RU2675392C1 - Liner packer hanger, liner packer hanger anchor assembly, liner packer hanger coupling, liner packer hanger anchor element - Google Patents
Liner packer hanger, liner packer hanger anchor assembly, liner packer hanger coupling, liner packer hanger anchor element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2675392C1 RU2675392C1 RU2017143807A RU2017143807A RU2675392C1 RU 2675392 C1 RU2675392 C1 RU 2675392C1 RU 2017143807 A RU2017143807 A RU 2017143807A RU 2017143807 A RU2017143807 A RU 2017143807A RU 2675392 C1 RU2675392 C1 RU 2675392C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- packer
- suspension
- anchor
- coupling
- holder
- Prior art date
Links
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims abstract description 76
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 151
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 22
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 claims description 21
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 9
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 9
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 5
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 4
- 230000036346 tooth eruption Effects 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 2
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000003307 slaughter Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/02—Subsoil filtering
- E21B43/10—Setting of casings, screens, liners or the like in wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/12—Packers; Plugs
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
- E21B33/14—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like for cementing casings into boreholes
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Piles And Underground Anchors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности, а именно, к нефтегазовой отрасли, в частности, к области строительства и эксплуатации скважин месторождений углеводородов.The invention relates to the mining industry, namely, to the oil and gas industry, in particular, to the field of construction and operation of wells of hydrocarbon deposits.
Известно устройство для установки хвостовика обсадной колонны, включающее составной корпус с уплотнительным и якорным узлом, толкателем уплотнительного узла, воронкой, связанной с толкателем, транспортировочную колонну и ствол с выдвижными кулачками, соединенный с транспортировочной колонной (RU 2415254 С1, опубл. 27.03.2011 г.).A device for installing a casing liner, comprising a composite housing with a sealing and anchor unit, a pusher of the sealing unit, a funnel associated with the pusher, a transport column and a barrel with extendable cams, connected to the transport column (RU 2415254 C1, publ. 03.27.2011 .).
Известно устройство для установки хвостовика обсадной колонны в скважине, включающее ступенчатый корпус, транспортировочную колонну для спуска хвостовика, связанную с корпусом, воронку снаружи корпуса, связанную с хвостовиком, грузонесущие упоры, связывающие корпус с воронкой, дифференциальную втулку, связанную с корпусом срезным элементом, по меньшей мере, одним, фиксирующую грузонесущие упоры в их рабочем положении и имеющую возможность осевого перемещения под действием гидравлического давления (RU 2424423 С1, опубл. 20.07.2011 г.).A device for installing a casing liner in a well is known, including a stepped housing, a transporting column for lowering the liner connected to the housing, a funnel outside the housing connected to the liner, load-bearing stops connecting the housing to the funnel, a differential sleeve connected to the housing by a shear element, at least one, fixing the load-bearing stops in their working position and having the possibility of axial movement under the action of hydraulic pressure (RU 2424423 C1, publ. 07.20.2011).
Известно устройство для установки и герметизации хвостовика обсадной колонны в скважине, содержащее полый корпус, размещенные на нем узел якоря, узел пакера, узел разъединения и подвесную пробку. В корпусе выполнено радиальное отверстие, в рабочем положении гидравлически связывающее полость корпуса с полостью поршня узла якоря (RU 2478776 С1, опубл. 10.04.2013 г.).A device is known for installing and sealing a liner of a casing string in a well, comprising a hollow body, an anchor assembly, a packer assembly, a disconnect assembly and a suspension plug placed thereon. A radial hole is made in the housing, in the working position hydraulically connecting the cavity of the housing with the cavity of the piston of the anchor assembly (RU 2478776 C1, publ. 04/10/2013).
Существенными недостатками известных устройств для установки хвостовика обсадной колонны в скважине является недостаточная проработанность и нераскрытость конструктивного устройства якорного узла, сложность исполнения и непроявленная степень защиты от преждевременного срабатывания, приводящего к аварийному якорению устройства и сложному ремонту по устранению.Significant disadvantages of the known devices for installing the casing liner in the well are the lack of sophistication and lack of disclosure of the design of the anchor assembly, the complexity of execution and the undeveloped degree of protection against premature operation, leading to emergency anchoring of the device and difficult repair to eliminate.
Задача изобретения заключается в упрощении конструкции пакера-подвески и повышении надежности ее работы в процессе установки хвостовика обсадной колонны в скважине.The objective of the invention is to simplify the design of the packer suspension and increase the reliability of its operation during installation of the liner casing in the well.
Поставленная задача решается тем, что пакер-подвеска хвостовика гидромеханическая цементируемая, согласно изобретению, представляет устройство для установки хвостовика обсадной колонны в скважине и содержит неизвлекаемую часть, включающую нижний переводник с установленной в нем спускаемой подвесной пробкой и соединенный через муфту с корпусом пакера-подвески, на котором последовательно смонтированы узел якоря и узел механического пакера с толкателем и нажимной втулкой, и содержит извлекаемую часть в виде установочного инструмента хвостовика, который включает узел разъединения транспортировочной колонны с пакером-подвеской хвостовика, узел кулачков привода нажимной втулки пакера, верхний переводник в виде патрубка, разъемно дополненного в верхней части муфтой, выполненной в свою очередь с возможностью разъемного присоединения пакера-подвески к транспортировочной колонне, при этом узел якоря содержит установленную на корпусе пакера-подвески муфту, наделенную системой якорных элементов, имеющих каждый зубчатую плашку с державкой, промежуточный подвижный цилиндроконический кольцевой элемент гидравлического привода (гидропривода) якоря и силовое устройство гидропривода якоря, имеющее корпус, выполненный в виде гидроцилиндра, включающий две неподвижные внешнюю и внутреннюю цилиндрические кольцевые концентрические оболочки, и кольцевой поршень с фиксаторами, причем муфта в верхней части обрамлена участками оболочки корпуса последней, образующими венец из продольных лучевых элементов, чередующихся со сквозными продольными пазами, выполненными по числу якорных элементов, и имеющими осевую глубину и дуговую ширину в оболочке муфты, которые соответствуют ответным параметрам державки якорного элемента, обеспечивающим возможность безлюфтового заведения державки в паз венца на осевую глубину паза муфты, при этом осевая глубина паза муфты выполнена менее осевой длины державки якорного элемента на осевую ширину верхней поперечной канавки с внешней стороны державки с возможностью заведения в нее фиксирующего упругого разрезного кольца, причем внешняя поверхность плашки якорного элемента выполнена зубчатой, включающей систему зубьев, вписанных параллельными рядами вершин в охватывающую их в пределах ширины плашки условную цилиндрическую поверхность с образующей, параллельной оси пакера-подвески, и радиусом, равным внутреннему радиусу обсадной колонны в высотном осевом диапазоне якорения пакера-подвески, а внутренняя поверхность якорного элемента, обращенная в сторону оси пакера-подвески, выполнена цилиндроконической и включает цилиндрический участок, длиной не менее осевой длины державки якорного элемента и радиусом, обеспечивающими возможность исходного конгруэнтного прижатия к корпусу пакера-подвески, и конический участок с осевой длиной не менее большей части длины плашки и с углом ϕо.пл. наклона образующей внутренней конической поверхности плашки, равным ответному углу ϕо.к.к. наклона образующей кольцевого конического клина цилиндроконического кольцевого элемента привода якорных элементов, выполненного с возможностью конгруэнтного скольжения по внутренней поверхности плашки при срабатывании якорения, а указанные углы ϕо.пл. и ϕо.к.к. приняты удовлетворяющими условию ϕо.пл.=ϕо.к.к.=(0,13÷0,19) [рад].The problem is solved in that the hydro-mechanical cemented liner packer suspension, according to the invention, is a device for installing a casing liner in a well and comprises a non-removable part including a lower sub with a drain plug installed in it and connected through a sleeve to the suspension packer body, on which the anchor assembly and the mechanical packer assembly with a pusher and a push sleeve are sequentially mounted, and contains an extractable part in the form of an installation tool the shank, which includes the separation unit of the transport column with the packer suspension of the shank, the cam assembly of the drive of the packer push sleeve, the upper sub in the form of a pipe, detachably supplemented in the upper part by a sleeve made in turn with the possibility of detachable connection of the packer suspension to the transport column, with This anchor assembly contains a sleeve mounted on the packer-suspension housing, endowed with a system of anchor elements having each gear die with a holder, an intermediate movable cylinder the roconic ring element of the hydraulic drive (hydraulic drive) of the armature and the power device of the hydraulic drive of the armature, having a housing made in the form of a hydraulic cylinder, including two stationary outer and inner cylindrical ring concentric shells, and an annular piston with clamps, and the coupling in the upper part is framed by sections of the shell shell of the latter forming a crown of longitudinal beam elements alternating with through longitudinal grooves made according to the number of anchor elements and having an axial head slaughter and arc width in the sleeve of the coupling, which correspond to the response parameters of the holder of the anchor element, providing the possibility of backlashless insertion of the holder into the groove of the crown to the axial depth of the coupling groove, while the axial depth of the groove of the coupling is less than the axial length of the holder of the anchor element to the axial width of the upper transverse groove with the outer side of the holder with the possibility of introducing into it a fixing elastic split ring, and the outer surface of the die of the anchor element is made of gear, including a system teeth inscribed in parallel rows of vertices in a conditional cylindrical surface covering them within the die width with a generatrix parallel to the axis of the packer suspension, and a radius equal to the inner radius of the casing in the vertical axial range of anchoring of the packer suspension, and the inner surface of the anchor element facing in side of the axis of the packer-suspension, made cylindrical and includes a cylindrical section with a length not less than the axial length of the holder of the anchor element and radius, providing the possibility of the initial of congruent pressed against the packer body-suspension, and a conical portion with an axial length of at least most of the length of the ram and with the angle φ o.pl. tilt forming the inner conical surface of dice equal to the second leg angle φ o.k.k. the inclination of the generatrix of the annular conical wedge of the cylindrical-conical annular element of the drive of the anchor elements, made with the possibility of congruent sliding on the inner surface of the die when the armature is triggered, and the indicated angles ϕ about and φ o.k.k. taken satisfying the condition ϕ o.pl. = φ o.k.k. = (0.13 ÷ 0.19) [rad].
