Рашит Газнавиевич Рамазанов; Дмитрий Витальевич Страхов; Радик Зяузятович Зиятдинов; Владимир Борисович Оснос; Юрий Николаевич Бусаров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2007-03-27

Abstract

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при строительстве и ремонте скважин для перекрытия внутреннего пространства скважины. Устройство для перекрытия внутренней полости обсадной колонны включает цилиндрический корпус с центральным осевым и сквозными каналами, уплотнительный элемент с осевым каналом, шток, снабженный наружным кольцевым выступом с левой резьбой, распорную пробку с конусной поверхностью снизу. К штоку снизу жестко и соосно присоединена распорная пробка. Уплотнительный элемент установлен на штоке. Сверху и снизу уплотнительный элемент оснащен размещенными на штоке дополнительными уплотнительными элементами, причем твердость дополнительных уплотнительных элементов выше твердости уплотнительного элемента. В цилиндрическом корпусе выполнены радиальные каналы, в которые установлены подпружиненные сухари, выполненные в виде цилиндров и имеющие возможность радиального перемещения наружу и взаимодействия с обсадной колонной в рабочем положении. Сквозные каналы цилиндрического корпуса сообщаются с гидравлическими камерами, которые образованы соответствующими радиальными каналами цилиндрического корпуса и размещенными в них соответствующими подпружиненными сухарями. Цилиндрический корпус напротив сквозных каналов снабжен внутренней кольцевой проточкой, с которой сообщается гидравлический канал, выполненный в штоке. На наружной поверхности штока выполнена кольцевая выборка, в которой установлено стопорное разрезное кольцо, фиксирующееся во внутренней кольцевой проточке цилиндрического корпуса в рабочем положении. Шток сверху снабжен наружным кольцевым уступом, взаимодействующим с ловильным инструментом при извлечении устройства. Посадка предлагаемого устройства для перекрытия внутренней полости обсадной колонны в заданном интервале обсадной колонны происходит последовательно, поскольку сначала к обсадной колонне прижимается уплотнительный элемент, а затем уплотняются дополнительные уплотнительные элементы, одновременно выполняющие роль опоры для уплотнительного элемента, что повышает надежность и герметичность посадки устройства, кроме того, устройство может быть извлечено после проведения работ, а не разбурено, что позволяет сэкономить материальные и финансовые затраты. 1 ил. на 1 л.The proposal relates to the oil and gas industry and can be used in the construction and repair of wells to block the interior of the well. A device for closing the inner cavity of the casing string includes a cylindrical body with a central axial and through channels, a sealing element with an axial channel, a rod provided with an external annular protrusion with a left-hand thread, an expansion plug with a conical surface from the bottom. A spacer plug is rigidly and coaxially attached to the bottom of the rod. The sealing element is mounted on the stem. Above and below, the sealing element is equipped with additional sealing elements located on the stem, and the hardness of the additional sealing elements is higher than the hardness of the sealing element. Radial channels are made in the cylindrical body, into which spring-loaded crackers are installed, made in the form of cylinders and having the ability to radially move outward and interact with the casing in the working position. The through channels of the cylindrical body communicate with hydraulic chambers, which are formed by the corresponding radial channels of the cylindrical body and the corresponding spring loaded crackers placed in them. The cylindrical housing opposite the through channels is provided with an inner annular groove, which communicates with the hydraulic channel made in the rod. An annular sample is made on the outer surface of the stem, in which a snap split ring is installed, which is fixed in the inner annular groove of the cylindrical body in the working position. The rod on top is equipped with an outer annular ledge interacting with the fishing tool when removing the device. Landing of the proposed device for overlapping the inner cavity of the casing string in a predetermined interval of the casing string occurs sequentially, since the sealing element is pressed against the casing first, and then additional sealing elements are sealed, which simultaneously serve as a support for the sealing element, which increases the reliability and tightness of the device’s fit, except Moreover, the device can be removed after work, and not drilled, which saves material and financial -financial costs. 1 ill. for 1 liter

Description

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при строительстве и ремонте скважин для перекрытия внутреннего пространства скважины.The proposal relates to the oil and gas industry and can be used in the construction and repair of wells to block the interior of the well.

