RU117965U1

RU117965U1 - DEVICE FOR INSTALLATION AND SEALING OF A WELL-HOLE CINDING COLUMN IN A WELL

Info

Publication number: RU117965U1
Application number: RU2012103275/03U
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Цыбин; Владимир Александрович Черепенников
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ВНИИБТ - Буровой инструмент"
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2012-07-10

Abstract

Устройство для установки и герметизации потайной обсадной колонны в скважине, включающее корпус с радиальными отверстиями, переводник, связанную с ним транспортировочную колонну, патрубок с радиальными отверстиями, соединенный с переводником и образующий с корпусом кольцевую полость, разъединительный узел, якорный узел, дифференциальную втулку-толкатель, закрепленную на наружной поверхности корпуса срезным элементом и фиксирующую положение якорного узла относительно корпуса, уплотнительный элемент, размещенный на корпусе, отличающееся тем, что уплотнительный элемент выполнен в виде уплотнительного элемента трубчатого типа из высокопластичного металла, обрезиненного снаружи, при этом уплотнительный элемент трубчатого типа герметично прижат к корпусу обжимными стаканами и образует с корпусом замкнутую кольцевую камеру. A device for installing and sealing a countersunk casing in a well, including a body with radial holes, a sub, a transport string associated with it, a pipe with radial holes connected to the sub and forming an annular cavity with the body, a disconnecting unit, an anchor unit, a differential pusher sleeve , fixed on the outer surface of the body with a shear element and fixing the position of the anchor unit relative to the body, a sealing element located on the body, characterized in that the sealing element is made in the form of a tubular-type sealing element made of high-ductility metal rubberized from the outside, while the tubular-type sealing element is hermetically sealed pressed against the body by crimping nozzles and forms a closed annular chamber with the body.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к устройствам для установки и герметизации заколонного пространства обсадных колонн и, в частности, потайных обсадных колонн в газовых и нефтяных скважинах.The utility model relates to the oil and gas industry, and in particular, to devices for installing and sealing the annular space of casing strings and, in particular, secret casing strings in gas and oil wells.

Известно устройство для подвески и герметизации потайных колонн, включающее корпус с радиальным каналом и расположенным в нем обратным клапаном, уплотнительный элемент, переводник с радиальным и осевым каналами и обратным клапаном, патрубок, втулку-седло (Патент RU №2093667, МПК Е21В 43/10, 1997 г.).A device for suspension and sealing of secret columns, including a housing with a radial channel and a non-return valve located in it, a sealing element, a sub with radial and axial channels and a non-return valve, pipe, sleeve-saddle (Patent RU No. 2093667, IPC Е21В 43/10 , 1997).

Недостатком устройства является его низкая эксплуатационная надежность, обусловленная тем, что в данной конструкции шлипсы, установленные непосредственно в уплотнительном элементе, могут быть изготовлены по конструктивным возможностям только с зубьями малой высоты, следовательно, такая подвеска не в состоянии выдержать большую сдвигающую нагрузку потайной обсадной колонны, особенно при наличии на поверхности предыдущей обсадной колонны окалины, грязи, парафиновых отложений и т.д. Кроме того, устройство не предполагает цементирование потайной колонны, поэтому для надежного крепления необходимо точно определять глубину забоя, чтобы потайная колонна упиралась в дно, а также максимально возможную нагрузку, что снижает его эксплуатационные возможности.The disadvantage of this device is its low operational reliability, due to the fact that in this design, slips installed directly in the sealing element can be made according to design capabilities only with low-height teeth, therefore, such a suspension is not able to withstand the large shear load of a countersunk casing, especially if there is scale, dirt, paraffin deposits, etc. on the surface of the previous casing string. In addition, the device does not imply cementing the countersunk column, therefore, for reliable fastening, it is necessary to accurately determine the depth of the bottom so that the countersink abuts the bottom, as well as the maximum possible load, which reduces its operational capabilities.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине, включающее корпус с радиальными отверстиями, переводник, связанную с ним транспортировочную колонну, патрубок с радиальными отверстиями, соединенный с переводником и образующий с корпусом кольцевую полость, разъединительный узел, формованный уплотнительный элемент из эластомера, якорный узел, дифференциальные втулки-толкатели, закрепленные на наружной поверхности корпуса срезными элементами, фиксирующие положения якорного узла и уплотнительного элемента относительно корпуса (Патент RU 2171366, МПК Е21В 33/14, Е21В 43/10, 2001 г.).The closest technical solution adopted for the prototype is a device for installing and sealing a casing liner in a well, including a housing with radial holes, an adapter, an associated transportation string, a pipe with radial holes connected to the adapter and forming an annular cavity with the housing, a disconnecting unit, a molded sealing element made of elastomer, an anchor unit, differential push rods mounted on the outer surface of the housing by shear elements cops, fixing the position of the anchor assembly and the sealing element relative to the housing (Patent RU 2171366, IPC ЕВВ 33/14, ЕВВ 43/10, 2001).