При этом корпус муфты может быть выполнен длиной не менее полутора диаметров корпуса пакера-подвески и наделен в верхней части кольцевым центрирующим уширением, внешний диаметр которого выполнен минимально превышающим диаметр условной цилиндрической оболочки, охватывающей вершины зубьев плашек якорных элементов в исходном положении до стадии якорения к трубе обсадной колонны, при этом дно паза венца между лучевыми элементами муфты выполнено с пологим скосом под углом α1п.м к условной плоскости, нормальной к оси пакера-подвески, равным углу α2т.д. наклона торца державки якорного элемента, конгруентно примыкающего к дну паза, которые определены в диапазоне значений α1п.м.=α2т.д.=(0,21÷0,31) [рад], направленном от оси пакера-подвески вниз, а нижняя и верхняя части корпуса муфты выполнены конгруэнтно, в том числе частично на резьбе охватывающими нижняя соответственно верхнюю часть нижнего переводника пакера-подвески, а верхняя - охватывающей нижнюю часть корпуса пакера-подвески с двойной фиксацией по периметру верхней и нижней частей корпуса муфты соответственно двумя группами стопорных элементов, при этом отверстия в корпусе муфты под стопорные элементы каждой группы радиально ориентированы в своей условной плоскости, нормальной к оси пакера-подвески, и размещены с угловой частотой γс.э., определенной в диапазоне значений γс.э.=(0,64÷1,59) [ед/рад], кроме того зубья в плашке якорных элементов выполнены с шаговой частотой γз.п., определенной в диапазоне значений γз.п.=n/b=(1,2÷2,4)×102 [ед/пм], где n - число зубьев в плашке; b - осевая базовая высота плашки [м].In this case, the clutch housing can be made with a length of at least one and a half diameters of the packer-suspension housing and endowed with an annular centering broadening in the upper part, the outer diameter of which is minimally larger than the diameter of the conventional cylindrical shell, covering the tops of the teeth of the dies of the anchor elements in the initial position until the stage of anchoring to the pipe casing, wherein the bottom of the ring groove between the radial coupling elements formed with a gentle slant angle α 1p.m a notional plane normal to the axis of the packer-suspension are angle α 2t.d. the inclination of the end face of the holder of the anchor element congruently adjacent to the bottom of the groove, which are defined in the range of α 1p.m. = α 2t.d. = (0.21 ÷ 0.31) [rad] directed downward from the axis of the packer-suspension, and the lower and upper parts of the coupling body are congruent, including partially on the thread, covering the lower and upper parts of the lower sub-packer-suspension, respectively, and upper - covering the lower part of the packer-suspension housing with double fixation along the perimeter of the upper and lower parts of the coupling housing, respectively, by two groups of locking elements, while the holes in the coupling housing for the locking elements of each group are radially oriented in their conventional plane ty, normal to the axis of the packer suspension, and placed with an angular frequency of γ SE defined in the range of γ SE = (0.64 ÷ 1.59) [units / rad], in addition, the teeth in the die of the anchor elements are made with a step frequency γ s.p. defined in the range of γ zp = n / b = (1.2 ÷ 2.4) × 10 2 [u / pm], where n is the number of teeth in the die; b - axial base plate height [m].
Поршень гидропривода якоря может быть размещен между внешней и внутренней оболочками корпуса гидропривода, функцию внутренней из которых выполняет корпус пакера-подвески с отверстиями для напорной подачи бурового раствора к поршню, при этом поршень наделен на верхнем конце зубчатым венцом, образованным из лучевых элементов, разделенных пазами с конфигурацией для безлюфтового заведения в них фиксаторов с контактной внутренней поверхностью, исключающей обратное осевое смещение поршня после срабатывания привода якоря, при этом фиксаторы могут быть разнесены по периметру корпуса поршня с угловой частотой γф, определенной в диапазоне значений γф=(0,48÷1,11) [ед/рад], причем фиксаторы выполнены в виде фрагментов цилиндрической оболочки, установленной соосно с осью пакера-подвески, снабжены с внутренней контактной стороны спиральной нарезкой зубьев, конгруэнтно прилегающих к внешней поверхности корпуса пакера-подвески на осевом участке в положении до срабатывания якоря, и перемещаемых при срабатывании якоря вдоль оси пакера-подвески в фиксированное положение зацепления с встречно наклоненными зубьями ответной спиральной нарезки на участке поверхности корпуса пакера-подвески, кроме того внешняя оболочка корпуса гидропривода в приконцевой части, контактирующей с ответным торцом цилиндроконического элемента гидропривода якоря пакера-подвески, наделена совокупностью точечных отверстий, через которые пропущены срезные винты с заведением концевиков в ответное открытое кольцевое углубление в поршне гидропривода, а срезные винты выполнены соединяющими с возможностью среза винтов и разъединения внешней оболочки корпуса и поршня гидропривода якоря и разнесены по периметру поперечного сечения корпуса гидропривода с угловой частотой γс.в., определенной в диапазоне значений γс.в..=(1,11÷1,91) [ед/рад].The hydraulic piston of the armature can be placed between the outer and inner shells of the hydraulic actuator housing, the inner of which is the packer-suspension housing with holes for pressure supply of drilling fluid to the piston, while the piston is endowed on the upper end with a gear ring formed of beam elements separated by grooves with a configuration for a backlash-free place in them of clamps with a contact inner surface, which excludes the reciprocal axial displacement of the piston after the operation of the armature drive, while Frames can be spaced along the perimeter of the piston body with an angular frequency γ f defined in the range of γ f = (0.48 ÷ 1.11) [units / rad], and the clamps are made in the form of fragments of a cylindrical shell mounted coaxially with the axis of the packer - pendants, equipped on the inner contact side with helical cutting of teeth congruently adjacent to the outer surface of the packer-suspension housing on the axial section in the position until the armature is triggered, and moved when the armature is triggered along the axis of the packer-suspension in a fixed engagement position counter-inclined teeth of the reciprocal spiral cutting on the surface portion of the packer-suspension housing, in addition, the outer shell of the hydraulic actuator in the end part in contact with the mating end of the cylinder-conical element of the hydraulic armature of the packer-suspension is endowed with a set of pinholes through which shear screws are passed with the end ends inserted into reciprocal open annular recess in the piston of the hydraulic actuator, and shear screws are made connecting with the possibility of cutting the screws and disconnecting the external shell shells and pistons of the hydraulic actuator are anchored and spaced along the perimeter of the cross section of the hydraulic actuator housing with an angular frequency of γ r.v. defined in the range of values of γ s.v .. = (1.11 ÷ 1.91) [units / rad].
