RU65948U1

RU65948U1 - DEVICE FOR SEALING WELL WALLS

Info

Publication number: RU65948U1
Application number: RU2007110667/22U
Authority: RU
Inventors: Расих Нафисович Файзуллин; Рафис Нафисович Якупов; Рим Салихович Губаев; Радик Зяузятович Зиятдинов; Дмитрий Витальевич Страхов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2007-08-27

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. Посадочный инструмент выполнен в виде переводника и полого штока, связанных между собой шпоночным соединением. Полый шток оснащен наружным кольцевым выступом и обратным клапаном внизу, а также радиальными отверстиями в верхней части, от которых вверх по наружной поверхности выполнена резьба, взаимодействующая с центральной внутренней левой резьбой верхнего усеченного конуса. Переводник снабжен присоединительной резьбой вверху, а усеченный конус размещен на нижнем конце полого штока и поджат снизу его наружным кольцевым выступом. 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 external cylindrical grooves, a landing tool, an anchor located in the upper part of the patch and made in the form of a longitudinally corrugated pipe with an outer diameter when the corrugation is at least internal the diameter of the well in the installation interval, and an expanding mandrel consisting of a truncated cone located hermetically at the lower end of the patch and sealingly arranged with the upper end of the upper patch truncated cone with an angle of each facing towards each other of the conical surface 10-40 °, wherein the base diameter of which is smaller in magnitude than the difference of the inner diameter of the borehole wall and double the wall thickness of the patch. The truncated cone and the upper truncated cone are hermetically inserted into the patch, while the upper truncated cone is provided with a central internal left thread. The landing tool is made in the form of an sub and a hollow rod, interconnected by a key connection. The hollow stem is equipped with an external annular protrusion and a check valve at the bottom, as well as 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 sub is equipped with a connecting thread at the top, and a truncated cone is placed on the lower end of the hollow rod and is pressed from below by its outer annular protrusion. The proposed device has a simple design, and therefore, it is cheap to manufacture, and the expansion of its functionality is associated with the possibility of the device in an open wellbore. 1 ill. for 1 liter

Description

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, Е21В 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, ЕВВ 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 located, and in the tail - the shoe, and the check valve, while the shoe is made in the form of inserts forming a non-circular bore, and elements of a screw pair placed therein, one of which has an outer surface with a mating non-circular cross section, while the anchor assembly is equipped with a cone-wedge punch installed with possible Stu interacting with another screw pair member of the shoe.

Недостатками данного устройства являются высокая себестоимость профильной трубы (в 4-10 раз в зависимости от количества продольных профилей выше чем себестоимость обычной круглой трубы), что особенно ощутимо при необходимости перекрытия больших по протяженности интервалов скважины, большое количество деталей сложной конструкции в якорном узле и конусно-клиновом пуансоне, что увеличивает стоимость оборудования и снижает надежность.The disadvantages of this device are the high cost of the profile pipe (4-10 times depending on the number of longitudinal profiles higher than the cost of a regular round pipe), which is especially noticeable when you need to overlap long intervals of the well, a large number of parts of complex design in the anchor assembly and conically - Wedge punch, which increases the cost of equipment and reduces reliability.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для герметизации обсадной колонны» (патент RU №2236550, Е21В 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, ЕВВ 29/10, publ. In bull. No. 26 from 09/20/2004), including a plaster in the form of a metal pipe, hydraulic the landing tool and the 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 indricheskih grooves formed therein, are arranged elastic seals, the outer surface of which is made not larger than the transverse dimensions of the patch, and the hydraulic setting tool is provided with a hydraulic anchor.

Недостатками данной конструкции является большое количество сложных сопрягаемых деталей, ведущих к удорожанию и снижению надежности всей конструкции, и невозможность работы в открытом стволе скважины в виду низкой эффективности в нем гидравлического якоря.The disadvantages of this design are the large number of complex mating parts, leading to higher prices and lower reliability of the entire structure, and the inability to work in an open wellbore due to the low efficiency of the hydraulic armature in it.

Технической задачей предлагаемой полезной модели являются упрощение и удешевление конструкции, а также расширение функциональности за счет возможности работы в открытом стволе скважины.The technical task of the proposed utility model is to simplify and reduce the cost of the design, as well as expanding functionality due to the possibility of working in an open wellbore.

Техническая задача решается устройством для герметизации стенок скважины, включающим пластырь в виде гладкого металлического патрубка с эластичными уплотнителями на концах, размещенных в наружных цилиндрических канавках, посадочный инструмент, якорь и расширяющую оправку, снабженную расположенным в нижнем конце пластыря усеченным конусом с углом конической поверхности 10-40°, диаметр основания которого меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра стенок скважины и удвоенной толщины стенки пластыря.The technical problem is solved by a device for sealing the walls of the well, including a patch in the form of a smooth metal pipe with elastic seals at the ends located in the outer cylindrical grooves, a landing tool, an anchor and an expanding mandrel equipped with a truncated cone located at the lower end of the patch with an angle of 10- 40 °, the diameter of the base of which is smaller in size than the difference between the internal diameter of the borehole walls and the doubled wall thickness of the patch.

