RU96604U1

RU96604U1 - Casing Cementing Device

Info

Publication number: RU96604U1
Application number: RU2009143372/22U
Authority: RU
Inventors: Ильнар Расимович Асфандияров; Расим Талгатович Асфандияров; Раушан Шамильевич Ишбулатов; Ильшат Расимович Асфандияров
Original assignee: Ильнар Расимович Асфандияров
Priority date: 2009-11-23
Filing date: 2009-11-23
Publication date: 2010-08-10

Abstract

Устройство для цементирования обсадных колонн, включающее опорную втулку, выполненную конусной, разделительную пробку, включающую эластичную манжету, уплотнительные элементы, фиксатор, «стоп-кольцо» с посадочным седлом, отличающееся тем, что оно содержит цельнорезиновую пробку с эластичными манжетами и заштифтованным в ее передней части дюралюминевым наконечником, имеющим в верхней части коническую опорную поверхность под посадочное седло уплотнения на участке меньшего диаметра, уплотнительные кольца и разрезное стопорное кольцо, подпружиненное, например, резиновым кольцом, входящим в цилиндрическую проточку под углом в своей донной части, причем в нижней части «стоп-кольца» имеется цилиндрическая проточка под разрезное стопорное кольцо. A device for cementing casing strings, including a support sleeve made of a cone, a separation tube, including an elastic cuff, sealing elements, a retainer, a “stop ring” with a seat ring, characterized in that it contains a rubberized cork with elastic cuffs and a pin in its front parts duralumin tip having in the upper part a conical abutment surface under the seat seal seat in the area of a smaller diameter, o-rings and a split retaining ring, p spring-loaded, for example, with a rubber ring entering the cylindrical groove at an angle in its bottom, and in the lower part of the “stop ring” there is a cylindrical groove for a split retaining ring.

Description

Настоящее решение относится к бурению скважин а именно к устройствам для цементирования обсадных колоннThe present solution relates to well drilling, namely, casing cementing devices.

Известно устройство для цементирования скважин [1], включающее полый корпус с установленными на нем уплотнительными манжетами, сердечник, размещенный внутри корпуса с возможностью осевого перемещения, опорным диском и уплотнительными манжетами, при этом механизм фиксации установлен в верхней части корпуса и выполнен в виде подпружиненных стержней, установленных в обойме с возможностью рационального перемещения и конического упора, установленного на сердечнике с возможностью взаимодействия с подпружиненными стержнями, причем, меньшее основание конускеого упора обращено к вехней части устройства, а периферийные торцы стержней выполнены со скосом, направленным вниз и к оси устройства.A device for cementing wells [1] is known, including a hollow body with sealing cuffs installed on it, a core placed inside the body with axial movement, a support disk and sealing cuffs, while the locking mechanism is installed in the upper part of the body and is made in the form of spring-loaded rods installed in the holder with the possibility of rational movement and conical emphasis mounted on the core with the ability to interact with spring-loaded rods, moreover, less base konuskeogo abutment facing the upper side of the device, and the peripheral ends of the rods are made with a bevel directed downward and to the device axis.