Поставленная задача в части узла якоря пакера-подвески хвостовика решается тем, что узел якоря, согласно изобретению, установлен на корпусе пакера-подвески и включает муфту, наделенную системой якорных элементов, имеющих каждый зубчатую плашку с державкой, промежуточный подвижный цилиндроконический кольцевой элемент гидропривода якоря, который содержит выполненные заедино кольцевой клин и цилиндрическую часть, предназначенную для передачи от поршня привода на клин и затем на плашки якорных элементов силового импульса, необходимого и достаточного для якорения пакера-подвески прижатием вершин зубьев плашек к внутренней поверхности стенки трубы обсадной колонны, при этом муфта выполнена цилиндрической, нижняя и верхняя части которой конгруэнтно, в том числе частично на резьбе выполнены охватывающими нижняя соответственно верхнюю часть нижнего переводника пакера-подвески, а верхняя - охватывающей нижнюю часть корпуса пакера-подвески с двойной фиксацией по периметру верхней и нижней частей корпуса муфты соответственно двумя группами стопорных элементов, причем муфта в верхней части обрамлена участками оболочки корпуса последней, образующими венец из продольных лучевых элементов, чередующихся со сквозными продольными пазами, выполненными по числу якорных элементов, и имеющими осевую глубину и дуговую ширину в оболочке муфты, которые соответствуют ответным параметрам державки якорного элемента, обеспечивающим возможность безлюфтового заведения державки в паз венца на осевую глубину паза муфты, а внутренняя поверхность якорного элемента, обращенная в сторону оси пакера-подвески, выполнена цилиндроконической и включает цилиндрический участок, выполненный с возможностью исходного конгруэнтного прижатия к корпусу пакера-подвески, и конический участок с осевой длиной не менее большей части длины плашки и с углом ϕо.пл. наклона образующей внутренней конической поверхности плашки, равным ответному углу ϕо.к.к. наклона образующей кольцевого конического клина цилиндроконического кольцевого элемента привода якорных элементов, выполненного с возможностью конгруэнтного скольжения по внутренней поверхности плашки при срабатывании якорения, а указанные углы ϕо.пл. и ϕо.к.к. приняты удовлетворяющими условию ϕо.пл.=ϕо.к.к.=(0,13÷0,19) [рад], кроме того дно паза венца между лучевыми элементами муфты выполнено с пологим скосом под углом α1п.м к условной плоскости, нормальной к оси пакера-подвески, равным углу α2т.д. наклона торца державки якорного элемента, конгруентно примыкающего к дну паза, которые определены в диапазоне значений α1п.м.=α2т.д.=(0,21÷0,31) [рад].The task in part of the anchor assembly of the shank packer-suspension is solved by the fact that the anchor assembly, according to the invention, is mounted on the packer-suspension housing and includes a coupling endowed with a system of anchor elements having each gear die with a holder, an intermediate movable cylinder-conical ring element of the anchor hydraulic drive, which contains a circular wedge and a cylindrical part designed for transmission from the drive piston to the wedge and then to the dies of the anchor elements of the power impulse necessary and sufficient for anchoring the packer-suspension by pressing the tops of the teeth of the dies to the inner surface of the wall of the casing pipe, while the coupling is cylindrical, the lower and upper parts of which are congruent, including partially on the thread, covering the lower and upper parts of the lower sub of the packer-suspension, respectively, and upper - covering the lower part of the packer-suspension housing with double fixing around the perimeter of the upper and lower parts of the coupling housing, respectively, by two groups of locking elements, and the coupling and in the upper part it is framed by sections of the shell shell of the latter, forming a crown of longitudinal beam elements, alternating with through longitudinal grooves made according to the number of anchor elements, and having an axial depth and arc width in the clutch shell that correspond to the response parameters of the holder of the anchor element, providing the opportunity the backlash-free insert of the holder in the groove of the crown to the axial depth of the groove of the coupling, and the inner surface of the anchor element facing the axis of the packer-suspension is made cylinder roconic and includes a cylindrical section made with the possibility of initial congruent pressing against the packer-suspension housing, and a conical section with an axial length of at least a greater part of the die length and with an angle ϕ about. tilt forming the inner conical surface of dice equal to the second leg angle φ o.k.k. the inclination of the generatrix of the annular conical wedge of the cylindrical-conical annular element of the drive of the anchor elements, made with the possibility of congruent sliding on the inner surface of the die when the armature is triggered, and the indicated angles ϕ about and φ o.k.k. taken satisfying the condition ϕ o.pl. = φ o.k.k. = (0.13 ÷ 0.19) [rad], in addition, the bottom of the groove of the crown between the beam elements of the coupling is made with a gentle bevel at an angle α 1p.m to the reference plane normal to the axis of the suspension packer, equal to the angle α 2t.d . the inclination of the end face of the holder of the anchor element congruently adjacent to the bottom of the groove, which are defined in the range of α 1p.m. = α 2t.d. = (0.21 ÷ 0.31) [rad].
При этом плашка якорного элемента может включать влючает систему зубьев, вписанных параллельными рядами в охватывающую их вершины в пределах ширины плашки условную цилиндрическую поверхность с образующей, параллельной оси пакера-подвески, и радиусом, равным внутреннему радиусу обсадной колонны, по меньшей мере, в высотном осевом диапазоне якорения пакера-подвески, при этом зубья плашек выполнены с шаговой частотой γз.п., определенной в диапазоне значений γз.п.=n/b=(1,2÷2,4)×102 [ед/пм], где n - число зубьев в плашке; b - осевая базовая высота плашки [м].In this case, the anchor element plate may include a system of teeth inscribed in parallel rows into the vertices covering the vertices within the plate width with a generatrix parallel to the axis of the packer suspension and a radius equal to the inner radius of the casing, at least in the axial height the anchor range of the packer-suspension, while the teeth of the dies are made with a step frequency γ s.p. defined in the range of γ zp = n / b = (1.2 ÷ 2.4) × 10 2 [u / pm], where n is the number of teeth in the die; b - axial base plate height [m].