Известно устройство для перекрытия внутренней полости колонны труб в скважине (патент RU №2082870 МПК 7 Е 21 В 33/12, опубл. в бюл. №18 от 27.06.1997 г.), включающее связанный посредством резьбы с колонной труб цилиндрический корпус с центральным осевым каналом, внутренней кольцевой проточкой, перемычкой со сквозными каналами и гидравлической камерой. Внутри корпуса установлен уплотнительный элемент с осевым каналом, имеющим коническую внутреннюю поверхность. В осевом канале уплотнительного элемента размещена распорная пробка с ответной наружной поверхностью и жестко связанный с распорной пробкой шток с радиальным каналом. В последнем размещен разрушаемый элемент.A device is known for blocking the internal cavity of a pipe string in a well (patent RU No. 2082870 IPC 7 E 21 B 33/12, published in Bull. No. 18 dated 06/27/1997), including a cylindrical body connected by a thread to a pipe string with a central axial channel, inner annular groove, jumper with through channels and hydraulic chamber. A sealing element with an axial channel having a conical inner surface is installed inside the housing. In the axial channel of the sealing element there is a spacer plug with a mating outer surface and a rod with a radial channel rigidly connected to the spacer plug. In the latter, a destructible element is placed.

Недостатком данного устройства является недостаточная надежность при воздействии на него значительных перепадов давления, так как устройство удерживается в обсадной колонне только за счет силы трения уплотнительного элемента.The disadvantage of this device is the lack of reliability when exposed to significant pressure drops, since the device is held in the casing only due to the friction force of the sealing element.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для перекрытия внутренней полости колонны труб (патент RU №2280756 МПК 7 Е 21 В 33/12 опубл. в бюл. №21 от 27.07.2006 г.), включающее цилиндрический корпус с центральным осевым каналом, внутренней кольцевой проточкой, перемычкой со сквозными каналами и гидравлической камерой, уплотнительный элемент с осевым каналом, имеющим коническую внутреннюю поверхность, установленную в осевом канале уплотнительного элемента распорную пробку с ответной наружной поверхностью, жестко связанный с распорной пробкой шток с радиальным каналом и размещенный в последнем разрушаемый элемент, при этом устройство снабжено кольцевым фигурным поршнем, сухарями и разрезным кольцом, причем уплотнительный элемент в верхней части выполнен с радиальными пазами, при этом сухари размещены в радиальных пазах уплотнительного элемента с возможностью взаимодействия с распорной пробкой, а фигурный поршень установлен во внутренней кольцевой проточке корпуса с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и взаимодействия с сухарями, причем сухари связаны между собой и с фигурным поршнем с помощью разрезного The closest in technical essence is a device for overlapping the inner cavity of the pipe string (patent RU No. 2280756 IPC 7 E 21 V 33/12 publ. In bull. No. 21 dated 07/27/2006), including a cylindrical body with a central axial channel, internal an annular groove, a jumper with through channels and a hydraulic chamber, a sealing element with an axial channel having a conical inner surface, an expansion plug installed in the axial channel of the sealing element with a mating outer surface, rigidly connected to the spacer the cork rod with a radial channel and placed in the last destructible element, while the device is equipped with an annular shaped piston, crackers and a split ring, and the sealing element in the upper part is made with radial grooves, while the crackers are placed in the radial grooves of the sealing element with the possibility of interaction with spacer plug, and the figured piston is installed in the inner annular groove of the housing with the possibility of axial movement relative to the housing and interaction with crackers, and the cracker linked and with shaped piston via a split