Известно устройство для цементирования обсадных колонн [2] включающее корпус с установленным в нам «стоп-кольцом», выполненным с верхним посадочным седлом, разделительную пробку и фиксационный якорь в виде разрезной пружинной цанги. Оно снабжено упором, установленным под стоп-кольцом, на котором с возможностью осевого перемещения установлена разрезная пружинная цанга, выполненная с клиновыми элементами в верхней ее части, а стоп-кольцо в нижней части выполнено с дополнительным посадочным седлом под клиновые элементы разрезной пружинной цанги, причем, внутренняя поверхность клиновых элементов и наружная поверхность разделительной пробки, взаимодействующей с клиновыи элементами выполнены с резьбой.A device for cementing casing strings [2] is known, which includes a body with a “stop ring” installed in it, made with an upper landing seat, a dividing plug and a fixing anchor in the form of a split spring collet. It is equipped with an emphasis mounted under the stop ring, on which axially movable mounted split spring collet made with wedge elements in its upper part, and the stop ring in the lower part is made with an additional seat for wedge elements of split spring collet, and , the inner surface of the wedge elements and the outer surface of the separation tube interacting with the wedge elements are threaded.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство [3], содержащее разделительную пробку, включающую эластичную манжету, установленную на участке сердечника с меньшим диаметром и уплотнительные элементы на Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство [3], содержащее разделительную пробку, включающую эластичную манжету, установленную на участке сердечника с меньшим диаметром и уплотнительные элементы на участке сердечника с большим диаметром и фиксатор, размещенный на опорной втулке, причем наружный диаметр уплотнительных элементов выбран под меньший внутренний диаметр «стоп»-кольца с посадочным седлом сверху и уступом, соединенного с корпусом, и установленных в составе обсадной колонны.Closest to the technical nature of the proposed device is [3], containing a separation tube, including an elastic cuff mounted on a portion of the core with a smaller diameter and sealing elements to the Closest to the technical nature of the proposed device [3], containing a separation tube, including an elastic cuff installed on a section of a core with a smaller diameter and sealing elements on a section of a core with a larger diameter and a latch located on a support tulkus, wherein the outer diameter of the sealing elements is selected by a smaller inner diameter "stop" -rings with a mounting seat at the top and the ledge coupled with the housing and installed as a part of the casing.

Существенным недостатком устройства является сложность конструкции из-за наличия большого количества деталей, в том числе массивного чугунного «стоп-кольца». Последнее занимает в устройстве большой объем, и при необходимости углубления скважины, ее приходится разбуривать в течении большого промежутка времени (для сравнения дюралюминий разбуривается в 5-6 раз быстрее по времени, чем чугун). Применение в подобного рода устройствах стальных узлов и деталей наподобие разрезных пружинных колец и т.д., также не желательно, поскольку могут привести к заклиниванию бурильного инструмента. Тем более, что согласно руководящих документов (РД), в любой оснастке, расположенной во внутренней части обсадной колонны не разрешается применение узлов и деталей изготовленных из стали.A significant drawback of the device is the design complexity due to the presence of a large number of parts, including a massive cast-iron “stop ring”. The latter takes up a large volume in the device, and if necessary, deepen the well, it has to be drilled for a long period of time (for comparison, duralumin is drilled 5-6 times faster in time than cast iron). The use of steel units and parts like split spring rings, etc., in such devices is also not desirable, since they can lead to jamming of the drilling tool. Moreover, according to the guidelines (RD), the use of components and parts made of steel is not allowed in any equipment located in the inner part of the casing string.

Задачей полезной модели является создание устройства более простой конструкции, обеспечивающей надежную фиксацию разъединительной пробки в зоне «стоп-кольца» и безаварийное и менее энергоемкое по времени разбуривания внутри обсадной колонны.The objective of the utility model is to create a device with a simpler design that provides reliable fixation of the disconnect plug in the “stop ring” zone and trouble-free and less energy-intensive drilling time inside the casing.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, содержащим цельнорезиновую пробку с эластичными манжетами и заштифтованным к ней в ее передней части дюралюминиевым наконечником, имеющим в верхней части коническую опорную поверхность, на участке меньшего диаметра уплотнительные кольца и разрезное стопорное кольцо «подпружиненное» эластичным (например резиновым) кольцом, установленным в канавке, расточенной под определенным углом в своей донной части, причем в нижней части «стоп»-кольца установленного в патрубке имеется цилиндрическая проточка под разрезное кольцо, а верхняя часть «стоп»-кольца имеет коническую опорную поверхность под посадочное седло, расположенное в верхней части наконечника.This problem is solved by the proposed device, containing an all-rubber stopper with elastic cuffs and pinned to it in its front by a duralumin tip having a conical abutment surface in the upper part, o-rings and a spring-loaded split ring (spring-loaded) with an elastic (eg rubber) ring installed in the groove, bored at a certain angle in its bottom, and in the lower part of the “stop” ring installed in the pipe there are cylinders A groove is made for a split ring, and the upper part of the “stop” ring has a conical abutment surface for a landing seat located in the upper part of the tip.

