RU2387807C1

RU2387807C1 - Device for casing liner installation in well

Info

Publication number: RU2387807C1
Application number: RU2009105758/03A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Терентьев (RU); Сергей Владимирович Терентьев; Владимир Иванович Ванифатьев (RU); Владимир Иванович Ванифатьев; Анатолий Константинович Дудаладов (RU); Анатолий Константинович Дудаладов; Юрий Михайлович Елуферьев (RU); Юрий Михайлович Елуферьев; Александр Филиппович Стрыхарь (RU); Александр Филиппович Стрыхарь; Алексей Васильевич Власов (RU); Алексей Васильевич Власов
Original assignee: Сергей Владимирович Терентьев; Владимир Иванович Ванифатьев; Анатолий Константинович Дудаладов; Юрий Михайлович Елуферьев; Александр Филиппович Стрыхарь; Алексей Васильевич Власов
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2010-04-27

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention concerns oil-and-gas producing industry, particularly devices designed for well casing with casing liners. It comprises a liner proper with a funnel in the top, radial apertures, an external packing unit, an anchor with an annular space, a shipping stand with a seat, a bushing with a seat fixed in the top of the washover string the shear element and overlapping the radial apertures of this string. The device enables hydraulic connection of a cavity of the shipping stand with the annular space of the anchor through radial apertures of the washover string and the liner while installing the bushing on the seat and following actuation, and also actuation of the external packing unit.

EFFECT: inventions allow simplifying the device design, improving reliability of its operation and hermetic sealing of bore hole annulus.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, и в частности к креплению скважин хвостовиками обсадных колонн.The invention relates to the field of construction and operation of oil and gas wells, and in particular to the fastening of wells with casing shanks.

Известно устройство для установки хвостовика обсадной колонны в скважине с разъединителем, муфта и ниппель которого связаны друг с другом при помощи кулачков. Конструкция такого разъединителя надежна и исключает возможность аварийного отсоединения транспортировочной колонны от хвостовика в процессе его спуска [1].A device is known for installing a casing liner in a well with a disconnector, the coupling and nipple of which are connected to each other by means of cams. The design of such a disconnector is reliable and eliminates the possibility of emergency disconnection of the transport column from the shank during its descent [1].

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и необходимость разгрузки хвостовика на забой скважины для обеспечения его отсоединения от транспортировочной колонны, что нежелательно для хвостовика ввиду его неизбежных деформаций.A disadvantage of the known device is the design complexity and the need to unload the liner to the bottom of the well to ensure that it is disconnected from the transport string, which is undesirable for the liner due to its inevitable deformations.

Известно устройство для установки хвостовика обсадной колонны в скважине, включающее:A device for installing a liner casing in the well, including:

- узел якоря, обеспечивающий подвеску хвостовика в колонне скважины;- anchor assembly, providing suspension of the liner in the well string;

- уплотнительный узел, обеспечивающий герметизацию межтрубного пространства;- a sealing assembly providing sealing of the annulus;

- узел разъединителя, обеспечивающий спуск хвостовика в скважину и последующее отсоединение от него транспортировочной колонны [2].- a disconnector assembly that ensures the liner is lowered into the well and the conveyor string is subsequently disconnected from it [2].

Недостатками этого устройства являются:The disadvantages of this device are:

его сложность, а также вероятность преждевременного срабатывания уплотнительного узла, выполненного в виде гидромеханического пакера, обусловленная непредвиденным повышением давления в процессе цементирования хвостовика, и возникновения аварийной ситуации, связанной с оставлением тампонажного раствора в колонне и, следовательно, его недоподъемом в затрубном пространстве скважины;its complexity, as well as the likelihood of a premature actuation of the sealing assembly, made in the form of a hydromechanical packer, due to an unexpected increase in pressure during the cementing of the liner, and the emergence of an emergency situation associated with leaving cement slurry in the string and, therefore, its under-lifting in the annulus of the well;

ограниченная область применения, обусловленная тем, что при наличии в хвостовике фильтра исключается возможность промывки хвостовика через башмак колонны, что в конечном итоге приводит к посадке хвостовика и невозможности его спуска на заданную глубину.limited scope, due to the fact that if the shank of the filter excludes the possibility of washing the shank through the shoe of the column, which ultimately leads to the landing of the shank and the inability to lower it to a predetermined depth.