Новым является то, что якорь расположен в верхней части пластыря и выполнен в виде продольногофрированного парубка с наружным диаметром при расправлении гофр не менее внутреннего диаметра скважины в интервале установки, а расширяющая оправка дополнительно снабжена расположенным в верхнем конце пластыря верхним усеченным конусом с углом конической поверхности 10-40°, диаметр основания которого меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра стенок скважины и удвоенной толщины стенки пластыря, причем усеченный конус и верхний усеченный конус герметично вставлены в пластырь, при этом верхний усеченный конус снабжен центральной внутренней левой резьбой, причем посадочный инструмент выполнен в виде переводника и полого штока, связанных между собой шпоночным соединением, при этом полый шток оснащен наружным кольцевым выступом и обратным клапаном внизу, а также радиальными отверстиями в верхней части, от которых вверх по наружной поверхности выполнена резьба, взаимодействующая с центральной внутренней левой резьбой верхнего усеченного конуса, при этом переводник снабжен присоединительной резьбой вверху, а усеченный конус размещен на нижнем конце полого штока и поджат снизу его наружным кольцевым выступом.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 inner diameter of the well in the installation interval, and the expanding mandrel is additionally equipped with an upper truncated cone at the upper end of the patch 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 borehole walls and the doubled wall thickness of the patch, 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-hand thread, and the landing tool is made in the form of a sub and a hollow rod connected by a key connection, while the hollow rod is equipped with an external annular protrusion and a check valve at the bottom, as well as 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, while the sub Abzhen with a connecting thread at the top, and a truncated cone is placed on the lower end of the hollow rod and is pressed from below by its outer annular protrusion.

На фигуре изображено устройство в транспортном положении.The figure shows the device in the transport position.

Устройство для герметизации стенок скважины 1 включает пластырь 2 в виде гладкого металлического патрубка с эластичными уплотнителями 3 и 4 на концах, размещенных в соответствующих наружных цилиндрических канавках 5 и 6, посадочный инструмент 7, якорь 8, расположенный в верхней части пластыря 2 и выполненный в виде продольногофрированного парубка с наружным диаметром при расправлении гофр не менее внутреннего диаметра скважины 1 в интервале установки, и расширяющую оправку, состоящую из расположенного герметично в нижнем конце пластыря 2 усеченного конуса 9 и 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 when straightening the corrugations of at least the inner diameter of the well 1 in the installation interval, and an expanding mandrel consisting of a 2 baked cone 9 and

расположенного герметично с верхнем конце пластыря 2 верхнего усеченного конуса 10 с углом каждой обращенной навстречу друг другу конической поверхности 10-40°, причем диаметр оснований которых меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра стенки скважины 1 и удвоенной толщины стенки пластыря 2.located tightly with 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 °, the diameter of the bases of which is smaller in magnitude than the difference between the inner diameter of the borehole wall 1 and the doubled wall thickness of the patch 2.

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.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.

Посадочный инструмент 7 выполнен в виде переводника 12 и полого штока 13, связанных между собой шпоночным соединением 14, состоящим из шпоночного паза 15, выполненного на наружной поверхности переводника 12 и шпонки 16.The landing tool 7 is made in the form of a sub 12 and a hollow rod 13, interconnected by a key connection 14, consisting of a keyway 15 made on the outer surface of the sub 12 and the key 16.

Полый шток 13 оснащен наружным кольцевым выступом 17 и обратным клапаном 18 внизу, а также радиальными отверстиями 19 в верхней части, от которых вверх по наружной поверхности выполнена резьба 20, взаимодействующая с центральной внутренней левой резьбой 11 верхнего усеченного конуса 10.The hollow rod 13 is equipped with an external annular protrusion 17 and a check valve 18 at the bottom, as well as radial holes 19 in the upper part, from which a thread 20 is made upwardly interacting with the central internal left thread 11 of the upper truncated cone 10.

Переводник 12 снабжен присоединительной резьбой 21 вверху, а усеченный конус 9 размещен на нижнем конце полого штока 13 и поджат снизу его наружным кольцевым выступом 17.The sub 12 is equipped with a connecting thread 21 at the top, and a truncated cone 9 is placed on the lower end of the hollow rod 13 and is pressed from below by its outer annular protrusion 17.

Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными кольцами 22; 23; 24.Unauthorized fluid flows are eliminated by o-rings 22; 23; 24.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство в сборе присоединяют при помощи присоединительной резьбы 21 переводника 12 посадочного инструмента 7 снизу к колонне труб 25 и спускают в скважину 1 до интервала установки. При этом колонна труб 25 через обратный клапан 18 и полый шток 13 с переводником 12 посадочного инструмента 7 заполняется скважинной жидкостью. После чего в колонне труб 25 создают избыточное давление, при этом обратный клапан 18 закрывается, а давление передается через радиальные отверстия 19 полого штока 13 посадочного инструмента 7 во внутреннюю полость пластыря 2. В результате, того, что в концы пластыря 2 герметично вставлены усеченные конусы 9 и 10 с уплотнительными кольцами 22 и 23, избыточное давление выправляет продольные гофры патрубка якоря 8, плотно и надежно прижимая его к стенкам скважины 1. Далее давление сбрасывают и придают колонне труб 25 правое вращение (по часовой стрелке), исключающее отворот колонны труб 25.The complete assembly is connected using the connecting thread 21 of the sub 12 of the planting tool 7 from the bottom to the pipe string 25 and lowered into the well 1 to the installation interval. In this case, the pipe string 25 through the check valve 18 and the hollow rod 13 with the sub 12 of the planting tool 7 is filled with well fluid. After that, overpressure is created in the pipe string 25, while the check valve 18 is closed, and pressure is transmitted through the radial holes 19 of the hollow stem 13 of the planting tool 7 into the internal cavity of the patch 2. As a result, truncated cones are tightly inserted into the ends of the patch 2 9 and 10 with O-rings 22 and 23, overpressure straightens the longitudinal corrugations of the armature pipe 8, tightly and reliably pressing it against the walls of the borehole 1. Next, the pressure is released and the pipe string 25 is rotated clockwise (clockwise), excluding lapel pipe string 25.

Вращение от колонны труб 25 через переводник 12 посадочного инструмента 7 посредством шпоночного соединения 14, поскольку шпонка 16 одной стороной жестко соединена с полым штоком 13, а с противоположной стороны вставлена в шпоночный паз 15 Rotation from the pipe string 25 through the sub 12 of the landing tool 7 by means of a key connection 14, since the key 16 is rigidly connected to the hollow stem 13 on one side and inserted into the key groove 15 on the opposite side

переводника 12, передается к полому штоку 13 посадочного инструмента 7, который также как и колонна труб 25 вращается вправо. При этом вставленный в пластырь 2 и зафиксированный от поворота верхний усеченный конус 10 благодаря взаимодействию своей центральной внутренней левой резьбой 11 с резьбой 20, выполненной в верхней части полого штока 13 посадочного инструмента 7 опускается вниз, расширяя пластырь 2 сверху вниз до полного и плотного прижатия к стенкам скважины 1. Одновременно с этим усеченный конус 9 благодаря тому, что он уперт снизу в наружный кольцевой выступ 17 полого штока 13 посадочного инструмента 7 поднимается снизу вверх, расширяя пластырь 2 снизу до полного и плотного прижатия к стенкам скважины 1.sub 12, is transmitted to the hollow stem 13 of the landing tool 7, which, like the pipe string 25, rotates to the right. At the same time, the upper truncated cone 10 inserted into the patch 2 and fixed from rotation due to the interaction of its central internal left thread 11 with the thread 20 made in the upper part of the hollow rod 13 of the landing tool 7 is lowered, expanding the patch 2 from top to bottom until it is fully and firmly pressed against the walls of the well 1. At the same time, the truncated cone 9, due to the fact that it is supported from below in the outer annular protrusion 17 of the hollow rod 13 of the landing tool 7, rises from the bottom up, expanding the patch 2 from the bottom to fully th and tight pressing to 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 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 25), то есть завершения расширения пластыря 2, колону труб 25 нагружают и приподнимают для проверки полного освобождения устройства.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 of the well 1, reliably sealing the bottom and top of the well walls 1 located under the plaster 2. After the truncated cones 9 and 10 get into the area of the pre-expanded longitudinally corrugated pipe of the armature 8 (the reduction in the load spent on turning the pipe string 25 is determined), that is, the completion of the expansion of the patch 2 is completed, the pipe string 25 is loaded and raised to check for full th free device.

После чего устройство свободно извлекают, так как диаметр оснований усеченных конусов 9 и 10 меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра стенки скважины 1 и удвоенной толщины стенки пластыря 2.After that, the device is freely removed, since the diameter of the bases of the truncated cones 9 and 10 is smaller in magnitude than the difference between the inner diameter of the borehole wall 1 and the doubled wall thickness of the patch 2.

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

Claims

A device for sealing the walls of the well, including a patch in the form of a smooth metal pipe with elastic seals at the ends located in the outer cylindrical grooves, a landing tool, an anchor and an expanding mandrel equipped with a truncated cone located at the lower end of the patch with a tapered surface angle of 10-40 °, the diameter of the base of which is smaller in magnitude than the difference between the internal diameter of the borehole walls and the doubled wall thickness of the patch, characterized in that the anchor is located in the upper part of the pl It is made in the form of a longitudinal corrugated nozzle with an outer diameter when the corrugation is straightened not less than the inner diameter of the well in the installation interval, and the expanding mandrel is additionally equipped with an upper truncated cone located at the upper end of the patch with a conical surface angle of 10-40 °, the base diameter of which is smaller magnitude 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 truncated cone is provided with a central internal left-hand thread, and the landing tool is made in the form of a sub and a hollow stem connected by a key connection, while the hollow stem is equipped with an external annular protrusion and a check valve at the bottom, as well as radial holes in the upper part, from which up on the outer surface, a thread is made that interacts with the central internal left thread of the upper truncated cone, while the sub is equipped with a connecting thread at the top, and the truncated con The whisker is placed on the lower end of the hollow rod and is pressed from below by its outer annular protrusion.