кольца, при этом гидравлическая камера образована внутренней поверхностью кольцевой проточки в корпусе, нижним торцом перемычки, верхним торцом фигурного поршня и боковой поверхностью штока, причем распорная пробка выполнена в виде двух соосных конусов, соединенных своими большими основаниями, причем верхний конус выполнен ступенчатым и имеет в верхней части грани, плоскости которых могут взаимодействовать с сухарями.rings, wherein the hydraulic chamber is formed by the inner surface of the annular groove in the housing, the lower end of the jumper, the upper end of the shaped piston and the lateral surface of the rod, the spacer plug made in the form of two coaxial cones connected by their large bases, the upper cone being made stepwise and has the upper part of the face, whose planes can interact with breadcrumbs.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- во-первых, возможна негерметичная посадка устройства в обсадной колонне, так как уплотнительный элемент при посадке сжимается при определенной нагрузке в зависимости от его твердости, которая может быть отличной от усилия среза разрушаемого элемента, при этом уплотнительный элемент может быть как пережат, так и недостаточно плотно прижаться к стенкам обсадной колонны, в связи с чем снижается герметичность и надежность посадки устройства;- firstly, a leaky fit of the device in the casing is possible, since the sealing element during compression is compressed at a certain load depending on its hardness, which may be different from the shear force of the element being destroyed, while the sealing element can be either pinched or it is not enough to snuggle against the walls of the casing, in this connection the tightness and reliability of the landing of the device are reduced;

во-вторых, устройство не извлекается, а разбуривается, на что затрачивается большое количество времени, чем на извлечение, а это дополнительные материальные и финансовые затраты.secondly, the device is not removed, but drilled, which takes a large amount of time than to remove, and this is additional material and financial costs.

Задачей полезной модели является повышение герметичности и надежности посадки устройства в обсадной колонне с возможностью извлечения его после проведения работ.The objective of the utility model is to increase the tightness and reliability of the landing device in the casing with the possibility of removing it after work.

Поставленная задача решается устройством для перекрытия внутренней полости обсадной колонны, включающим цилиндрический корпус с центральным осевым и сквозными каналами, гидравлическую камеру, уплотнительный элемент с осевым каналом, шток, жестко соединенный снизу с распорной пробкой, имеющей конусной поверхностью снизу.The problem is solved by a device for blocking the inner cavity of the casing string, including a cylindrical body with a central axial and through channels, a hydraulic chamber, a sealing element with an axial channel, a rod rigidly connected from below with a spacer plug having a conical surface from below.

Новым является то, что верхний конец штока снабжен наружным кольцевым выступом с левой резьбой, причем уплотнительный элемент установлен на штоке, а сверху и снизу оснащен размещенными на штоке дополнительными уплотнительными элементами, твердость которых выше твердости уплотнительного элемента, при этом в цилиндрическом корпусе выполнены радиальные каналы, в которые установлены подпружиненные сухари, выполненные в виде цилиндров и имеющие возможность радиального перемещения наружу и взаимодействия с обсадной колонной в рабочем положении, причем сквозные каналы цилиндрического корпуса сообщаются с гидравлическими камерами, образованными радиальными каналами цилиндрического корпуса и размещенными в них подпружиненными сухарями, при этом цилиндрический корпус напротив сквозных каналов снабжен внутренней кольцевой проточкой, с которой What is new is that the upper end of the rod is provided with an external annular protrusion with a left-hand thread, the sealing element being mounted on the rod, and on top and bottom equipped with additional sealing elements placed on the rod, whose hardness is higher than the hardness of the sealing element, and radial channels are made in the cylindrical body in which spring loaded crackers are installed, made in the form of cylinders and having the ability to radially move outward and interact with the casing in the working floor This means that the through channels of the cylindrical body communicate with hydraulic chambers formed by the radial channels of the cylindrical body and spring loaded crackers placed in them, while the cylindrical body opposite the through channels is provided with an internal annular groove with which

сообщается гидравлический канал, выполненный в штоке, причем на наружной поверхности штока выполнена кольцевая выборка, в которой установлено стопорное разрезное кольцо, фиксирующееся во внутренней кольцевой проточке цилиндрического корпуса в рабочем положении.a hydraulic channel is made in the rod, and an annular sample is made on the outer surface of the rod, in which a snap split ring is installed, which is fixed in the inner annular groove of the cylindrical body in the working position.

На фигуре изображено предлагаемое устройство для перекрытия внутренней полости обсадной колонны.The figure shows the proposed device for blocking the internal cavity of the casing string.