Недостатком данного устройства является его невысокая герметизирующая способность, обусловленная малой силой сжатия формованного уплотнительного элемента из эластомера, так как усилие сжатия ограничено кольцевой площадью дифференциальной втулки-толкателя, воздействующей на формованные уплотнительные манжеты. Свойства уплотнительного элемента из эластомера в известном устройстве не предусматривает его использование при высоких температурах, больших перепадах давления и воздействии агрессивной среды. К тому же, в результате сравнительно небольшого значения коэффициента деформации уплотнительного элемента устройство может быть рассчитано только на определенный диаметр обсадной колонны, что снижает его эксплуатационные возможности.The disadvantage of this device is its low sealing ability, due to the low compression force of the molded sealing element from elastomer, since the compressive force is limited by the annular area of the differential push sleeve acting on the molded sealing cuffs. The properties of the sealing element of elastomer in the known device does not provide for its use at high temperatures, large pressure drops and exposure to aggressive media. In addition, as a result of the relatively small value of the deformation coefficient of the sealing element, the device can only be designed for a certain diameter of the casing string, which reduces its operational capabilities.

Недостатком является то, что при спуске устройства формованные уплотнительные манжеты из эластомера могут цепляться за стенки обсадной колонны, наползать друг на друга, в результате чего происходит его заклинивание.The disadvantage is that when the device is lowered, molded sealing cuffs made of elastomer can cling to the casing walls, crawl onto each other, as a result of which it is jammed.

Задача заключается в повышении надежности работы устройства за счет повышения степени герметизации заколонного пространства потайных обсадных колонн и надежности их крепления.The task is to increase the reliability of the device by increasing the degree of sealing of the annular space of countersunk casing and the reliability of their fastening.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для установки и герметизации потайной обсадной колонны в скважине, включающем корпус с радиальными отверстиями, переводник, связанную с ним транспортировочную колонну, патрубок с радиальными отверстиями, соединенный с переводником и образующий с корпусом кольцевую полость, разъединительный узел, якорный узел, дифференциальную втулку-толкатель, закрепленную на наружной поверхности корпуса срезным элементом и фиксирующую положение якорного узла относительно корпуса, уплотнительный элемент, размещенный на корпусе, согласно полезной модели, уплотнительный элемент выполнен в виде уплотнительного элемента трубчатого типа из высокопластичного металла, обрезиненного снаружи, при этом уплотнительный элемент трубчатого типа герметично прижат к корпусу обжимными стаканами и образует с корпусом замкнутую кольцевую камеру.The technical result is achieved due to the fact that in a device for installing and sealing a countersunk casing in a well, including a housing with radial holes, an adapter, an associated transportation string, a pipe with radial holes connected to the adapter and forming an annular cavity with a housing node, anchor node, differential sleeve-pusher mounted on the outer surface of the housing by a shear element and fixing the position of the anchor assembly relative to the housing, the relative element placed on the housing, according to a utility model, the sealing element is made in the form of a tubular type sealing element made of highly plastic metal, rubberized on the outside, while the tubular type sealing element is tightly pressed against the housing by crimping cups and forms a closed annular chamber with the housing.

