SU1752933A1

SU1752933A1 - Borehole stage cementing collar

Info

Publication number: SU1752933A1
Application number: SU904794472A
Authority: SU
Inventors: Валентин Васильевич Еременко; Владимир Михайлович Гагин; Аркадий Ашурович Абрамов; Закир Шакирович Ахмадишин; Алексей Иванович Вдовенко; Вера Васильевна Гагина; Виктор Степанович Тихонов
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам
Priority date: 1990-02-21
Filing date: 1990-02-21
Publication date: 1992-08-07

Abstract

Изобретение относитс к горной промышленности и используетс при строительстве скважин. Цель - повышение надежности работы муйты путем удалени из нее уплотнени после закрыти циркул ционных отверстий . Муфта включает корпус 1, золотниковую втулку 2 и контейнер 3 с циркул ционными отверсти ми соответственно 4-6. Втулка 2 закреплена в корпусе 1 на срезной шпильке 7. Контейнер установлен в золотниковой втулке с помощью сжатых пружинных колец: верхнего 8 и нижнего 9. Кольцевой зазор между втулкой 2 и контейнером 3 герметизирован уплотнени ми: верхним и нижним. Верхнее уплотнение 17 закреплено на контейнере с помощью т г, выполненных в виде гибких нитей, скрепленных в нижней части упруго раст нутым бандажом. Верхнее уплотнение выполнено составным из четного числа клиновидных секторов, так что половина секторов направлена клином вверх, а остальные - клином вниз. Секторы соединены в верхней части гибкими св з ми, скрепленными с упруго раст нутым бандажом непосредственно над верхним торцом секторов, k ил. (Л С х| ел ю ю со САThe invention relates to the mining industry and is used in the construction of wells. The goal is to increase the reliability of the muyta by removing the seal from it after closing the circulation holes. The coupling includes a housing 1, a spool sleeve 2 and a container 3 with circulation holes 4-6, respectively. The sleeve 2 is fixed in the housing 1 on the shear hairpin 7. The container is installed in the spool sleeve by means of compressed spring rings: the upper 8 and lower 9. The annular gap between the sleeve 2 and the container 3 is sealed with seals: upper and lower. The upper seal 17 is fixed on the container with the help of tg, made in the form of flexible threads, fastened in the lower part by an elastically stretched bandage. The upper seal is made of a composite of an even number of wedge-shaped sectors, so that half of the sectors are wedge up and the rest are wedge down. Sectors are connected in the upper part by flexible connections, fastened with an elastically stretched bandage directly above the upper end of the sectors, k silt. (L S x | e yu yu ss CA

Description

Изобретение относитс к бурению скважин, в частности к устройствам дл цементировани в две ступени.The invention relates to the drilling of wells, in particular to devices for cementing in two stages.

Известна муфта дл ступенчатого цементировани обсадных колонн, в которой уплотнительный элемент принудительно утапливаетс (отжимаетс ) в полость между корусом и подвесной заслонкой.A known clutch for stepwise cementing casing, in which the sealing element is forcedly pushed (pressed) into the cavity between the corus and the overhead flap.

Недостатком этой муфты вл етс низка надежность из-за того, что - кольцевой зазор под пакером забив.а- етс . цементом, а пакер после распа- керовки сильно сужает зазор и преп тствует освобождению контейнера и погружению его на забой. I Известна также муфта дл ступенчатого цементировани обсадных колонн в которой контейнер с циркул ционными отверсти ми и уплотнением кольцевого зазора между золотниковой втулкой и контейнером, выталкиваетс перепадом давлени и должен погружать на забой под силой т жести.The disadvantage of this coupling is low reliability due to the fact that - the annular gap under the packer is blocked. cement, and the packer, after unpacking, severely narrows the gap and prevents the container from being released and immersed in the bottom. I A clutch for stepwise cementing of casing strings, in which the container with circulating holes and sealing the annular gap between the spool bushing and the container, is also known, is expelled by pressure drop and must sink to the bottom under gravity.

Недостатком известной муфты вл етс низка надежность удалени уплотнени из выточки в золотниковой втулке. По этой причине тер етс возможность беспреп тственного прохода геофизических приборов через муфту 1 и ниже по колонне.A disadvantage of the known coupling is the low reliability of the removal of the seal from the recess in the slide sleeve. For this reason, the possibility of unhindered passage of geophysical instruments through coupling 1 and below along the column is lost.

Цель изобретени - повышение надежности работы муфты ступенчатого цементировани скважин путём удалени из нее уплотнени после закрыти циркул ционных отверстий.The purpose of the invention is to increase the reliability of the operation of the step cementing wellbore by removing the seal from it after closing the circulation holes.

