RU73383U1

RU73383U1 - COUPLING FOR STAGE CEMENTING OF WELLS

Info

Publication number: RU73383U1
Application number: RU2007148312/22U
Authority: RU
Inventors: Алексей Евстафьевич Нижник; Сергей Александрович Рябоконь; Виктор Петрович Кемкин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Бурение"
Priority date: 2007-12-24
Filing date: 2007-12-24
Publication date: 2008-05-20

Abstract

Полезная модель относится к технологическому оборудованию, применяемому при креплении нефтяных и газовых скважин, и используется для ступенчатого цементирования скважин.The utility model relates to technological equipment used in the attachment of oil and gas wells, and is used for stepwise cementing of wells.

Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн скважин содержит полый корпус с цементировочными отверстиями и узел перекрытия цементировочных отверстий, при этом снаружи корпуса установлены элементы, образующие с корпусом кольцевые полости гидроцилиндров с поршнями, а в корпусе выполнены радиальные отверстия для подвода в них управляющего давления жидкости. Внутри корпуса установлено посадочное седло для продавочной пробки. На концах корпуса имеются присоединительные резьбы заданного профиля.The coupling for step-wise cementing of casing strings of wells includes a hollow body with cementing holes and a unit for overlapping cementing holes, while outside the body there are elements that form annular cavities of hydraulic cylinders with pistons with the body, and radial holes are made in the body for supplying control fluid pressure to them. Inside the body, a seat saddle for the cork plug is installed. At the ends of the housing there are connecting threads of a given profile.

Новым в устройстве является то, что узел перекрытия цементировочных отверстий включает в себя втулку, установленную внутри корпуса с возможностью осевого перемещения. Посадочное седло для продавочной пробки закреплено во втулке, а поршни гидроцилиндров выполнены с возможностью взаимодействия друг с другом и с фиксатором положения, при котором один из поршней перекрывает цементировочные отверстия снаружи корпуса.New in the device is that the site of overlapping cementing holes includes a sleeve mounted inside the housing with the possibility of axial movement. The landing seat for the squeezing plug is fixed in the sleeve, and the pistons of the hydraulic cylinders are arranged to interact with each other and with a position lock, in which one of the pistons overlaps the cementing holes outside the housing.

Таким образом, цементировочные отверстия внутри корпуса закрыты втулкой, а снаружи - поршнем. Поршень удерживается от перемещения фиксирующим кольцом, которое входит в контакт с проточками, выполненными на корпусе.Thus, the cementing holes inside the housing are closed by a sleeve, and outside by a piston. The piston is kept from moving by a locking ring that comes into contact with grooves made on the housing.

Description

Известно устройство для ступенчатого цементирования МСЦ-1, состоящее из корпуса, обоймы, верхней и нижней втулок и цементировочных отверстий (Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению. Том 1. М., Недра. 1985, 407 с.).A device for step cementing MSC-1 is known, consisting of a housing, holder, upper and lower bushings and cementing holes (Bulatov A.I., Avetisov A.G. Handbook of a drilling engineer. Volume 1. M., Nedra. 1985, 407 from.).

Недостатком устройства применительно к условиям ступенчатого цементирования скважин является сложность управления приводом открытия и закрытия цементировочных отверстий, особенно в наклонных скважинах.The disadvantage of the device in relation to the conditions of stepwise cementing of wells is the difficulty of controlling the opening and closing of cementing holes, especially in deviated wells.

Известна муфта для ступенчатого цементирования скважин, содержащая полый корпус с цементировочными отверстиями. На корпусе размещена дифференциальная втулка для перекрытия цементировочных отверстий. Снаружи корпуса установлены верхняя и нижняя крышки, образующие с корпусом кольцевые полости. В корпусе выше и ниже втулки выполнены радиальные отверстия для подвода к ней из обсадной колонны управляющего давления жидкости. В корпусе установлено посадочное седло для продавочных пробок, закрепленное в проходном канале муфты срезными винтами. На концах корпуса имеются присоединительные резьбы заданного профиля (см. Абубакиров В.Ф. и др. Буровое оборудование: Справочник: В 2-х т.Т.2. Буровой инструмент. - М.: ОАО «Издательство «Недра», 2003. - с.239-241.).Known coupling for step cementing wells containing a hollow body with cementing holes. A differential sleeve is placed on the body to cover the cementing holes. Outside the casing, upper and lower covers are installed, which form annular cavities with the casing. Radial openings are made in the housing above and below the sleeve for supplying fluid control pressure to the casing from it. The housing has a seating seat for squeezing plugs, fixed in the passage channel of the coupling with shear screws. At the ends of the body there are connecting threads of a given profile (see Abubakirov V.F. et al. Drilling equipment: Reference: In 2 vols. T. 2. Drilling tool. - M.: Nedra Publishing House OJSC, 2003. - p. 239-241.).