Техническим результатом изобретения является упрощение устройства, повышение надежности его работы в целом и расширение области применения.The technical result of the invention is to simplify the device, increase the reliability of its work as a whole and expand the scope.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для установки хвостовика обсадной колонны в скважине включает собственно хвостовик с воронкой в верхней части, радиальными отверстиями, наружным уплотнительным узлом ниже воронки, якорем с кольцевой камерой, транспортировочную колонну с установочной втулкой в верхней части, соединяющей эту колонну левой резьбой с воронкой, промывочную колонну с посадочным седлом, выполненную с радиальными отверстиями, гидравлически связанными с радиальными отверстиями хвостовика, размещенную в полости хвостовика и связанную с транспортировочной колонной, внутренний уплотнительный узел, размещенный в полости хвостовика для герметизации транспортировочной колонны по ее наружной поверхности, втулку с посадочным седлом, зафиксированную в верхней части промывочной колонны на срезном элементе, по меньшей мере одном, и перекрывающую радиальные отверстия этой колонны, при этом устройство имеет возможность гидравлического сообщения полости транспортировочной колонны с рабочей камерой, через радиальные отверстия промывочной колонны и хвостовика, при посадке втулки на посадочное седло промывочной колонны и последующего приведения в действие наружного уплотнительного узла при отсоединении транспортировочной колонны.The required technical result is achieved by the fact that the device for installing the casing liner in the well includes the liner itself with a funnel in the upper part, radial holes, an external sealing unit below the funnel, an anchor with an annular chamber, a transport column with an installation sleeve in the upper part connecting this column left-hand thread with a funnel, a flushing column with a landing seat, made with radial holes hydraulically connected with the radial holes of the shank, placed in the cavity of the shank and connected with the transport column, an internal sealing assembly located in the cavity of the shank to seal the transport column along its outer surface, a sleeve with a seating seat fixed in the upper part of the washing column on a shear element, at least one, and overlapping radial the holes of this column, while the device has the possibility of hydraulic communication of the cavity of the transport column with the working chamber, through the radial holes of the screed and shank, when the sleeve is planted on the seat of the wash column and the subsequent actuation of the outer sealing assembly when disconnecting the transport column.

Кроме того:Besides:

наружный уплотнительный узел выполнен в виде кольцевого седла на наружной поверхности хвостовика, верхнего и нижнего уплотнительных элементов, имеющих возможность их последовательного размещения на боковой поверхности кольцевого седла при отсоединении транспортировочной колонны, а якорь имеет гидротолкатель с плашками и конус для выдвижения плашек, при этом кольцевая камера якоря образована гидротолкателем и хвостовиком;the outer sealing assembly is made in the form of an annular saddle on the outer surface of the shank, upper and lower sealing elements that can be sequentially placed on the side surface of the annular saddle when the transport column is disconnected, and the anchor has a hydraulic pusher with dies and a cone for extending the dies, while the annular chamber anchors are formed by a hydraulic pusher and a shaft;

воронка имеет в нижней части промежуточную втулку и толкатель, а хвостовик против промежуточной втулки выполнен с продольным шлицевым пазом, в который помещена шпонка, исключающая поворот воронки относительно хвостовика.the funnel has an intermediate sleeve and a pusher in the lower part, and the shank against the intermediate sleeve is made with a longitudinal spline groove in which a key is placed to prevent the funnel from turning relative to the shank.