Принудительное удаление уплотнени позвол ет избежать необходимости спуска в скважину насосно- компрессорных труб с целью проталкивани контейнера на забой.The forced removal of the seal avoids the need to lower the tubing into the well to push the container to the bottom.

Поставленна цель достигаетс тем, что муфта снабжена подпружи- ненными т гами, размещенными под уплотнением , закрепленными соответственно нижним концом на контейнере, а верхним - на уплотнении, при этом т ги выполнены в виде гибких нитей, скрепленных в верхней части упруго раст нутым бандажом, а уплотнёТнйё выполнено в виде эластичной разъемной втулки, состо щей из четного числа секторов клинообразной формы, ориентированных вдоль оси контейнера и попарно соединенных в верхней части1 гибкими св з ми, соединенными с упруго раст нутым бандажом у верх него торца секторов уплотнени ,The goal is achieved by the fact that the coupling is provided with spring-loaded rods placed under the seal, fixed respectively to the lower end of the container, and the upper end to the seal, while the pulls are made in the form of flexible threads fastened in the upper part of an elastically stretched bandage, and the seal is made in the form of an elastic detachable sleeve consisting of an even number of wedge-shaped sectors oriented along the axis of the container and connected in pairs in the upper part1 by flexible joints connected to an elastically stretched a bandage at the top end of the compaction sectors,

00

5five

направленных клином вверх и соединенных в нижней части с т гами, причем длина нитей от т(1чки их креплени на контейнере до упруго раст нутого бандажа под нижним торцом уплотнени больше рассто ни от этой точки до верхнего торца контейнера , а длина гибких св зей секторов, уплотнени от упруго раст нутого бандажа до точки креплени на секторах уплотнени , направленных клином вниз, больше высоты уплотнени . Новые структурные признаки обес5 пёчивают последовательно разборку уплотнени на части, размещение последних над верхним торцом контейнера в поперечнике, меньшем диаметра контейнера, и удаление их из муфты на забой вместе с контейнером.wedge directed upwards and connected in the lower part with rods, with the length of the threads from m (1 their attachment on the container to the elastically stretched band under the lower end of the seal is greater than the distance from this point to the upper end of the container, and the length of the flexible connections of sectors, seals from an elastically stretched band to the point of attachment on the compaction sectors directed downwards with a wedge are greater than the compaction height. New structural features ensure that the compaction is disassembled into parts, placing the latter over the upper end face container in a diameter smaller than the diameter of the container, and removing them from the coupling to the bottom, together with the container.

На фиг. 1 изображена муфта при цементировании первой ступени на фиг. 2 - То же, во врем открыти цементировочных отверстий; на фиг.3 то же, по окончании цементировани второй ступениJ на фиг.А - узел I на фиг. 2„FIG. 1 shows the coupling during the cementing of the first stage in FIG. 2 - The same, when opening cementing openings; in FIG. 3, the same, upon completion of the cementing of the second stage in FIG. A — node I in FIG. 2 „

Муфта ступенчатого цементировани состоит из корпуса 1, золотниковойThe step-cemented coupling consists of body 1, spool

0 втулки 2 и контейнера 3 с циркул ционными отверсти ми k-6. Золотникова втулка закреплена в корпусе на срезной шпильке 7 (Фиг.1). Контейнер установлен в золотниковой0 bushings 2 and container 3 with circulation holes k-6. The spool bushing is secured in the housing on the shear stud 7 (Figure 1). The container is installed in the spool

5 втулке с помощью сжатых пружинных колец: верхнего 8, сжатого внутри золотниковой втулки;и нижнего 9, которое сжато с помощью упоров 10, опертых о стенки корпуса.5 sleeve using compressed spring rings: the top 8, compressed inside the spool sleeve, and the bottom 9, which is compressed using stops 10, supported on the walls of the housing.

0 На половине рабочего хода (рабочий ход совершает золотникова втулка в последовательном передвижении вниз, открыва и закрыва циркул ционные отверсти ) под зо5 лотниковой втулкой в корпусе установлено на срезной шпильке упорное кольцо 11, а на полной длине хода - проточена канавка 12 дл взаимодействи с упорами 10, фиксирующими0 At half the working stroke (the working stroke makes the spool bushing in sequential downward movement, opening and closing the circulation holes) under the rim hub in the housing, the retaining ring 11 is mounted on the shear pin, and the full groove 12 is grooved for interaction with the stops 10 fixing

0 положение золотниковой втулки при закрытии циркул ционных отверстий. Контейнер выполнен с седлами - нижним 13 и верхним 14 дл размещени и фиксации соответственно под откры5 вающую 15 (фиг.2) и закрывающую 16 пробки (фиг.З).0 position of the spool bushing when closing the circulation holes. The container is made with saddles - lower 13 and upper 14 for placement and fixation, respectively, under the opening 5 (fig.2) and closing 16 plugs (fig. 3).