Недостатком описанного устройства является ненадежность конструкции узла закрытия цементировочных отверстий и, следовательно, ухудшение качества цементирования скважин.The disadvantage of the described device is the unreliability of the design of the site of closure of the cementing holes and, therefore, the deterioration of the quality of cementing wells.

Заявленное устройство решает задачу повышения надежности узла перекрытия цементировочных отверстий и повышения качества цементирования.The claimed device solves the problem of improving the reliability of the site of overlapping cement holes and improve the quality of cementing.

Поставленная задача решается тем, что муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн скважин содержит полый корпус с цементировочными отверстиями и узел перекрытия цементировочных отверстий, при этом снаружи корпуса установлены элементы, образующие с корпусом кольцевые полости гидроцилиндров с поршнями, а в корпусе выполнены радиальные отверстия для подвода в них управляющего давления The problem is solved in that the coupling for step-wise cementing of casing strings of wells includes a hollow body with cementing holes and a unit for overlapping cementing holes, while on the outside of the body there are elements that form annular cavities of hydraulic cylinders with pistons with the body, and radial holes for supplying control pressure

жидкости. Внутри корпуса установлено посадочное седло для продавочной пробки. На концах корпуса имеются присоединительные резьбы заданного профиля.liquids. Inside the body, a seat saddle for the cork plug is installed. At the ends of the housing there are connecting threads of a given profile.

На представленном чертеже изображен общий вид устройства. Устройство состоит из полого корпуса 1, внутри которого установлены верхняя втулка 2 и нижняя втулка 3. В теле корпуса 1 выполнены радиальные цементировочные отверстия 4. Корпус 1 установлен в муфтовом 5 и ниппельном 6 переводниках, которые образуют с наружной поверхностью корпуса 1 кольцевые полости гидроцилиндров, в которых установлены верхний 7 и нижний 8 кольцевые поршни. В корпусе 1 выполнены радиальные отверстия 9 и 10, сообщающие проходной канал муфты с кольцевыми полостями гидроцилиндров с поршнями 7 и 8. В нижнем поршне 8 выполнены радиальные отверстия 11, совмещаемые с цементировочными отверстиями 4. В нижней втулке 3 закреплено посадочное седло 12 для запорного элемента (шара) 13, а в верхней втулке 2 закреплено посадочное седло 14 для продавочной пробки 15 второй ступени. На верхнем поршне 7 установлено фиксирующее кольцо 16, а на корпусе 1 выполнены проточки 17 под фиксирующее кольцо 16. Поршни 7 и 8 и втулки 2 и 3 зафиксированы на корпусе калиброванными штифтами 18, рассчитанными на заданное давление срезки. Муфта оснащена специальной продавочной пробкой 19 первой ступени.The drawing shows a General view of the device. The device consists of a hollow body 1, inside of which an upper sleeve 2 and a lower sleeve 3 are installed. Radial cementing holes 4 are made in the body of the body 1. The body 1 is installed in a sleeve 5 and a nipple 6 sub, which form annular cavities of the hydraulic cylinders with the outer surface of the body 1, in which the upper 7 and lower 8 ring pistons are installed. In the housing 1 there are made radial holes 9 and 10, communicating the bore of the coupling with the annular cavities of the hydraulic cylinders with pistons 7 and 8. In the lower piston 8 there are made radial holes 11, compatible with the cementing holes 4. In the lower sleeve 3, a seat saddle 12 for the locking element is fixed (ball) 13, and in the upper sleeve 2 is fixed landing seat 14 for squeezing plug 15 of the second stage. A fixing ring 16 is installed on the upper piston 7, and grooves 17 are made under the fixing ring 16 on the housing 1. The pistons 7 and 8 and the bushings 2 and 3 are fixed on the housing with calibrated pins 18 designed for a given shear pressure. The coupling is equipped with a special cork stopper 19 of the first stage.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

После спуска устройства в составе компоновки эксплуатационной колонны и установки его в заданном интервале скважины, последнюю промывают и закачивают в скважину расчетные порции технологических жидкостей (буферной, порции цемента первой ступени). Опускают в колонну специальную продавочную пробку 19 первой ступени, которая, проходя через устройство, сдвигает нижнюю втулку 3 и открывает доступ к отверстиям 10 гидропривода поршня 8. Поскольку по окончании продавки порции цемента первой ступени продавочная пробка 19 садится на седло обратного клапана или «стоп-кольцо» (на чертеже не показаны), установленное над ним, давление в колонне начинает подниматься и через отверстия 10 гидравлического привода воздействует на поршень 8, который при заданном давлении, срезая калиброванные After the device is lowered as part of the production casing layout and its installation in a predetermined interval of the well, the latter is washed and the calculated portions of process fluids (buffer, portions of cement of the first stage) are pumped into the well and pumped. A special squeezing plug 19 of the first stage is lowered into the column, which, passing through the device, shifts the lower sleeve 3 and opens access to the holes 10 of the hydraulic actuator of the piston 8. Since, at the end of the squeezing of a portion of cement of the first stage, the squeezing plug 19 sits on the non-return valve seat or “stop ring "(not shown in the drawing) installed above it, the pressure in the column begins to rise and through the holes 10 of the hydraulic actuator acts on the piston 8, which at a given pressure, cutting calibrated