Изобретение поясняется чертежом. Хвостовик обсадной колонны включает собственно хвостовик (составной) 1 с воронкой 2 в верхней части, радиальными отверстиями 3 и наружным уплотнительным узлом ниже воронки. В частном случае наружный уплотнительный узел выполнен в виде кольцевого седла 4 на наружной поверхности хвостовика 1, верхнего 5 и нижнего 6 уплотнительных элементов. Устройство имеет якорь для подвески (фиксации) хвостовика 1 в предыдущей обсадной колонне (не показана). Якорь имеет гидротолкатель 7 с плашками 8 и конус 9, выполненный на хвостовике 1, который служит для выдвижения плашек 8 до внутренней поверхности предыдущей обсадной колонны в рабочем положении устройства. Гидротолкатель 7 выполнен в виде дифференциальной втулки, образует с хвостовиком 1 кольцевую камеру 10 и жестко связан с плашками 8 посредством планок 11 и винтов 12. Для спуска в скважину служит транспортировочная колонна 13. Она имеет установочную втулку 14 в нижней части, которая соединяет транспортировочную колонну 13 левой трапецеидальной резьбой 15 с воронкой 2. С нижней частью транспортировочной колонны 13 через установочную втулку 14 и, в частности, через проставочный патрубок 16 связана промывочная колонна 17 с ее посадочным седлом 18. Промывочная колонна 17 размещена в полости хвостовика 1 по его длине и выполнена с радиальными отверстиями 19, гидравлически связанными с радиальными отверстиями 3 хвостовика 1, например, через кольцевую проточку 20. На внутренней поверхности хвостовика 1 (в его полости) размещен внутренний уплотнительный узел. В частном случае он установлен в патрубке 21 (части хвостовика 1) и имеет составную упорную втулку 22 с помещенной в ней манжетой 23, имеющей возможность герметизации промывочной колонны 17 по ее наружной поверхности. Промывочная колонна 17 может быть оборудована и башмаком 24. В верхней части промывочной колонны 17 зафиксирована на срезном элементе 25 втулка 26 с посадочным седлом 27. Втулка 26 перекрывает радиальные отверстия 19 промывочной колонны 17. К воронке 2, к ее нижней части, подсоединены промежуточная втулка 28 и толкатель 29. Эта втулка и толкатель связаны между собой срезным элементом 30. Толкатель 29 имеет фиксатор конечного положения 31. Он предусматривает возможность взаимодействия с упорными кольцевыми проточками 32. Ограничительное кольцо 33 исключает перемещение толкателя 30 вверх во время спуска устройства в скважину. Хвостовик 1 против промежуточной втулки 28 выполнен с продольным шлицевым пазом 34. В нем помещена шпонка 35. Она служит для исключения проворота воронки 2 относительно тела хвостовика.The invention is illustrated in the drawing. The casing liner includes the liner itself (composite) 1 with a funnel 2 in the upper part, radial holes 3 and an external sealing unit below the funnel. In a particular case, the outer sealing assembly is made in the form of an annular seat 4 on the outer surface of the shank 1, upper 5 and lower 6 sealing elements. The device has an anchor for suspension (fixing) of the liner 1 in the previous casing (not shown). The anchor has a hydraulic pusher 7 with dies 8 and a cone 9, made on the shank 1, which serves to extend the dies 8 to the inner surface of the previous casing in the working position of the device. The hydraulic pusher 7 is made in the form of a differential sleeve, forms an annular chamber 10 with the shank 1 and is rigidly connected to the dies 8 by means of straps 11 and screws 12. For descent into the well, a transport column 13 is used. It has an installation sleeve 14 in the lower part that connects the transport column 13 with a left trapezoidal thread 15 with a funnel 2. With the lower part of the transport column 13, through the mounting sleeve 14 and, in particular, through the spacer pipe 16, a washing column 17 is connected with its landing seat 18. Flushing the primary column 17 is placed in the cavity of the shank 1 along its length and is made with radial holes 19 hydraulically connected with the radial holes 3 of the shank 1, for example, through an annular groove 20. On the inner surface of the shank 1 (in its cavity) an internal sealing assembly is placed. In the particular case, it is installed in the pipe 21 (part of the shank 1) and has a composite thrust sleeve 22 with a cuff 23 placed in it, which has the ability to seal the wash column 17 on its outer surface. The washing column 17 can be equipped with a shoe 24. In the upper part of the washing column 17, a sleeve 26 with a seating seat 27 is fixed on the shear element 25. The sleeve 26 covers the radial holes 19 of the washing column 17. An intermediate sleeve is connected to the funnel 2, to its lower part 28 and the pusher 29. This sleeve and the pusher are interconnected by a shear element 30. The pusher 29 has an end position lock 31. It provides for the possibility of interaction with thrust ring grooves 32. The restriction ring 33 is excluded t moving the pusher 30 up during the descent of the device into the well. The shank 1 against the intermediate sleeve 28 is made with a longitudinal spline groove 34. A key 35 is placed in it. It serves to exclude the rotation of the funnel 2 relative to the body of the shank.