Преимуществом предлагаемой конструкции является то, что уплотнительный элемент выполнен в виде уплотнительного элемента трубчатого типа из высокопластичного металла, например, алюминиевого сплава, обрезиненного снаружи, при этом уплотнительный элемент трубчатого типа герметично прижат к корпусу обжимными стаканами. Такое конструктивное решение обеспечивает надежность работы устройства благодаря тому, что, в отличие от уплотнительного элемента прототипа, представляющего собой формованные наборные манжеты из эластомера, предлагаемый металлический уплотнительный элемент трубчатого типа выдерживает большие перепады давления, высокие температуры и воздействие агрессивной среды, а обжимные стаканы надежно фиксируют его относительно корпуса, предотвращая его распакеровку при высоком давлении. Обрезинивание уплотнительного элемента трубчатого типа снаружи улучшает герметичность контактной поверхности между ним и обсадной колонной.The advantage of the proposed design is that the sealing element is made in the form of a tubular type sealing element made of a highly plastic metal, for example, an aluminum alloy rubberized outside, while the tubular type sealing element is hermetically pressed against the body by crimping cups. This design solution ensures the reliability of the device due to the fact that, in contrast to the sealing element of the prototype, which is a molded cuffs made of elastomer, the proposed metal sealing element of the tubular type withstands large pressure drops, high temperatures and aggressive environments, and crimping cups reliably fix it relative to the housing, preventing it from unpacking at high pressure. The rubberization of the tubular type sealing element on the outside improves the tightness of the contact surface between it and the casing.

Выполнение полезной модели таким образом, что уплотнительный элемент трубчатого типа образует с корпусом замкнутую кольцевую камеру, предусматривает непосредственное воздействие рабочей жидкости на уплотнительный элемент трубчатого типа по всей его внутренней поверхности и его деформацию до обсадной колонны, тогда как в прототипе рабочая жидкость воздействует на дифференциальную втулку-толкатель, которая в свою очередь деформирует уплотнительный элемент. Кроме того, в предлагаемой конструкции сила воздействия на уплотнительный элемент трубчатого типа направлена в сторону обсадной колонны под прямым углом, тогда как в прототипе она направлена параллельно обсадной колонне. Следовательно, в предлагаемой полезной модели уплотнительный элемент трубчатого типа с наибольшим усилием прижимается к внутренней стенке обсадной колонны, деформация его более значительна по сравнению с известным устройством, что повышает степень герметизации заколонного пространства потайных обсадных колонн и надежность их крепления.The implementation of the utility model in such a way that the tubular type sealing element forms a closed annular chamber with the housing provides for direct exposure of the working fluid to the tubular type sealing element along its entire inner surface and its deformation to the casing, while in the prototype the working fluid acts on the differential sleeve pusher, which in turn deforms the sealing element. In addition, in the proposed design, the force exerted on the tubular type sealing element is directed towards the casing at a right angle, while in the prototype it is directed parallel to the casing. Therefore, in the proposed utility model, the tubular type sealing element is pressed against the inner wall of the casing with the greatest effort, its deformation is more significant compared to the known device, which increases the degree of sealing of the annular space of countersunk casing and the reliability of their fastening.

На Фиг.1 и Фиг.2 изображен общий вид устройства.Figure 1 and Figure 2 shows a General view of the device.