Кольцевой зазор между золотниковой втулкой и контейнером герметизирован уплотнени ми - верхним 17 иThe annular gap between the spool bushing and the container is sealed with seals — the top 17 and

нижним 1В (фиг.). Верхнее уплотне- ние 17 закреплено на контейнере с помощью т г 19, выполненных в виде гибких нитей длиной 1, например плетенных капроновых, скрепленных в нижней части упруго раст нутым бандажом 20. Уплотнение 17 выгюпнено составным из четного числа клиновидных секторов, так что половина секторов 21 направлены клином вверх а остальные секторы 2 - вниз (фиг.0. Эти секторы попарно соединены в верхней части гибкими св з ми 23 длиной 1 , скрепленными с упруго раст нутым бандажом 24 непосредственно над верхним торцом секторов 21.lower 1B (fig.). The upper seal 17 is fixed on the container with the help of t g 19, made in the form of flexible filaments of length 1, for example braided nylon, fastened in the lower part by an elastically stretched bandage 20. The seal 17 is formed of an even number of wedge-shaped sectors, so half of the sectors 21 is directed with a wedge upwards and the remaining sectors 2 are directed downwards (Fig. 0. These sectors are connected in pairs in the upper part by flexible ties 23 with a length of 1, fastened to an elastically stretched band 24 directly above the upper end of the sectors 21.

Муфта ступенчатого цементировани работает следующим образом.Coupling step cementing works as follows.

По окончании первой ступени цементировани (фиг.1) и посадки открывающей пробки 15 на седло 13 (фиг.2) избыточным давлением срезают шпильку 7 и перемещают золотниковую втулку 2 с контейнером 3 до посадки на упорное кольцо 11 и совмещени циркул ционных отверстий 4-6. Затем скважину выше отверстий 4 промывают и цементируют вторую ступень , продавлива тампонажный раствор закрывающей пробкой 16. В конце продавки пробка 16 входит в контейнер 3, складывает свои манжеты и садитс на седло 14.At the end of the first cementing stage (Fig. 1) and the opening of the stopper 15 is seated on the saddle 13 (Fig. 2), the stud 7 is cut off with excessive pressure and the spool bushing 2 is moved with the container 3 until it is mounted on the stop ring 11 and the circulation holes 4-6 are aligned . Then, the well above the holes 4 is washed and the second stage is cemented, pushing the cement slurry with the closing plug 16. At the end of the slip, the plug 16 enters the container 3, folds its cuffs and sits on the saddle 14.

При этом за счет герметизации колцевого зазора между золотниковой втукой 2 и контейнером 3 с помощью уплотнени 17 повышенный перепад давлени срезает шпильку упорного кольца 11 и перемещает золотниковую втулку и контейнер вниз до совмещени упоров 10 с канавкой 12 и полного разобщени циркул ционных отверстий 4 и 5с Далее упоры 10 расшир ютс в канавку 12, освобождают пружинное кольцо 8 и снимают контейнер 3 с упора на золотниковую втулку 2. Золотникова втулка Фиксируетс в этом положении, а контейнер продолжает двигатьс вниз. При этом уплотнение 18 и пружинное кольцо 8, пройд упоное кольцо 11, расшир ютс и пр чут под его торцом.At the same time, by sealing the annular gap between the spool bushing 2 and the container 3 by means of a seal 17, an increased pressure drop cuts off the pin of the retaining ring 11 and moves the spool bushing and the container downward to align the stops 10 with the groove 12 and completely separate the circulating holes 4 and 5c. the stops 10 extend into the groove 12, release the spring ring 8 and remove the container 3 from the stop against the slide sleeve 2. The slide sleeve is fixed in this position, and the container continues to move downwards. At the same time, the seal 18 and the spring ring 8, having passed the bottom ring 11, are expanded and hid under its end.