Устройство для перекрытия внутренней полости обсадной колонны 1 включает цилиндрический корпус 2 с центральным осевым 3 и сквозными каналами 4, уплотнительный элемент 5 с осевым каналом 6, шток 7, верхний конец которого снабжен наружным кольцевым выступом 8 с левой резьбой, распорную пробку 9 с конусной поверхностью 10 снизу. К штоку 7 снизу жестко и соосно присоединена распорная пробка 9. Уплотнительный элемент 5 установлен на штоке 7. Сверху и снизу уплотнительный элемент 5 оснащен размещенными на штоке 7 дополнительными уплотнительными элементами 11 и 12 соответственно, причем твердость дополнительных уплотнительных элементов 11 и 12 выше твердости уплотнительного элемента 5.A device for overlapping the inner cavity of the casing string 1 includes a cylindrical body 2 with a central axial 3 and through channels 4, a sealing element 5 with an axial channel 6, a rod 7, the upper end of which is provided with an outer annular protrusion 8 with a left-hand thread, an expansion plug 9 with a conical surface 10 bottom. Spacer plug 9 is rigidly and coaxially attached to the bottom 7 of the rod. The sealing element 5 is mounted on the rod 7. The sealing element 5 is equipped with additional sealing elements 11 and 12 located on the rod 7, respectively, the hardness of the additional sealing elements 11 and 12 being higher than the sealing element 5.

В цилиндрическом корпусе 2 выполнены радиальные каналы 13, в которые установлены подпружиненные сухари 14, выполненные в виде цилиндров и имеющие возможность радиального перемещения наружу и взаимодействия с обсадной колонной 1 в рабочем положении. Сквозные каналы 4 цилиндрического корпуса 2 сообщаются с гидравлическими камерами 15, которые образованы соответствующими радиальными каналами 13 цилиндрического корпуса 2 и размещенными в них соответствующими подпружиненными сухарями 14. Цилиндрический корпус 2 напротив сквозных каналов 4 снабжен внутренней кольцевой проточкой 16, с которой сообщается гидравлический канал 17, выполненный в штоке 7. На наружной поверхности штока 7 выполнена кольцевая выборка 18, в которой установлено стопорное разрезное кольцо 19, фиксирующееся во внутренней кольцевой проточке 16 цилиндрического корпуса 2 в рабочем положении.In the cylindrical body 2, radial channels 13 are made, in which spring-loaded crackers 14 are installed, made in the form of cylinders and having the ability to radially move outward and interact with the casing 1 in the working position. The through channels 4 of the cylindrical body 2 communicate with hydraulic chambers 15, which are formed by the corresponding radial channels 13 of the cylindrical body 2 and the corresponding spring loaded crackers 14. The cylindrical body 2 opposite the through channels 4 is provided with an internal annular groove 16, which communicates with the hydraulic channel 17, made in the rod 7. On the outer surface of the rod 7 is made an annular sample 18, in which a snap split ring 19 is installed, fixed in the inner rotating arm groove 16 of the cylindrical body 2 in the operating position.

Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительным элементами 20, 21 и 22. Вспомогательные крепежные и фиксирующие элементы на фигуре не показаны.Unauthorized fluid flows are excluded by sealing elements 20, 21 and 22. Auxiliary fastening and fixing elements are not shown in the figure.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство в сборе левой резьбой 8 штока 7 наворачивают на нижний конец колонны труб 23 (например, на колонне насосно-компрессорных труб) и спускают на требуемую глубину в обсадную колонну 1. Затем во внутренней полости колонны труб 23 за счет закачки в нее жидкости с помощью насосного агрегата, размещенного на устье The device assembly with the left-hand thread 8 of the rod 7 is screwed onto the lower end of the pipe string 23 (for example, on the tubing string) and lowered to the required depth in the casing 1. Then, in the inner cavity of the pipe string 23 by pumping liquid into it using pumping unit located at the mouth

скважины, создается расчетная величина избыточного давления. Давление жидкости по гидравлическому каналу 17 штока 7 и далее через сквозные каналы 4 попадает в гидравлические камеры 15, откуда передается на подпружиненные сухари 14 цилиндрического корпуса 2, при этом подпружиненные сухари 14 перемещаются радиально наружу и вступают во взаимодействие с обсадной колонной 1.wells, the calculated value of excess pressure is created. The fluid pressure through the hydraulic channel 17 of the rod 7 and then through the through channels 4 enters the hydraulic chambers 15, from where it is transmitted to the spring-loaded crackers 14 of the cylindrical body 2, while the spring-loaded crackers 14 move radially outward and interact with the casing 1.