Новым является то, что наконечник в передней своей части имеет разрезное стопорное кольцо, размещенное в канавке и подпружиненное эластичным кольцом, установленным в углублении, расточенном под определенным углом в донной части данной цилиндрической канавки, а «стоп»-кольцо в нижней своей части имеет проточку под стопорное кольцо, при этом все узлы и детали размещенные внутри патрубка, включая стопорное кольцо, изготовлены из легкоразбуриваемого материала - дюралюминия.What is new is that the tip in its front part has a split retaining ring located in the groove and spring-loaded with an elastic ring installed in a recess bored at a certain angle in the bottom of this cylindrical groove, and the “stop” ring in its lower part has a groove under the retaining ring, while all the nodes and parts placed inside the nozzle, including the retaining ring, are made of easily drilled material - duralumin.

Исполнение фиксирующего узла устройства, в виде «подпружиненного» в канавке специальной конструкции стопорного кольца, позволяет беспрепятственно войти наконечнику пробки в посадочное седло «стоп»-кольца и зафиксироваться в нем с равномерным расположением стопорного кольца в ее цилиндрической проточке.The design of the locking unit of the device, in the form of a “spring-loaded” snap ring in the special design, allows the stopper tip to freely enter the stop seat of the “stop” ring and locks in it with a uniform arrangement of the snap ring in its cylindrical groove.

Были проведены специальные стендовые испытания предлагаемой конструкции устройства при равномерном расположении стопорного кольца в цилиндрической проточке «стоп»-кольца и неравномерном (одностороннем) его расположении.Special bench tests were carried out of the proposed device design with a uniform arrangement of the retaining ring in the cylindrical groove of the “stop” ring and its uneven (one-sided) arrangement.

При первой серии испытаний с равномерным расположением «стоп-кольца» при давлении в 28 МПа действующим со стороны передней части наконечника при 3-х испытаниях разрушения стопорного кольца не произошло. При одностороннем «неравномерном» расположении, так же при 3-х испытаниях, разрушение стопорного кольца произошло в среднем при 22,0-22,5 МПа, т.е. примерно при нагрузках на 22% ниже, чем при первой серии испытаний.In the first series of tests with a uniform arrangement of the “stop ring” at a pressure of 28 MPa acting from the front of the tip during 3 trials, the snap ring was not destroyed. With a one-sided “uneven” arrangement, also during 3 trials, the snap ring destruction occurred on average at 22.0-22.5 MPa, i.e. at approximately 22% lower loads than the first series of tests.

На Фиг.1 представлено устройство для цементирования обсадной колонны (продольный разрез)Figure 1 shows a device for cementing a casing string (longitudinal section)

Оно состоит из цельнорезиновой разделительной пробки 1 с эластичными манжетами. В передней части пробки закреплен дюралюминиевым штифтом 2 наконечник 3. В верхней части наконечник имеет коническую опорную поверхность (на фигуре не показано), а на участке меньшего диаметра в передней части наконечника размещены уплотнительные кольца 4 и разрезное стопорное кольцо 5 «подпружиненное» упругим элементом (например резиновым кольцом).It consists of an all-rubber dividing plug 1 with elastic cuffs. Tip 3 is fastened in the front of the plug with a dural pin 2. The tip has a conical abutment surface (not shown in the figure) in the upper part, and O-rings 4 and a split retaining ring 5 are "spring loaded" with an elastic element ( e.g. rubber ring).