Как только верхний торец контейнера окажетс ниже верхнего уплотнени 17, последнее разбираетс на части: сначала под действием т г 19 выдергиваютс вниз секторы 21 и сжи5As soon as the upper end of the container is below the upper seal 17, the latter is disassembled: first, under the action of the puller 19, the sectors 21 and 5 are pulled down

00

маютс к оси муфты упруго раст нутыми бандажами 20, а затем с помощью гибких св зей 23 и упруго раст нутых бандажей 24 секторы 22 сжимаютс к оси и увлекаютс вниз за контейнером . Сборка из двух русов сжатых бандажами секторов уплотнени над контейнером погружаетс на забой.they are pressed to the axis of the clutch by elastically stretched bandages 20, and then using flexible links 23 and elastically stretched bands 24 sectors 22 are compressed to the axis and carried away downstream of the container. An assembly of two Rus compressed bands of compaction sectors above the container is dipped to the bottom.

0 Экономический эффект складываетс за счет повышени надежности удалени верхнего уплотнени из муфты ступенчатого цементировани . Исключаетс необходимость дополнительной шаб5 лонировки колонны после ее цементировани и повторного спуска геофизических приборов.0 The economic effect is added by increasing the reliability of removing the top seal from the step cementing sleeve. Eliminates the need for additional column lining after it is cemented and re-launched geophysical instruments.

формула изобретени Муфта ступенчатого цементирова0 ни скважин, включающа корпус, золотниковую втулку и контейнер с циркул ционными отверсти ми, уплотнение кольцевого зазора между золотниковой втулкой и контейнеромinvention invention Coupling of stepped cement wells, including a housing, a spool bushing and a container with circulation openings, sealing of the annular gap between the spool bushing and the container

5 над циркул ционными отверсти ми, отличающа с тем, что, с целью повышени надежности ее в работе путем удалени из нее уплотнени после закрыти циркул ци0 онных отверстий контейнера она снабжена подпружиненными т гами, размещенными под уплотнением, закрепленными соответственно нижним кониом на контейнере, а верхним - на уплотнении, при этом т ги выполнены в виде гибких нитей, скрепленных в верхней части упруго раст нутым бандажом, а уплотнение вы- - полнено в виде эластичной разъемной втулки, состо щей из четного числа секторов клинообразной формы, ориентированных вдоль оси контейнера и попарно соединенных в верхней части гибкими св з ми, соединенными5 above the circulation holes, characterized in that, in order to increase its reliability in operation by removing the seal from it after closing the circulation holes of the container, it is provided with spring-loaded rods placed under the seal fixed respectively with the lower horse on the container, and the upper one is on the seal, with the ties being made in the form of flexible threads fastened in the upper part by an elastically stretched bandage, and the seal is made in the form of an elastic detachable sleeve consisting of an even number of wedge sectors shaped, oriented along the axis of the container and connected in pairs at the top of flexible linkages connected

5 с упруго раст нутым бандажом у верхнего торца секторов уплотнени , направленных клином вверх и соединенных в нижней части с т гами, причем длина нитей т г от точки их креплени на контейнере до упруго раст нутого бандажа под нижним торцом уплотнени больше рассто ни от этой точки до верхнего торца контейнера , а длина гибких св зей секторов уплотнени от упруго раст нутого бандажа до точки креплени на секторах уплотнени , направленных клином вниз, больше высоты уплотнени .5 with an elastically stretched band at the upper end of the compaction sectors directed with a wedge upwards and connected in the lower part with rods, and the length of the filaments is from the point of their fastening on the container to the elastically stretched band under the lower end of the compaction up to the upper end of the container, and the length of the flexible connections of the compaction sectors from the elastically extended band to the attachment point on the compaction sectors wedge down is greater than the compaction height.

5five

Фиг.22

Лг.4Lg.4

Claims

Coupling for stepwise cementing of wells, including a housing, a spool sleeve and a container with circulation holes, a seal of the annular gap between the spool sleeve and the container above the circulation holes, characterized in that, in order to increase its reliability by removing the seal from it after closing the circulation holes container? it is equipped with spring-loaded rods placed under the seal, fixed respectively to the lower end on the container j and the upper end to the seal, while the yags are made in the form of flexible threads fastened in the upper part by an elastically stretched bandage, and the seal is made in the form of an elastic detachable sleeve, consisting of an even number of wedge-shaped sectors oriented along the axis of the container and pairwise connected in the upper part by flexible bonds connected to elastically a stretched bandage at the upper end of the sealing sectors, directed upwards and wedged to the rods at the bottom, the length of the rods from the point of attachment on the container to the elastically stretched bandage _; under the lower end of the seal is greater than the distance from this point to the upper end of the container, and the length of the flexible connections. compaction sectors from the elastically stretched band to the attachment point on the compaction sectors directed downward by the wedge, greater than the compaction height.