После этого, не сбрасывая избыточное давление в устройстве, осуществляют плавное натяжение колонны труб 23 вверх, при этом создаваемое усилие передается на шток 7 и распорную пробку 9, при этом, за счет того, что цилиндрический корпус 2 благодаря подпружиненным сухарям 14 зафиксирован на внутренних стенках обсадной колонны, шток 7 и распорная пробка 10 перемещаются вверх, при этом происходит увеличение осевого усилия на уплотнительный 5 и дополнительные уплотнительные 11 и 12 элементы и при достижении определенного усилия, уплотнительный элемент 5, в следствии того, что ее твердость меньше твердости дополнительных уплотнительных элементов 11 и 12, принимает форму цилиндра, радиально расширяясь наружу и уплотняясь в обсадной колонне 1 по всей своей высоте. Натяжение колонны труб 23 вверх продолжают, при этом увеличиваются в диаметре уже дополнительные уплотнительные элементы 11 и 12 благодаря воздействию на них, соответственно, нижнего торца цилиндрического корпуса 2 и верхнего торца распорной пробки 10.After that, without relieving excess pressure in the device, the pipe string 23 is pulled upward smoothly, while the generated force is transmitted to the rod 7 and the spacer plug 9, due to the fact that the cylindrical body 2 is fixed on the inner walls due to spring loaded crackers 14 the casing string 7 and the spacer plug 10 are moved upward, while there is an increase in axial force on the sealing 5 and additional sealing 11 and 12 elements and when a certain force is reached, the sealing element t 5, due to the fact that its hardness is less than the hardness of the additional sealing elements 11 and 12, takes the form of a cylinder, expanding radially outward and compacting in the casing 1 over its entire height. The tension of the pipe string 23 upward continues, while the additional sealing elements 11 and 12 increase in diameter due to the effect on them, respectively, of the lower end of the cylindrical body 2 and the upper end of the spacer tube 10.

Благодаря специальной форме по площади контакта дополнительных уплотнительных элементов 11 и 12 с уплотнительным элементом 5, дополнительные уплотнительные элементы 11 и 12 принимают формы конусов, утолщенных к уплотнительному элементу 5, поэтому они выполняют функции опорных механизмов, предотвращающих сдвиг уплотнительного элемента 5. По окончании натяжения колонны труб 23 вверх дополнительные уплотнительные элементы 11 и 12 также принимают форму цилиндров, расширяясь радиально наружу, и продолжают удерживать уплотнительный элемент 5, герметично прижимая его к стенкам обсадной колонны 1.Due to the special shape in terms of the contact area of the additional sealing elements 11 and 12 with the sealing element 5, the additional sealing elements 11 and 12 take the form of cones thickened to the sealing element 5, therefore, they serve as supporting mechanisms preventing the shift of the sealing element 5. At the end of the column tension pipes 23 upward, additional sealing elements 11 and 12 also take the form of cylinders, expanding radially outward, and continue to hold the sealing element 5, ger upmost pressing it against the walls of the casing 1.

Нагрузка, при которой происходит посадка устройства (герметичное прижатие уплотнительного элемента 5 и дополнительных 11 и 12 уплотнительных элементов к стенкам обсадной колонны 1), зависит от твердости дополнительных уплотнительных элементов 11 и 12 и именно до этой величины производят натяжку колонны труб 23 вверх, при этом стопорное разрезное кольцо 19, размещенное в кольцевой выборке 16, фиксируется во внутренней кольцевой проточке 16 цилиндрического корпуса 2, удерживая уплотнительный элемент 5 и, соответственно, сверху и снизу дополнительные уплотнительные элементы 11 и 12 в рабочем положении. После этого вращением колонны труб 23 влево отсоединяются от устройства, которое остается внутри обсадной колонны The load at which the device is seated (tightly pressing the sealing element 5 and additional 11 and 12 sealing elements to the walls of the casing 1) depends on the hardness of the additional sealing elements 11 and 12 and it is up to this value that the pipe string 23 is pulled upward, while snap split ring 19, located in the annular sample 16, is fixed in the inner annular groove 16 of the cylindrical body 2, holding the sealing element 5 and, respectively, above and below the additional sealed sealing elements 11 and 12 in working position. After this, by rotating the pipe string 23 to the left, disconnect from the device that remains inside the casing