Поставленная задача в части муфты якоря пакера-подвески хвостовика решается тем, что согласно изобретению муфта выполнена цилиндрической, нижняя и верхняя части которой конгруэнтно, в том числе частично на резьбе выполнены охватывающими нижняя соответственно верхнюю часть нижнего переводника пакера-подвески, а верхняя - охватывающей нижнюю часть корпуса пакера-подвески с двойной фиксацией по периметру верхней и нижней частей корпуса муфты соответственно двумя группами стопорных элементов, при этом отверстия в корпусе муфты под стопорные элементы каждой группы радиально ориентированы в своей условной плоскости, нормальной к оси пакера-подвески, и размещены с угловой частотой γс.э., определенной в диапазоне значений γс.э.=(0,64÷1,59) [ед/рад], причем корпус муфты выполнен длиной не менее полутора диаметров корпуса пакера-подвески и наделен в верхней части кольцевым центрирующим уширением, внешний диаметр которого выполнен минимально превышающим диаметр условной цилиндрической оболочки, охватывающей вершины зубьев плашек якорных элементов в исходном положении на величину, необходимую и достаточную для свободного прохождения в трубе обсадной колонны в качестве направляющей с обеспечением выполнения функции равномерного якорения пакера-подвески в указанной трубе, причем муфта в верхней части обрамлена участками оболочки корпуса последней, образующими венец из продольных лучевых элементов, чередующихся со сквозными продольными пазами, выполненными с угловой частотой ξп.м, определенной в диапазоне значений ξп.м.=(0,64÷1,27) [ед/рад], и имеющими осевую глубину и дуговую ширину в оболочке муфты, которые соответствуют ответным параметрам якорного элемента, обеспечивающим возможность безлюфтового заведения якорного элемента в паз венца на осевую глубину паза муфты, причем лучевые элементы муфты наделены каждый поперечной канавкой, соосно пролонгированной в державках якорных элементов с возможностью совместного заведения в них фиксирующего разрезного упругого кольца, а дно паза венца между лучевыми элементами муфты выполнено с пологим скосом под углом α1п.м к условной плоскости, нормальной к оси пакера-подвески, определенному в диапазоне значений α1п.м.=(0,21÷0,31) [рад] и направленном вниз во внешнюю сторону от условной плоскости, нормальной к оси пакера-подвески.The problem in terms of the anchor clutch of the shank packer-suspension is solved by the fact that according to the invention the coupling is cylindrical, the lower and upper parts of which are congruent, including partially on the thread, covering the lower and upper parts of the lower packer-suspension sub, and the upper - covering the lower part of the packer-suspension housing with double fixation along the perimeter of the upper and lower parts of the coupling housing, respectively, by two groups of locking elements, while the holes in the coupling housing under the stop nye elements of each group are oriented radially in their notional plane normal to the axis of the packer-suspension and placed with angular frequency γ ce defined in the range of γ SE = (0.64 ÷ 1.59) [units / rad], moreover, the coupling body is made with a length of at least one and a half diameters of the packer-suspension housing and is endowed with an annular centering broadening in the upper part, the outer diameter of which is minimally larger than the diameter of the conventional cylindrical shell, covering the tops of the teeth of the dies of the anchor elements in the initial position by the amount necessary and sufficient for free passage in the casing string as a guide, ensuring the function of uniform anchoring of the packer suspension in the specified tube, wherein the sleeve at the top is framed by sections of the shell housing the latter, forming a crown of longitudinal beam elements alternating with through longitudinal slots, made at an angular frequency ξ rm defined in the range ξ lm = (0.64 ÷ 1.27) [units / rad], and having axial depth and arc width in the clutch shell, which correspond to the response parameters of the anchor element, providing the possibility of backlashless insertion of the anchor element into the groove of the crown to the axial depth of the coupling groove, the beam elements of the coupling are endowed with each transverse groove coaxially extended in the holders of the anchor elements with the possibility of joint establishment of a fixing split elastic ring in them, and the bottom of the groove of the crown between the beam elements of the coupling is made with a gentle bevel at an angle α 1p.m a notional plane normal to the axis of the packer-suspension as defined in the range α 1p.m. = (0.21 ÷ 0.31) [rad] and directed downward to the outside from the conventional plane normal to the axis of the packer suspension.
Поставленная задача в части якорного элемента пакера-подвески хвостовика решается тем, что согласно изобретению якорный элемент состоит из выполненных заедино плашки и державки, и наделен боковыми гранями, выполненными пространственно ориентированными в угловом диапазоне от положения, параллельного плоскости симметрии якорного элемента, проходящей через ось пакера-подвески, до разведения указанных граней на угол ς габаритного створа якорного элемента, и совмещения каждой с условной граничной радиальной плоскостью и величиной угла ς между ними, удовлетворяющей условию ς=Lвн.пл./Rвн.пл.=(0,28÷0,39) [рад], где Lвн.пл. и Rвн.пл. - соответственно дуга окружности и радиус внутренней поверхности державки якорного элемента; при этом в державке якорного элемента с внешней стороны выполнены две поперечные нижняя и верхняя кольцевые канавки, с возможностью установки в каждую из которых фиксирующего разрезного упругого кольца, причем нижняя канавка выполнена во внешней поверхности на промежуточном участке длины державки и пролонгирована в обе стороны с пересечением смежных лучевых элементов венца муфты, а верхняя кольцевая канавка выполнена аналогично и расположена у нижней кромки зубчатой плашки, имеет большую глубину для заведения в нее упругого разрезного кольца, упором в которое ограничены осевой длиной лучевых элементов муфты, осевой глубиной паза венца муфты и заводимой в паз части осевой длины державки, причем внешняя поверхность плашки якорного элемента выполнена зубчатой, включающей систему зубьев, вписанных параллельными рядами в охватывающую их вершины в пределах ширины плашки условную цилиндрическую поверхность с образующей, параллельной оси пакера-подвески, и радиусом, равным внутреннему радиусу обсадной колонны, по меньшей мере, в высотном осевом диапазоне якорения пакера-подвески, при этом зубья плашек выполнены с шаговой частотой γз.п., определенной в диапазоне значений γз.п.=n/b=(1,2÷2,4)×102 [ед/пм], где n - число зубьев в плашке; b - осевая базовая высота плашки [м]; кроме того зубья плашки в сечении условной плоскостью, проходящей через ось пакера-подвески, образуют в вершине угол ψз.п., определенный в диапазоне ψз.п.=(1,33÷1,88) [рад], а биссектриса угла вершины зуба отклонена вниз по отношению к плоскости, нормальной к оси пакера-подвески, на угол βз.п., определенный в диапазоне βз.п.=(0,45÷0,63) [рад].The problem in terms of the anchor element of the shank packer-suspension is solved by the fact that according to the invention the anchor element consists of a single die and holder and is endowed with side faces that are spatially oriented in the angular range from a position parallel to the plane of symmetry of the anchor element passing through the axis of the packer -suspensions, before breeding the specified faces at an angle ς of the overall alignment of the anchor element, and combining each with a conditional boundary radial plane and the value of the angle ς between them, satisfying the condition ς = L ext.pl. / R ext.pl. = (0.28 ÷ 0.39) [rad], where L ext.pl. and R ext.pl. - respectively, the circular arc and the radius of the inner surface of the holder of the anchor element; at the same time, two transverse lower and upper annular grooves are made in the holder of the anchor element from the outside, with the possibility of installing a fixing split elastic ring in each of which, the lower groove is made in the outer surface on the intermediate section of the length of the holder and is extended in both directions with the intersection of adjacent radial elements of the crown of the coupling, and the upper annular groove is made similarly and is located at the lower edge of the gear die, has a great depth for introducing into it an elastic split about the ring, the emphasis of which is limited by the axial length of the beam elements of the coupling, the axial depth of the groove of the crown of the coupling and the part of the axial length of the holder inserted into the groove, the outer surface of the die of the anchor element being serrated, including a system of teeth inscribed in parallel rows into vertices covering them at a width dies a conditional cylindrical surface with a generatrix parallel to the axis of the packer suspension, and a radius equal to the inner radius of the casing, at least in the vertical axial range of anchoring of the packer - suspensions, while the teeth of the dies are made with a step frequency γ z.p. defined in the range of γ zp = n / b = (1.2 ÷ 2.4) × 10 2 [u / pm], where n is the number of teeth in the die; b - axial base plate height [m]; in addition, the teeth of the die in the section with a conditional plane passing through the axis of the packer-suspension form an angle ψ s.p. defined in the range ψ s.p. = (1,33 ÷ 1,88) [rad], a tooth tip angle bisector rejected downward relative to the plane normal to the axis of the packer-suspension, by an angle β ZP defined in the range β zp = (0.45 ÷ 0.63) [rad].