Разделительная пробка используется в комплекте со «стоп»-кольцом 7, имеющим сверху посадочное седло (на фигуре не показано), уплотнения 4, проточку 8 фиксированного расчетного диаметра и соединенным на резьбе с патрубком 9. Для центричного размещения упругого элемента, цилиндрическая проточка 8 под стопорное кольцо в донной своей части расточена под определенным углом.The separation plug is used in conjunction with a “stop” ring 7, having a seat saddle on top (not shown in the figure), seals 4, a groove 8 of a fixed design diameter and connected to a pipe 9. For centric placement of the elastic element, a cylindrical groove 8 under the retaining ring in its bottom part is bored at a certain angle.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

Обсадную колонну с башмаком (на фигуре не показаны), в составе которой установлены патрубок 9 со «стоп»-кольцом 7 спускают в скважину на расчетную глубину и производят цементирование с применением обычной технологии. При окончании цементирования наконечник 3 пробки 1 садится на «стоп»-кольцо 7. При этом коническая опорная поверхность пробки и посадочное седло «стоп»-кольца соприкасаются, а уплотнительные элементы 4 наконечника пробки входят во внутрь посадочного седла «стоп»-кольца и плотно прижимаются к ее поверхности. Разрезное стопорное кольцо 5 входит в цилиндрическую проточку 8, равномерно и соостно размещаясь в ней, фиксирует наконечник 3 пробки 1 в «стоп»-кольце 7.A casing with a shoe (not shown in the figure), which includes a pipe 9 with a stop-ring 7, is lowered into the well to the calculated depth and cemented using conventional technology. At the end of cementing, the tip 3 of the stopper 1 sits on the “stop” ring 7. In this case, the conical bearing surface of the stopper and the seat ring of the “stop” ring are in contact, and the sealing elements 4 of the tip of the stopper are inserted into the seat of the stop ring and tightly pressed to its surface. The split retaining ring 5 enters the cylindrical groove 8, evenly and coostally placed in it, fixes the tip 3 of the plug 1 in the “stop” ring 7.

При снятии давления в цементировочной головке (на фигуре не показано), давление столба цементного раствора в затрубном пространстве, действуя на наконечник 3, стремится вывести ее из контакта со «стоп»-кольцом 7. При этом стопорное кольцо 5, незначительно перемещаясь в осевом направлении и взаимодействуя с внутренней плоскостью цилиндрической проточки «стоп»-кольца 8, надежно удерживает разделительную пробку 1 с наконечником 3.When relieving pressure in the cementing head (not shown in the figure), the pressure of the column of cement in the annulus, acting on the tip 3, tends to bring it out of contact with the "stop" ring 7. In this case, the retaining ring 5, slightly moving in the axial direction and interacting with the inner plane of the cylindrical grooves of the “stop” ring 8, reliably holds the separation tube 1 with the tip 3.

Предложенное устройство имеет предельно простую конструкцию, не имеет узлов и деталей, изготовленных из стали и чугуна, что существенно снижает затраты времени и исключает возможность возникновения аварийной ситуации при разбуривании.The proposed device has an extremely simple design, does not have nodes and parts made of steel and cast iron, which significantly reduces the time spent and eliminates the possibility of an emergency when drilling.

Использованная информацияInformation used

1. Аналог. А.С. №1079824, МКИ Е32В 33/16, 1984.1. The analogue. A.S. No. 1079824, MKI E32B 33/16, 1984.

2. Прототип. Полезная модель №2002115472, МКИ Е21В 33/16.2. The prototype. Utility model No. 2002115472, MKI E21B 33/16.

Claims

A device for cementing casing strings, including a support sleeve made of a cone, a separation tube, including an elastic cuff, sealing elements, a retainer, a “stop ring” with a seat ring, characterized in that it contains an all-rubber stopper with elastic cuffs and a pin in its front parts duralumin tip having in the upper part a conical abutment surface under the seat seal seat in the area of a smaller diameter, o-rings and a split retaining ring, p spring-loaded, for example, with a rubber ring entering the cylindrical groove at an angle in its bottom, and in the lower part of the “stop ring” there is a cylindrical groove for a split retaining ring.