Устройство имеет переводник 36. На нем с помощью срезных элементов 37 зафиксирован гидротолкатель 7. Кольцевое седло 4 зафиксировано на теле хвостовика с помощью срезных элементов 38. Необходимую герметичность устройства обеспечивают уплотнительные кольца 39. Необходимую работоспособность верхним 5 и нижним 6 уплотнительным элементам обеспечивают защитные втулки 40.The device has an adapter 36. A pusher 7 is fixed on it using shear elements 37. An annular seat 4 is fixed to the body of the shank using shear elements 38. O-rings 39 provide the necessary tightness of the device. Protective sleeves 40 provide the necessary performance for the upper 5 and lower 6 sealing elements .

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В процессе спуска хвостовика обсадной колонны в скважину в его нижней части на заданной глубине устанавливают внутренний уплотнительный узел с манжетой 23. Перед установкой хвостовика в него спускают промывочную колонну 17 с башмаком 24. Промывочную колонну 17 соединяют с посадочным седлом 18 и продолжают спуск хвостовика 1 на транспортировочной колонне 13 до заданной глубины. При этом в процессе спуска хвостовика в любой момент времени или в случае его посадки или прихвата может быть осуществлена промывка скважины через транспортировочную колонну 13, проставочный патрубок 16, промывочную колонну 17 и башмак 24.In the process of lowering the liner casing into the well at its lower part at a predetermined depth, an internal sealing assembly with a sleeve 23 is installed. Before installing the liner, the flushing string 17 with shoe 24 is lowered into it. The flushing string 17 is connected to the seat saddle 18 and the liner 1 is continued to be lowered onto transport column 13 to a predetermined depth. At the same time, during the descent of the liner at any time or in case of landing or sticking, the well can be flushed through the transport column 13, the spacer pipe 16, the wash column 17 and the shoe 24.