При этом державка якорного элемента может быть выполнена с параметрами осевой глубины и дуговой ширины, обеспечивающими возможность безлюфтового заведения в лучевой венец муфты на осевую глубину паза между смежными продольными лучевыми элементами венца, а осевая длина державки якорного элемента выполнена превышающей осевую глубину паза муфты на величину осевой ширины верхней поперечной канавки с внешней стороны державки с возможностью заведения в нее упругого разрезного фиксирующего кольца, кроме того торцевой конец державки выполнен конгруэнтно примыкающим к дну паза муфты с пологим скосом под углом α2т.д. к условной плоскости, нормальной к оси пакера-подвески, равным α2т.д.=(0,21÷0,31) [рад] и направленном от оси пакера-подвески вниз.In this case, the holder of the anchor element can be made with the parameters of the axial depth and arc width, providing the possibility of a backlash-free insertion into the beam crown of the coupling to the axial depth of the groove between adjacent longitudinal beam elements of the crown, and the axial length of the holder of the anchor element is greater than the axial depth of the coupling groove by the value of the axial the width of the upper transverse groove on the outside of the holder with the possibility of introducing into it an elastic split retaining ring, in addition, the end end of the holder is made ene congruently adjacent to the bottom of the coupling groove with a gentle bevel angle α 2t.d. to the conditional plane normal to the axis of the packer suspension equal to α 2t.d. = (0.21 ÷ 0.31) [rad] and directed downward from the axis of the packer suspension.
Внутренняя поверхность якорного элемента, обращенная в сторону оси пакера-подвески, может быть выполнена цилиндроконической и включает цилиндрический участок, длиной не менее осевой длины державки якорного элемента, и радиусом, обеспечивающем возможность исходного конгруэнтного прижатия к корпусу пакера-подвески, и конический участок с осевой длиной не менее большей части длины плашки и с углом ϕо.пл. наклона образующей внутренней конической поверхности плашки, равным ответному углу ϕо.к.к. наклона образующей кольцевого конического клина цилиндроконического кольцевого элемента привода якорных элементов, выполненного с возможностью конгруэнтного скольжения по внутренней поверхности плашки при срабатывании якорения, а указанные углы ϕо.пл. и ϕо.к.к. приняты удовлетворяющими условию ϕо.пл.=ϕо.к.к.=(0,13÷0,19) [рад].The inner surface of the anchor element, facing the axis of the packer-suspension, can be cylindrical and includes a cylindrical section with a length not less than the axial length of the holder of the anchor element, and a radius that allows initial congruent pressing against the housing of the packer-suspension, and a conical section with axial length not less than most of the length of the plate and with an angle ϕ o.pl. tilt forming the inner conical surface of dice equal to the second leg angle φ o.k.k. the inclination of the generatrix of the annular conical wedge of the cylindrical-conical annular element of the drive of the anchor elements, made with the possibility of congruent sliding on the inner surface of the die when the armature is triggered, and the indicated angles ϕ about and φ o.k.k. taken satisfying the condition ϕ o.pl. = φ o.k.k. = (0.13 ÷ 0.19) [rad].
Технический результат группы изобретений, объединенных единым творческим замыслом, состоит в разработке конструкции пакера-подвески, обеспечивающей повышение надежности работы устройства в процессе установки хвостовика обсадной колонны в скважине за счет проработки конструктивных решений и геометрических параметров узла якоря пакера-подвески с использованием гидравлического механизма разъединения, чем достигают повышение надежности якорения пакера-подвески хвостовика к обсадной колонне.The technical result of the group of inventions, united by a single creative concept, is to develop a packer-suspension design that provides increased reliability of the device during installation of the liner casing in the well due to the development of design solutions and geometric parameters of the packer-suspension anchor assembly using a hydraulic separation mechanism, what achieve an increase in the reliability of anchoring the liner-packer suspension to the casing.
Сущность изобретения поясняется чертежами где:The invention is illustrated by drawings where:
на фиг. 1 изображена пакер-подвеска хвостовика, общий вид;in FIG. 1 shows a shank packer suspension, general view;
на фиг. 2 - узел якоря пакера-подвески хвостовика, продольный разрез;in FIG. 2 - node anchor packer-suspension shank, a longitudinal section;
на фиг. 3 - муфта якоря пакера-подвески хвостовика, продольный разрез;in FIG. 3 - clutch anchor packer-suspension shank, a longitudinal section;
на фиг. 4 - якорный элемент пакера-подвески хвостовика, продольный разрез;in FIG. 4 - anchor element of the packer-suspension shank, a longitudinal section;
на фиг. 5 - фрагмент А на фиг. 4, продольный разрез;in FIG. 5 - fragment A in FIG. 4, a longitudinal section;
на фиг. 6 - фрагмент узла гидропривода якоря пакера-подвески, на котором изображен поршень гидропривода якоря с фиксатором, продольный разрез.in FIG. 6 is a fragment of a node of the hydraulic drive of the anchor of the packer suspension, which shows the piston of the hydraulic drive of the armature with a lock, a longitudinal section.
Пакер-подвеска хвостовика гидромеханическая цементируемая предназначена для проведения спуска и установки хвостовика в предыдущей обсадной колонны с последующим цементированием, разъединения хвостовика от транспортировочной колонны и дальнейшего герметичного разобщения межколонного пространства в скважине вертикальной, наклонно-направленной или скважине с горизонтальным окончанием.The hydromechanical cemented liner packer suspension is designed to run and install the liner in the previous casing string followed by cementing, disconnect the liner from the conveyor string and then seal the annular space in the vertical, directional or horizontal wellbore.
Пакер-подвеска хвостовика (фиг. 1) содержит неизвлекаемую и извлекаемую части. Неизвлекаемая часть пакера-подвески включает нижний переводник 1 с установленной в нем спускаемой подвесной пробкой 2 и соединенный через муфту 3 с корпусом 4 пакера-подвески. На корпусе 4 пакера-подвески последовательно смонтированы узел 5 якоря и узел 6 механического пакера с толкателем 7 и нажимной втулкой 8. Извлекаемая часть пакера-подвески выполнена виде установочного инструмента хвостовика, который включает узел 9 разъединения транспортировочной колонны с пакером-подвеской хвостовика, узел 10 кулачков привода нажимной втулки 8 пакера, верхний переводник 11 в виде патрубка, разъемно дополненного в верхней части муфтой 12, выполненной в свою очередь с возможностью разъемного присоединения пакера-подвески к транспортировочной колонне.The liner packer suspension (FIG. 1) contains non-extractable and extractable parts. The non-removable part of the suspension packer includes a lower sub 1 with a
Узел 5 якоря (фиг. 2) содержит установленную на корпусе 4 пакера-подвески муфту 3, промежуточный подвижный цилиндроконический кольцевой элемент 13 гидравлического привода (гидропривода) якоря и силовое устройство гидропривода якоря, имеющее корпус, выполненный в виде гидроцилиндра, и кольцевой поршень 14 с фиксаторами 15. Корпус гидропривода якоря включает две неподвижные цилиндрические кольцевые концентрические оболочки - внешнюю оболочку 16 и внутреннюю, функцию которой выполняет корпус 4 пакера-подвески. При этом корпус 4 пакера-подвески снабжен отверстиями 17 для напорной подачи бурового раствора к поршню 14. Муфта 3 наделена системой якорных элементов 18, имеющих каждый зубчатую плашку 19 с державкой 20.The anchor assembly 5 (Fig. 2) comprises a
Цилиндроконический кольцевой элемент 13 узла 5 якоря пакера-подвески содержит выполненные заедино кольцевой клин 21 и цилиндрическую часть 22, предназначенную для передачи от поршня 14 гидропривода на клин 21 и затем на плашки 19 якорных элементов 18 силового импульса, необходимого и достаточного для якорения пакера-подвески прижатием вершин зубьев 23 плашек 19 к внутренней поверхности стенки трубы обсадной колонны.The cylindrical-