Устройство включает корпус 1 (Фиг.1) с радиальными отверстиями 2 (Фиг.2), переводник 3, с которым связана транспортировочная колонна (не показана), патрубок 4 с радиальными отверстиями 5, разъединительный узел 6, якорный узел 7 и уплотнительный элемент трубчатого типа 8. Патрубок 4 соединен с переводником 3 с помощью резьбы 9 и образует с корпусом 1 кольцевую полость 10, гидравлически связанную с полостью патрубка 4 через его радиальные отверстия 5, перекрытые срезным винтом 11. Корпус 1 выполнен составным и соединен с переводником 3 левой резьбой 12. Патрубок 4 установлен с возможностью извлечения его вместе с переводником 3 и транспортировочной колонной. На наружной поверхности корпуса 1 с помощью срезного элемента 13 в виде винта закреплена дифференциальная втулка-толкатель 14, фиксирующая положение якорного узла 7 относительно корпуса 1. Уплотнительный элемент трубчатого типа 8, размещенный на корпусе 1, выполнен из высокопластичного металла, например, алюминиевого сплава, обрезиненного снаружи, и герметично прижат к корпусу 1 обжимными стаканами 15. Уплотнительный элемент трубчатого типа 8 образует с корпусом 1 замкнутую кольцевую камеру 16. Корпус 1 снабжен обратным клапаном 17. Разъединительный узел 6 соединен с корпусом 1 срезным винтом 18, содержит дифференциальную втулку 19 и фиксирующий элемент 20 в виде шара. В устройство входят нижняя продавочная пробка 21 и верхняя продавочная пробка (не показана). Герметизация контактных поверхностей деталей устройства обеспечивается уплотнительными кольцами 22.The device includes a housing 1 (Fig. 1) with radial holes 2 (Fig. 2), a sub 3 to which a transport column (not shown) is connected, a pipe 4 with radial holes 5, a disconnecting assembly 6, an anchor assembly 7 and a tubular sealing element type 8. The pipe 4 is connected to the sub 3 using a thread 9 and forms an annular cavity 10 with the housing 1, hydraulically connected to the cavity of the pipe 4 through its radial holes 5, blocked by a shear screw 11. The housing 1 is made integral and connected to the sub 3 by a left-hand thread 12. Patr ubock 4 is installed with the possibility of extracting it together with a sub 3 and a transport column. A differential sleeve-pusher 14 is fixed on the outer surface of the housing 1 by means of a shear element 13 in the form of a screw, and it fixes the position of the anchor assembly 7 relative to the housing 1. The tubular sealing element 8 located on the housing 1 is made of a highly plastic metal, for example, aluminum alloy, rubberized on the outside, and tightly pressed against the housing 1 by crimping cups 15. The sealing element of the tubular type 8 forms a closed annular chamber 16 with the housing 1. The housing 1 is equipped with a check valve 17. The disconnector The th node 6 is connected to the housing 1 by a shear screw 18, contains a differential sleeve 19 and a locking element 20 in the form of a ball. The device includes a lower cork 21 and an upper cork (not shown). The sealing of the contact surfaces of the parts of the device is provided by the sealing rings 22.

Устройство для установки и герметизации потайной обсадной колонны в скважине работает следующим образом.A device for installing and sealing a secret casing in a well works as follows.

Устройство, нижним концом корпуса 1, соединенное с верхней трубой потайной колонны (не показана), а верхним концом переводника 3 соединенное с транспортировочной колонной (не показана), спускают в скважину. После установки потайной колонны на определенной глубине скважины, или когда башмак потайной колонны (не показан) установлен на забое скважины, производят закачку расчетного объема тампонажного раствора и пускают верхнюю продавочную пробку (не показана), которая при прохождении по колонне садится на нижнюю продавочную пробку 21. При повышении давления в транспортировочной колонне срезается срезной винт 11, тем самым происходит соединение кольцевой полости 10 устройства с внутренней полостью патрубка 4, а верхняя продавочная пробка вместе с нижней продавочной пробкой 21 движутся вниз, продавливая тампонажный раствор через башмак потайной колонны в кольцевое пространство за потайной колонной, до посадки на «стоп-кольцо», расположенное над башмаком потайной колонны (не показаны).The device, the lower end of the housing 1, connected to the upper pipe of the countersunk column (not shown), and the upper end of the sub 3 connected to the transport column (not shown), is lowered into the well. After installing the countersunk column at a certain depth of the well, or when the shoe of the countersunk column (not shown) is installed at the bottom of the well, the calculated volume of the grouting fluid is injected and the upper cork plug (not shown) is inserted, which, when passing through the casing, sits on the lower cork plug 21 With increasing pressure in the transport column, the shear screw 11 is cut off, thereby connecting the annular cavity 10 of the device with the internal cavity of the nozzle 4, and the upper cork screw together with the lower cork stopper 21 move downward, forcing the grouting mortar through the shoe of the secret column into the annular space behind the secret column, before landing on the "stop ring" located above the shoe of the secret column (not shown).