штифты 18, перемещается вверх по корпусу 1 устройства. Радиальные отверстия 11 поршня 8 и цементировочные отверстия 4 корпуса 1 совмещаются, в скважине восстанавливается циркуляция и начинается процесс замещения цементного раствора технологической жидкостью, обеспечивающей вымыв цемента первой ступени, поднятого выше цементировочных отверстий 4 устройства. По окончании промывки скважины и выдержки заданного времени ОЗЦ, приступают к цементированию второй ступени. С целью исключения попадания цементного раствора ниже муфты, в колонну опускают запорный элемент (шар) 13, который садится на седло 12 и перекрывает ее внутреннюю полость.pins 18, moves up the housing 1 of the device. The radial holes 11 of the piston 8 and the cementing holes 4 of the housing 1 are combined, the circulation is restored in the well and the process of replacing the cement mortar with the process fluid, which ensures the washing out of the cement of the first stage raised above the cementing holes 4 of the device. At the end of the flushing of the well and holding the set time for the OZZ, they begin to cement the second stage. In order to prevent cement mortar from getting below the coupling, a locking element (ball) 13 is lowered into the column, which sits on the seat 12 and overlaps its internal cavity.

После закачки расчетного объема цементного раствора второй ступени, в скважину опускается продавочная пробка 15 второй ступени, которая садится на седло 14 верхней втулки 2 и при избыточном давлении, превышающем рабочее давление в конце продавки, втулка 2, срезая штифты 18, перемещается вниз и закрывает цементировочные отверстия 4 и открывает отверстия 9 гидропривода поршня 7 в корпусе 1. Поршень 7 под воздействием избыточного давления через отверстие 9, перемещаясь вниз, перемещает поршень 8 в исходное положение и закрывает цементировочные отверстия 4 с наружной стороны корпуса 1. Таким образом, цементировочные отверстия 4 внутри корпуса 1 закрыты втулкой 2, а снаружи - поршнем 8. Поршень 7 удерживается от обратного перемещения фиксирующим кольцом 16, которое, входя в контакт с проточками 17, также удерживает поршень 8 в исходном положении. После окончания ОЗЦ, внутрискважинные элементы (резиновые пробки и седла) разбуриваются, а в случае применения специальных пробок продавливаются на забой без разбуривания. Внутренний диаметр ствола скважины в месте установки муфты соответствует номинальному диаметру обсадной колонны.After the calculated volume of cement of the second stage is pumped, the squeezing plug 15 of the second stage is lowered into the well, which sits on the saddle 14 of the upper sleeve 2 and at an excess pressure exceeding the working pressure at the end of the selling, the sleeve 2, cutting off the pins 18, moves down and closes the cementing holes 4 and opens the holes 9 of the hydraulic piston 7 in the housing 1. The piston 7, under the influence of excessive pressure through the hole 9, moving down, moves the piston 8 to its original position and closes the cementing holes A hole 4 on the outside of the housing 1. Thus, the cementing holes 4 inside the housing 1 are closed by a sleeve 2 and outside by a piston 8. The piston 7 is prevented from returning by the locking ring 16, which, when it comes into contact with the grooves 17, also holds the piston 8 in starting position. After the completion of the mud test, the downhole elements (rubber plugs and saddles) are drilled, and if special plugs are used, they are pushed to the bottom without drilling. The internal diameter of the borehole at the installation site of the coupling corresponds to the nominal diameter of the casing string.

Claims

A coupling for step-wise cementing of casing strings of wells, comprising a hollow body with cementing holes and a unit for overlapping cementing holes, while on the outside of the body there are elements forming annular cavities of hydraulic cylinders with pistons with the body, and radial holes are made in the body for supplying control fluid pressure to them, at the same time, a landing seat for the squeezing plug is installed inside the housing, and at the ends of the housing there are connecting threads of a given profile, characterized in that the unit of overlapping of the cementing holes includes a sleeve mounted axially movable inside the housing, the seating seat for the squeezing plug is fixed in the sleeve, and the pistons of the hydraulic cylinders are arranged to interact with each other and with a position lock in which one of the pistons overlaps the cementing holes outside the housing.