Корпус муфты 3 (фиг. 3) выполнен цилиндрическим. Нижняя и верхняя части 24 и 25 корпуса муфты 3 конгруэнтно, в том числе частично на резьбе 26 выполнены охватывающими нижняя часть 24 соответственно верхнюю часть нижнего переводника 1 пакера-подвески, а верхняя часть 25 - охватывающей нижнюю часть корпуса 4 пакера-подвески с двойной фиксацией по периметру нижней и верхней частей 24 и 25 корпуса муфты 3 соответственно двумя группами стопорных элементов 27 и 28. Отверстия в корпусе муфты 3 под стопорные элементы 27 и 28 радиально ориентированы каждая в своей условной плоскости, нормальной к оси 29 пакера-подвески, и размещены с угловой частотой γс.э., определенной в диапазоне значений γс.э.=(Nс.э./2π)=(0,64÷1,59) [ед/рад], где Nс.э. - число стопорных элементов в соединении.The housing of the coupling 3 (Fig. 3) is cylindrical. The lower and
Муфта 3 в верхней части 24 обрамлена участками оболочки корпуса последней, образующими венец из продольных лучевых элементов 30, чередующихся со сквозными продольными пазами, выполненными с угловой частотой ξп.м., определенной в диапазоне значений ξп.м.=(Nп.м./2π)=(0,64÷1,27) [ед/рад], где Nп.м. - число пазов муфты. Пазы муфты 3 выполнены по числу якорных элементов 18 и имеют осевую глубину и дуговую ширину в оболочке муфты, которые соответствуют ответным параметрам державки 20 якорного элемента 18, обеспечивающим возможность безлюфтового заведения державки 20 в паз венца на осевую глубину паза муфты. Лучевые элементы 30 муфты 3 наделены каждый поперечной канавкой 31, соосно пролонгированной в державках 20 якорных элементов 18 с возможностью совместного заведения в них фиксирующего разрезного упругого кольца 32.The
Корпус муфты 3 выполнен длиной не менее полутора диаметров корпуса 4 пакера-подвески и наделен в верхней части 24 кольцевым центрирующим уширением, внешний диаметр которого выполнен минимально превышающим диаметр условной цилиндрической оболочки, охватывающей вершины зубьев 23 плашек 19 якорных элементов 18 в исходном положении на величину, необходимую и достаточную для свободного прохождения в трубе обсадной колонны в качестве направляющей с обеспечением выполнения функции равномерного якорения пакера-подвески в указанной трубе.The housing of the
Якорный элемент 18 пакера-подвески хвостовика (фиг. 4), состоящий из выполненных заедино плашки 19 и державки 20, и наделен боковыми гранями 32, выполненными пространственно ориентированными в угловом диапазоне от положения, параллельного плоскости симметрии якорного элемента, проходящей через ось 29 пакера-подвески, до разведения указанных граней 32 на угол ς габаритного створа якорного элемента, и совмещения каждой с условной граничной радиальной плоскостью и величиной угла ς между ними, удовлетворяющей условию ς=Lвн.пл./Rвн.пл.=(0,28÷0,39) [рад], где Lвн.пл. и Rвн.пл. - соответственно дуга окружности и радиус внутренней поверхности державки 20 якорного элемента 18.The
В державке 20 якорного элемента 18 с внешней стороны выполнены две поперечные нижняя и верхняя кольцевые канавки 33 и 34 с возможностью установки в каждую из которых фиксирующего разрезного упругого кольца 35 и 36 соответственно. Нижняя канавка 33 выполнена во внешней поверхности на промежуточном участке длины державки 20 и пролонгирована в обе стороны с пересечением смежных лучевых элементов 30 венца муфты 3. Верхняя канавка державки 20 выполнена аналогично и расположена у нижней кромки зубчатой плашки 19, имеет большую глубину для заведения в нее упругого разрезного кольца 36, упором в которое ограничены осевой длиной лучевых элементов 30 муфты 3, осевой глубиной паза венца муфты и заводимой в паз части осевой длины державки 20. Таким образом, державка 20 якорного элемента 18 выполнена с параметрами осевой глубины и дуговой ширины, обеспечивающими возможность безлюфтового заведения в лучевой венец муфты на осевую глубину паза между смежными продольными лучевыми элементами 30 венца. Осевая глубина паза муфты 3 выполнена менее осевой длины державки 20 якорного элемента 18 на осевую ширину верхней поперечной канавки 34 с внешней стороны державки 20 с возможностью заведения в нее упругого разрезного кольца 36.In the
Внешняя поверхность плашки 19 якорного элемента 18 выполнена зубчатой, включающей систему зубьев 23, вписанных параллельными рядами в охватывающую их вершины в пределах ширины плашки 19 условную цилиндрическую поверхность с образующей, параллельной оси 29 пакера-подвески, и радиусом, равным внутреннему радиусу обсадной колонны, по меньшей мере, в высотном осевом диапазоне якорения пакера-подвески. Зубья 23 плашек 19 выполнены с шаговой частотой γз.п., определенной в диапазоне значений γз.п.=n/b=(1,2÷2,4)×102 [ед/пм], где n - число зубьев в плашке, b - осевая базовая высота плашки [м]. Зубья 23 плашки 19 якорного элемента 18 (фиг. 5) в сечении условной плоскостью, проходящей через ось 29 пакера-подвески, образуют в вершине угол ψз.п., определенный в диапазоне ψз.п.=(1,33÷1,88) [рад]. Биссектриса угла вершины зуба 23 отклонена вниз по отношению к плоскости, нормальной к оси 29 пакера-подвески, на угол βз.п., определенный в диапазоне βз.п.=(0,45÷0,63) [рад].The outer surface of the
Кроме того, дно 37 паза венца между лучевыми элементами 30 муфты 3 выполнено с пологим скосом под углом α1п.м к условной плоскости, нормальной к оси 29 пакера-подвески, равным углу α2т.д. наклона торца 38 державки 20 якорного элемента 19, конгруентно примыкающего к дну паза, которые определены в диапазоне значений α1п.м.=α2т.д.=(0,21÷0,31) [рад], направленном от оси 29 пакера-подвески вниз.In addition, the
Внутренняя поверхность якорного элемента 18, обращенная в сторону оси 29 пакера-подвески, выполнена цилиндроконической и включает цилиндрический и конический участки 39 и 40. При этом цилиндрический участок 39 выполнен длиной не менее осевой длины державки 20 якорного элемента и радиусом, обеспечивающем возможность исходного конгруэнтного прижатия к корпусу 4 пакера-подвески. Конический участок 40 выполнен с осевой длиной не менее большей части длины плашки 19 и с углом ϕо.пл. наклона образующей внутренней конической поверхности плашки 19, равным ответному углу ϕо.к.к. наклона образующей кольцевого конического клина 21 цилиндроконического кольцевого элемента 13 гидропривода якорных элементов 19, выполненного с возможностью конгруэнтного скольжения по внутренней поверхности плашки 19 при срабатывании якорения. При этом углы ϕо.пл. и ϕо.к.к. приняты удовлетворяющими условию ϕо.пл.=ϕо.к.к.=(0,13÷0,19) [рад].The inner surface of the
Поршень 14 гидропривода якоря (фиг. 6) размещен между внешней оболочкой 16 и внутренней оболочкой корпуса гидропривода, функцию внутренней из которых выполняет корпус 4 пакера-подвески с отверстиями 17 для напорной подачи бурового раствора к поршню. Поршень 14 наделен на верхнем конце зубчатым венцом, образованным из лучевых элементов, разделенных пазами с конфигурацией для безлюфтового заведения в них фиксаторов 15 с контактной внутренней поверхностью, исключающей обратное осевое смещение поршня 14 после срабатывания привода якоря. Фиксаторы 15 разнесены по периметру корпуса поршня 14 с угловой частотой γф, определенной в диапазоне значений γф=(Nф/2π)=(0,48÷1,11) [ед/рад], где Nф - число фиксаторов.The armature hydraulic piston 14 (Fig. 6) is placed between the
Фиксаторы 15 (фиг. 6) выполнены в виде фрагментов цилиндрической оболочки, установленной соосно с осью 29 пакера-подвески, снабжены с внутренней контактной стороны спиральной нарезкой зубьев 41, конгруэнтно прилегающих к внешней поверхности корпуса 4 пакера-подвески на осевом участке в положении до срабатывания якоря, и перемещаемых при срабатывании якоря вдоль оси 29 пакера-подвески в фиксированное положение зацепления с встречно наклоненными зубьями 42 ответной спиральной нарезки на участке поверхности корпуса 4 пакера-подвески.The latches 15 (Fig. 6) are made in the form of fragments of a cylindrical shell, mounted coaxially with the axis of the packer suspension, provided with
Внешняя оболочка 16 корпуса гидропривода в приконцевой части, контактирующей с ответным торцом цилиндрической части 22 цилиндроконического элемента 13 гидропривода якоря пакера-подвески, наделена совокупностью точечных отверстий 43. Через отверстия 43 пропущены срезные винты с заведением концевиков в ответное открытое кольцевое углубление в поршне 14 гидропривода. Срезные винты выполнены соединяющими с возможностью среза винтов и разъединения внешней оболочки 16 корпуса и поршня 14 гидропривода якоря. Срезные винты выполнены разнесенными по периметру поперечного сечения корпуса гидропривода с угловой частотой γс.в., определенной в диапазоне значений γс.в..=(Nс.в./2π)=(1,11÷1,91) [ед/рад], где Nс.в. - число срезных винтов.The
Работает пакер-подвеска хвостовика следующим образом.The shank packer suspension works as follows.