После спуска хвостовика на заданную глубину производят окончательную промывку скважины вышеописанным образом и пуск шара или разделительной пробки (на чертеже условно не показаны), которые садятся на посадочное седло 27. Повышают давление в полости хвостовика. В результате срезается элемент 25 и продавочная жидкость через радиальные отверстия 19 посадочного седла 18, кольцевую проточку 20, радиальные отверстия 3 корпуса 1 поступает в кольцевую камеру 10. При дальнейшем наращивании давления происходит срез элементов 37, перемещение гидротолкателя 7, планок 11 и наползание плашек 8 на конус 9. Происходит заякоривание хвостовика в обсадной колонне. После заякоривания хвостовика производят вращение вправо транспортировочной колонны 13. При этом происходит перемещение вниз воронки 2, втулки 28, шпонки 35 в продольном шлицевом пазу 34, толкателя 29 и наползание верхнего уплотнительного элемента 5 на коническую, а затем на цилиндрическую поверхность кольцевого седла 4. При дальнейшем перемещении толкателя 29 происходит его взаимодействие с кольцевым седлом 4, срез элемента 38 и наползание нижнего уплотнительного элемента 6 на кольцевое седло 4. Таким образом, расширяясь в радиальном направлении, верхние 5 и нижние 6 уплотнительные элементы герметично прижимаются к внутренней поверхности обсадной колонны скважины (на показана). При этом фиксатор конечного положения 31 удерживает толкатель 29 в конечном положении. При этом межколонное пространство скважины герметично перекрыто. При дальнейшем вращении транспортировочной колонны 13 срезаются элементы 30, что обеспечивает воронке 2 свободный ход, достаточный для беспрепятственного отворота и освобождения хвостовика с установленными на ней втулкой 14, проставочным патрубком 16, промывочной колонной 17 с посадочным седлом 18 и башмаком 24.After the liner is lowered to a predetermined depth, the well is finally washed in the manner described above and the ball or separation plug (not shown conventionally) shown in the drawing, which sits on the landing seat 27. Increase the pressure in the liner cavity. As a result, the element 25 is cut off and the squeezing fluid passes through the radial holes 19 of the landing seat 18, the annular groove 20, the radial holes 3 of the housing 1 enters the annular chamber 10. With a further increase in pressure, the elements 37 are cut, the hydraulic pusher 7, the straps 11 are moved, and the dies crawl 8 on the cone 9. Anchoring of the liner in the casing takes place. After the shank is anchored, the transport column 13 is rotated to the right. In this case, the funnels 2, the bushings 28, the dowels 35 move down in the longitudinal spline groove 34, the pusher 29, and the upper sealing element 5 crawls onto the conical and then onto the cylindrical surface of the annular seat 4. When further movement of the pusher 29 is its interaction with the annular seat 4, the slice of the element 38 and the crawl of the lower sealing element 6 on the annular seat 4. Thus, expanding in the radial direction and, the upper 5 and lower 6 sealing elements are hermetically pressed against the inner surface of the well casing (shown). In this case, the end position lock 31 holds the pusher 29 in the final position. At the same time, the annular space of the well is hermetically closed. With a further rotation of the transport column 13, the elements 30 are cut off, which ensures that the funnel 2 has a free passage sufficient for an unobstructed flap and release of the shank with a sleeve 14 mounted on it, a spacer pipe 16, a flushing column 17 with a landing saddle 18 and a shoe 24.

Источники информацииInformation sources

1. А.И.Булатов и др. Справочник инженера по бурению, т.3, Москва, Недра, 1995 г., стр.149-151.1. A.I. Bulatov et al. Handbook of a drilling engineer, vol. 3, Moscow, Nedra, 1995, pp. 149-151.

2. «Каталог комплектов технических средств для крепления скважин хвостовиками 89, 102, 114 и 127 мм», Рязань, ОАО «Тяжпрессмаш», ООО НТЦ «ЗЭРС», 2005 г., стр.32-36.2. “Catalog of technical equipment kits for securing wells with 89, 102, 114, and 127 mm shanks,” Ryazan, Tyazhpressmash OJSC, STC ZERS LLC, 2005, pp. 32-36.

Claims

1. A device for installing a casing liner in the well, including the liner itself with a funnel in the upper part, radial holes, an external sealing unit below the funnel, an anchor with an annular chamber, a transport column with an installation sleeve in the upper part connecting this column with a left-hand thread with a funnel a flushing column with a landing seat, made with radial holes hydraulically connected to the radial holes of the shank, placed in the cavity of the shank and connected with transp by a casing column, an internal sealing assembly located in the cavity of the shank for sealing the transport column along its outer surface, a sleeve with a landing seat fixed in the upper part of the washing column on a shear element of at least one and blocking the radial openings of this column, while the device has the possibility of hydraulic communication of the cavity of the transport column with the working chamber, through the radial holes of the wash column and shank, when the sleeve is planted on sedimentary seat of the washing column and the subsequent actuation of the outer sealing unit when disconnecting the transport column.

2. The device according to claim 1, characterized in that the outer sealing assembly is made in the form of an annular saddle on the outer surface of the shank, upper and lower sealing elements that can be sequentially placed on the side surface of the annular saddle when disconnecting the transport column, and the anchor has a hydraulic pusher with dies and a cone for extending the dies, while the annular chamber of the anchor is formed by a hydraulic pusher and a shank.

3. The device according to claim 1, characterized in that the funnel has an intermediate sleeve and a pusher in the lower part, and the shank against the intermediate sleeve is made with a longitudinal spline groove in which a key is placed to prevent the funnel from rotating relative to the shank.