При дальнейшем повышении давления рабочая жидкость из полости патрубка 4 через радиальные отверстия 5 заполняет кольцевую полость 10, а затем через радиальные отверстия 2 заполняет рабочую полость под дифференциальной втулкой-толкателем 14, фиксирующей положение якорного узла 7 относительно корпуса 1, смещая ее. При этом сдвигаются шлипсы якорного узла 7 и своими зубьями врезаются в стенку обсадной колонны.With a further increase in pressure, the working fluid from the cavity of the pipe 4 through the radial holes 5 fills the annular cavity 10, and then through the radial holes 2 it fills the working cavity under the differential push sleeve 14, fixing the position of the anchor unit 7 relative to the housing 1, displacing it. In this case, the slips of the anchor unit 7 are shifted and with their teeth cut into the wall of the casing.

Под действием избыточного давления рабочая жидкость из кольцевой полости 10 через обратный клапан 17 поступает в замкнутую кольцевую камеру 16, образованную уплотнительным элементом трубчатого типа 8 и корпусом 1, в результате чего уплотнительный элемент трубчатого типа 8 деформируется до обсадной колонны, обеспечивая герметизацию заколонного пространства потайной колонны и надежное ее крепление. По окончании процесса пакеровки обратный клапан 17 закрывается, удерживая давление под уплотнительным элементом трубчатого типа 8.Under the action of excessive pressure, the working fluid from the annular cavity 10 through the check valve 17 enters a closed annular chamber 16 formed by a tubular type sealing element 8 and a housing 1, as a result of which the tubular type sealing element 8 is deformed to the casing, providing sealing of the annular space of the countersunk and its reliable fastening. At the end of the packing process, the check valve 17 is closed, holding the pressure under the sealing element of the tubular type 8.

После заякоревания устройства и при определенном избыточном давлении происходит срабатывание разъединительного узла 6, при этом срезается срезной винт 18, и дифференциальная втулка 19 перемещается относительно корпуса 1, освобождая фиксирующий элемент 20 в виде шара. После срабатывания разъединительного узла 6 транспортировочную колонну с переводником 3 и патрубком 4 извлекают из скважины.After the device is anchored and at a certain excess pressure, the disconnecting unit 6 is activated, the shear screw 18 is cut off, and the differential sleeve 19 moves relative to the housing 1, releasing the locking element 20 in the form of a ball. After the disconnecting node 6 is activated, the transport column with the sub 3 and the pipe 4 is removed from the well.

Таким образом, выполнение предлагаемой полезной модели с вышеуказанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяет получить устройство для установки и герметизации потайной обсадной колонны в скважине с повышенной надежностью работы.Thus, the implementation of the proposed utility model with the above distinctive features in combination with the known features allows to obtain a device for installing and sealing a secret casing in a well with increased reliability.

Claims

A device for installing and sealing a countersunk casing in a well, including a housing with radial holes, a sub, a transport casing connected to it, a nozzle with radial holes connected to the sub and forming an annular cavity with a housing, a disconnecting assembly, an anchor assembly, a differential pusher sleeve fixed on the outer surface of the housing by a shear element and fixing the position of the anchor assembly relative to the housing, a sealing element located on the housing, distinguishing It consists in that the sealing element is made in the form of a tubular type sealing element made of highly plastic metal, rubberized on the outside, while the tubular type sealing element is hermetically pressed against the housing by crimping cups and forms a closed annular chamber with the housing.