После спуска хвостовика на заданную глубину производят его цементирование. После окончания процесса цементирования поднимают давление во внутриколонном пространстве до заданной рабочей величины. Ступенчатым повышением давления до Р=14 МПа приводят в действие узел 5 якоря пакера-подвески. Давление через отверстия 17 для напорной подачи бурового раствора к поршню 14 в корпусе 4 пакера-подвески передают на кольцевой поршень 14 узла 5 якоря. При этом срезные винты, пропущенные через внешнюю оболочку 16 корпуса гидропривода и ответные кольцевые углубления в поршне 14 гидропривода, разрушаются. Кольцевой поршень 14 перемещается в осевом направлении, осуществляя передачу от поршня 14 гидропривода на клин 21 цилиндроконического элемента 13 и затем на плашки 19 якорных элементов 18 силового импульса, необходимого и достаточного для якорения пакера-подвески прижатием вершин зубьев 23 плашек 19 к внутренней поверхности стенки трубы предыдущей обсадной колонны. Для проверки срабатывания узла 5 якоря производят разгрузку веса на крюке буровой на (6÷7) тонн больше, чем вес хвостовика без сброса давления и хвостовик подвешивают в предыдущей обсадной колонне.After lowering the shank to a predetermined depth, it is cemented. After the cementing process is completed, the pressure in the annular space is raised to a predetermined working value. A stepwise increase in pressure to P = 14 MPa drive the
Выбирают собственный вес транспортировочной колонны, не сбрасывая давление якорения Р = 14 МПа с пакера-подвески. Производят разъединение транспортировочной колонны и хвостовика, путем повышения давления бурового раствора внутри транспортировочной колонны, которое поднимают до значения срабатывания узла 9 гидравлического разъединения Р = 20 МПа. Момент разъединения фиксируют по резкому падению давления и восстановлению циркуляции бурового раствора. При этом срезные винты разрушаются, поршень перемещается в осевом направлении и освобождает грузонесущую цангу (на чертежах не показано). Происходит разъединение транспортировочной колонны и хвостовика, установочный инструмент выходит из пакера-подвески. Для проверки разъединения транспортировочную колонну приподнимают на несколько метров.Select the own weight of the transport column without dropping the anchoring pressure P = 14 MPa from the packer-suspension. Separate the transport column and liner by increasing the pressure of the drilling fluid inside the transport column, which is raised to the response value of the hydraulic separation unit 9 P = 20 MPa. The moment of separation is recorded by a sharp drop in pressure and restoration of the circulation of the drilling fluid. In this case, the shear screws are destroyed, the piston moves in the axial direction and releases the load-carrying collet (not shown in the drawings). There is a separation of the transport column and the shank, the installation tool leaves the packer suspension. To check the separation, the transport column is raised a few meters.
Для приведения в действие узла 6 механического пакера производят разгрузки веса бурильной колонны на (10÷15) тонн в течение (2÷3) мин. При этом кулачки в узле 10 упираются в нажимную втулку 8, разрушаются срезные винты, и манжеты пакера начинают сжиматься, герметично прижимаясь к стенкам предыдущей обсадной колонны. Фиксатор не позволяет втулке вернуться в исходное положение (на чертежах не показано).To actuate the
Технический результат достигают совокупностью разработанных в группе изобретений конструктивных решений узла якоря. При этом согласно изобретению корпус пакера-подвески выполнен цельным и снабжен отверстиями для напорной подачи бурового раствора к поршню, а поршень установлен внутри корпуса гидропривода, включающего две неподвижные внешнюю и внутреннюю цилиндрические оболочки, функцию внутренней из которых выполняет корпус пакера-подвески, что существенно снижает риск смещения гидропривода во время спуска хвостовика при интенсивном расхаживании и вращении. Предлагаемая конструкция фиксаторов, исключающих обратное осевое смещение поршня после срабатывания привода якоря, также повышает надежность якорения за счет принятых в изобретении углов наклона вершин зубьев в спиральной нарезке на внутренней контактной поверхности фиксатора и встречно наклоненных зубьев ответной спиральной нарезки на участке поверхности корпуса пакера-подвески. Предлагаемые в изобретении конструкция корпуса муфты, выполненного с уширением в верхней части, и конструкция якорных элементов в сочетании с цилиндроконическим кольцевым элементом гидропривода обеспечивают оптимальное взаимодействие конических поверхностей при срабатывании якорных элементов по периметру якорения, что также повышает надежность срабатывания узла якоря при получении импульса усилия от поршня после разрушения срезных винтов. Кроме того, в результате найденного в группе изобретений ступенчатого соединения якорных элементов с цилиндроконическим кольцевым элементом гидропривода в заявленными углом ϕо.пл. наклона образующей внутренней конической поверхности плашки якорного элемента, равным ответному углу ϕо.к.к. наклона образующей клина цилиндроконического кольцевого элемента привода якорных элементов, выполненных с возможностью конгруэнтного скольжения по внутренней поверхности плашки при срабатывании якорения, позволяет увеличить площадь опирания и повысить надежность якорения пакера-подвески хвостовика к обсадной колонне.The technical result is achieved by the totality of the design solutions of the anchor assembly developed in the group of inventions. Moreover, according to the invention, the packer-suspension housing is made integral and provided with openings for the pressure supply of drilling fluid to the piston, and the piston is installed inside the hydraulic drive housing, which includes two stationary external and internal cylindrical shells, the inner of which is performed by the packer-suspension housing, which significantly reduces the risk of displacement of the hydraulic actuator during the descent of the shank with intensive pacing and rotation. The proposed design of the clamps, eliminating the reciprocal axial displacement of the piston after the armature actuator is triggered, also increases the reliability of anchoring due to the angle of inclination of the tooth tips in the spiral cut on the internal contact surface of the clamp and counter-inclined teeth of the reciprocal spiral cutting on the surface section of the packer-suspension housing. The design of the clutch housing, made with broadening in the upper part, and the design of the anchor elements in combination with the cylinder-conical ring element of the hydraulic actuator provide optimal interaction of the conical surfaces when the anchor elements are triggered along the perimeter of the anchor, which also increases the reliability of the operation of the anchor unit when receiving an impulse from piston after destruction of shear screws. In addition, as a result of the stepwise connection of the anchor elements with the cylinder- conical ring hydraulic drive element found in the group of inventions in the stated angle ϕ o.spl. of inclination of the inner conical surface forming dies anchoring element equal to the second leg angle φ o.k.k. the inclination of the wedge-forming cylinder-conical annular drive element of the anchor elements, made with the possibility of congruent sliding on the inner surface of the die when the anchor is triggered, allows to increase the area of support and to increase the reliability of anchoring the liner-packer suspension to the casing.