1. Таким образом, внутренняя полость обсадной колонны 1 оказывается надежно разобщенной. В случае необходимости установленное в обсадной колонне 1 устройство может быть извлечено.1. Thus, the inner cavity of the casing string 1 is reliably disconnected. If necessary, the device installed in the casing 1 can be removed.

С этой целью в обсадную колонну 1 на колонне труб спускают ловильный инструмент (например, наружную труболовку) (на фиг. не показано) и производят захват за нижний торец наружного кольцевого выступа 8 с левой резьбой штока 7 или наворачиваются на эту резьбу (в зависимости от конструкции ловильного инструмента) и разгрузкой колонны труб с ловильным инструментом на устройство срывают стопорное разрезное кольцо 18 из внутренней кольцевой проточке 16 цилиндрического корпуса 2, при этом шток 7 опускается вниз относительно цилиндрического корпуса 2, а уплотнительный элемент 5 за счет сил упругости отходит от внутренних стенок обсадной колонны 1. После чего устройство полностью извлекают на поверхность.For this purpose, a fishing tool (for example, an outer tube) is lowered into the casing 1 on the pipe string (not shown in Fig.) And the outer ring ledge 8 with the left thread of the rod 7 is gripped or screwed onto this thread (depending on construction of the fishing tool) and unloading the pipe string with the fishing tool onto the device, tear off the snap split ring 18 from the inner annular groove 16 of the cylindrical body 2, while the rod 7 drops down relative to the cylindrical body 2 and the sealing element 5 due to the elastic forces departs from the inner walls of the casing 1. After that, the device is completely removed to the surface.

Посадка предлагаемого устройства для перекрытия внутренней полости обсадной колонны в заданном интервале обсадной колонны происходит последовательно, поскольку сначала к обсадной колонне прижимается уплотнительный элемент, а затем уплотняются дополнительные уплотнительные элементы, одновременно выполняющие роль опоры для уплотнительного элемента, что повышает надежность и герметичность посадки устройства, кроме того, устройство может быть извлечено после проведения работ, а не разбурено, что позволяет сэкономить материальные и финансовые затраты.Landing of the proposed device for overlapping the inner cavity of the casing string in a predetermined interval of the casing string occurs sequentially, since the sealing element is pressed against the casing first, and then additional sealing elements are sealed that simultaneously serve as a support for the sealing element, which increases the reliability and tightness of the device’s fit, except Moreover, the device can be removed after work, and not drilled, which saves material and financial -financial costs.

Claims

A device for closing the inner cavity of the casing string, including a cylindrical body with a central axial and through channels, a hydraulic chamber, a sealing element with an axial channel, a rod rigidly connected from below with a spacer plug having a conical surface from below, characterized in that the upper end of the rod is provided with an external ring protrusion with left-hand thread, and the sealing element is mounted on the rod, and on top and bottom it is equipped with additional sealing elements placed on the rod, hardness which are higher than the hardness of the sealing element, while in the cylindrical body there are radial channels in which spring-loaded crackers are installed, made in the form of cylinders and having the ability to radially move outward and interact with the casing in the working position, and the through channels of the cylindrical body communicate with hydraulic chambers, formed by the radial channels of the cylindrical body and placed in them spring-loaded crackers, while the cylindrical body opposite the squaw GOVERNMENTAL channels is provided with an inner annular groove, which communicates with a hydraulic passage formed in the rod, the rod on the outer surface an annular sample, which establishes the locking split ring is fixed in the inner annular groove of the cylindrical body in the operating position.