Реализованный таким образом алгоритм работы пакера-подвески хвостовика с использованием ударного гидравлического механизма разъединения обеспечивает наиболее надежную систему отцепления транспортировочной колонны - бурильной трубы от хвостовика, которое производят путем приведения в действие якоря подачей гидравлического давления и в результате обеспечивают подвешивание хвостовика к предыдущей обсадной колонне и разгрузку бурильной трубы. А узел механического пакера обеспечивает эффективное кольцевое уплотнение между верхней частью хвостовика и обсадной колонной.The shank packer-suspension operation algorithm implemented in this way using a hydraulic shock disconnect mechanism provides the most reliable disengagement system for the conveyor string — the drill pipe from the shank — which is produced by actuating the anchor by applying hydraulic pressure and, as a result, ensures that the shank is suspended from the previous casing and unloaded drill pipe. And the mechanical packer assembly provides an effective annular seal between the top of the liner and the casing.
Объектом применения пакера-подвески являются вертикальные, наклонно-направленные скважины и скважины с горизонтальным окончанием, обсаженные колоннами условным диаметром 168 мм, в которые спускаются хвостовики из обсадных труб диаметром 114 мм, включая другие элементы компоновки нижнего заканчивания скважины. При этом в качестве рабочего тела и гидравлической среды для выполнения операций применяют буровой и тампонажный растворы, обработанные химическими реагентами, минерализованную пластовую воду, нефть и газ при температуре до 120°С.The object of application of the packer-suspension is vertical, directional wells and wells with a horizontal end, cased with columns with a conditional diameter of 168 mm, into which liners from casing pipes with a diameter of 114 mm are lowered, including other elements of the lower well completion. At the same time, drilling and grouting solutions treated with chemical reagents, mineralized formation water, oil and gas at temperatures up to 120 ° C are used as a working fluid and hydraulic medium for operations.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017143807A RU2675392C1 (en) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | Liner packer hanger, liner packer hanger anchor assembly, liner packer hanger coupling, liner packer hanger anchor element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017143807A RU2675392C1 (en) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | Liner packer hanger, liner packer hanger anchor assembly, liner packer hanger coupling, liner packer hanger anchor element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2675392C1 true RU2675392C1 (en) | 2018-12-19 |
Family
ID=64753133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017143807A RU2675392C1 (en) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | Liner packer hanger, liner packer hanger anchor assembly, liner packer hanger coupling, liner packer hanger anchor element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2675392C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU198232U1 (en) * | 2019-12-02 | 2020-06-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Packer suspension for attaching a shank with a drill pipe disconnect device |
| RU2768861C1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-03-25 | Симойл Пте. Лтд. | Configuration of a runner tool for running, anchoring and sealing the suspension of a liner |
| RU221220U1 (en) * | 2023-08-10 | 2023-10-26 | Публичное акционерное общество "Тяжпрессмаш" | Device for installing and cementing a casing liner in a well |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5103902A (en) * | 1991-02-07 | 1992-04-14 | Otis Engineering Corporation | Non-rotational versa-trieve packer |
| SU1788208A1 (en) * | 1990-08-27 | 1993-01-15 | Sev Kavkazskij Gni Pi Neftyano | Packer device |
| RU2171366C1 (en) * | 2000-11-22 | 2001-07-27 | Терентьев Сергей Владимирович | Device for installation and sealing of casing liner in well |
| RU113785U1 (en) * | 2010-10-26 | 2012-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | DEVICE FOR INSTALLATION AND SEALING OF A HOLE OF A CASING HOLE IN A WELL |
| RU2478776C1 (en) * | 2011-08-22 | 2013-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Device for installation and sealing of casing string liner in well |
| RU153168U1 (en) * | 2015-01-12 | 2015-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтяник" | DEVICE FOR INSTALLATION OF A TAIL IN A WELL |
-
2017
- 2017-12-14 RU RU2017143807A patent/RU2675392C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1788208A1 (en) * | 1990-08-27 | 1993-01-15 | Sev Kavkazskij Gni Pi Neftyano | Packer device |
| US5103902A (en) * | 1991-02-07 | 1992-04-14 | Otis Engineering Corporation | Non-rotational versa-trieve packer |
| RU2171366C1 (en) * | 2000-11-22 | 2001-07-27 | Терентьев Сергей Владимирович | Device for installation and sealing of casing liner in well |
| RU113785U1 (en) * | 2010-10-26 | 2012-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | DEVICE FOR INSTALLATION AND SEALING OF A HOLE OF A CASING HOLE IN A WELL |
| RU2478776C1 (en) * | 2011-08-22 | 2013-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Device for installation and sealing of casing string liner in well |
| RU153168U1 (en) * | 2015-01-12 | 2015-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтяник" | DEVICE FOR INSTALLATION OF A TAIL IN A WELL |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU198232U1 (en) * | 2019-12-02 | 2020-06-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Packer suspension for attaching a shank with a drill pipe disconnect device |
| RU2768861C1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-03-25 | Симойл Пте. Лтд. | Configuration of a runner tool for running, anchoring and sealing the suspension of a liner |
| RU221221U1 (en) * | 2023-05-16 | 2023-10-26 | Публичное акционерное общество "Тяжпрессмаш" | A device for installing a casing liner in a well and then cementing it |
| RU221220U1 (en) * | 2023-08-10 | 2023-10-26 | Публичное акционерное общество "Тяжпрессмаш" | Device for installing and cementing a casing liner in a well |
| RU224259U1 (en) * | 2023-12-11 | 2024-03-19 | Публичное акционерное общество "Тяжпрессмаш" | Device for installing a casing liner in a well without cementing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8579023B1 (en) | Composite downhole tool with ratchet locking mechanism | |
| RU2674781C1 (en) | Liner packer hanger, hydraulic drive of anchor liner packer hanger, piston of liner packer hanger, hydraulic drive assembly of liner packer hanger | |
| CA2893078C (en) | Expandable wedge slip for anchoring downhole tools | |
| US9359861B2 (en) | Downhole packer tool with dummy slips | |
| RU2441140C2 (en) | Device for hanger lowering and cementing of casing liner in well | |
| US6688395B2 (en) | Expandable tubular having improved polished bore receptacle protection | |
| CA2879758A1 (en) | An expandable liner hanger and method of use | |
| NO344579B1 (en) | Feeding anchors for expandable casing strings | |
| NO331451B1 (en) | Sealing and anchoring device, and method for using it | |
| AU2011213202A1 (en) | Drillable bridge plug for high pressure and high temperature environments | |
| NO339070B1 (en) | Two-way, internal-pressure-locking gasket element system | |
| NO333734B1 (en) | Method of forming an interior smooth seat | |
| GB2413342A (en) | Tubular expansion fluid production assembly and method | |
| NO329560B1 (en) | Procedure for completing borehole operations in a borehole | |
| RU2675392C1 (en) | Liner packer hanger, liner packer hanger anchor assembly, liner packer hanger coupling, liner packer hanger anchor element | |
| CN107304658B (en) | A kind of penetration type plugging device | |
| CN106761541A (en) | A kind of Hydraulic Anchorage sealing device | |
| RU2483191C1 (en) | Drillable packer | |
| CN112177562A (en) | Bridge plug and method of installing same in wellbore | |
| US3191682A (en) | Hydraulically-actuated well packers | |
| RU2344270C2 (en) | Drillable packer | |
| CN112709546B (en) | Pipeline crossing type efficient suspension releasing packer and method | |
| SU1788208A1 (en) | Packer device | |
| CN115199225B (en) | Narrow-gap packing type tail pipe suspension device, well cementation equipment and method | |
| RU2235850C1 (en) | Hydromechanical packer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191215 |