[go: up one dir, main page]

RU2847702C1 - Device and method for cementing the tail in a well - Google Patents

Device and method for cementing the tail in a well

Info

Publication number
RU2847702C1
RU2847702C1 RU2024134930A RU2024134930A RU2847702C1 RU 2847702 C1 RU2847702 C1 RU 2847702C1 RU 2024134930 A RU2024134930 A RU 2024134930A RU 2024134930 A RU2024134930 A RU 2024134930A RU 2847702 C1 RU2847702 C1 RU 2847702C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
liner
transport
stage
coupling
Prior art date
Application number
RU2024134930A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Аркадьевич Миллер
Булат Юсупович Хайруллин
Вячеслав Владимирович Хомутовский
Андрей Владимирович Веселов
Дмитрий Олегович Витязев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "СибБурМаш"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "СибБурМаш" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "СибБурМаш"
Application granted granted Critical
Publication of RU2847702C1 publication Critical patent/RU2847702C1/en

Links

Abstract

FIELD: oil and gas production industry.
SUBSTANCE: group of inventions relates to the oil and gas industry, namely to devices and methods for cementing a wellbore in a well. The device for cementing a wellbore in a well contains a wellbore suspension unit for lowering into the well, including an upper body in the form of a pipe with an axial hole, on the lower step of which a sleeve in the form of a pipe is installed with the possibility of longitudinal movement, connected via an upper coupling to a transport pipe string. The lower step of the upper body is connected via a middle coupling to a nipple in the form of a pipe, to the lower part of which a suspension plug is connected by shear screws, interacting during the pumping of cement slurry with the delivery plug and with the axial hole of the lower barrel. A threaded sleeve is installed on the lower step of the upper body, connected by a left-hand thread to the upper step of the lower body, which is made in the form of a pipe with a stepped axial hole. In the middle step of the lower body, under the middle coupling on a nipple with the possibility of longitudinal movement, an activating sleeve and the upper step of the upper barrel are installed. The lower step of the upper barrel is connected via the lower coupling to the lower barrel, which is connected at the bottom to the shank. The device contains a stem rotation assembly, including elements for transmitting rotation from the transport pipe string to the stem to the right, clockwise, a tail suspension assembly during cementing, designed as an anchor assembly that holds the tail in a suspended position above the bottomhole during cementing, a disconnection unit, including elements for disconnecting the transport pipe string from the tailpiece, and a packer unit that hermetically separates the cement slurry in the annular space of the tailpiece from the buffer slurry located above in the well.
EFFECT: expansion of operational capabilities, reduction of operating costs and increased reliability.
15 cl, 7 dwg

Description

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для цементирования хвостовика в скважине и способам его применения, и может быть использована при строительстве скважин.The group of inventions relates to the oil and gas production industry, namely to devices for cementing a liner in a well and methods for using it, and can be used in well construction.

Известно «Устройство для цементирования хвостовика в скважине» по патенту РФ № 2448234, МПК Е21В 17/06, E21B 43/10, опубл. 20.04.2012, выбранное в качестве аналога (далее – Устройство А), и включающее:A “Device for cementing a liner in a well” is known under Russian patent No. 2448234, IPC E21B 17/06, E21B 43/10, published on 20.04.2012, selected as an analogue (hereinafter referred to as Device A), and including:

• хвостовик, нижняя труба которого оснащена забойной компоновкой, включающей клапанный узел, заглушку и башмак, • a shank, the lower pipe of which is equipped with a downhole assembly, including a valve unit, a plug and a shoe,

• причем над заглушкой в хвостовике выполнены циркуляционные отверстия,• moreover, circulation holes are made above the plug in the tailpiece,

• разъединитель, соединяющий между собой хвостовик и несущую колонну труб и выполненный в виде стыковочного узла, состоящего из воронки, размещенной на верхнем конце хвостовика и внутреннего освобождающегося ловителя• a disconnector that connects the tailpiece and the supporting pipe string and is made in the form of a docking unit consisting of a funnel located at the upper end of the tailpiece and an internal releasing catcher

• сбросовый шар для разъединения стыковочного узла,• a release ball for disconnecting the docking unit,

• расположенную в хвостовике над клапанным узлом колонну заливочных труб с ниппелем, соединенным с нижним концом ловителя и герметично взаимодействующего с воронкой хвостовика с возможностью продольного перемещения, • a column of filling pipes located in the tailpiece above the valve unit with a nipple connected to the lower end of the catcher and hermetically interacting with the tailpiece funnel with the possibility of longitudinal movement,

• уплотнительные элементы в подвижных и неподвижных взаимодействиях элементов конструкции.• sealing elements in moving and fixed interactions of structural elements.

Известен способ применения Устройства А («Устройство для цементирования хвостовика в скважине» по патенту РФ № 2448234, МПК Е21В 17/06, E21B 43/10, опубл. 20.04.2012.), выбранный в качестве аналога (далее – Способ А), включающий:A method for using Device A (“Device for cementing a liner in a well” according to Russian Federation patent No. 2448234, IPC E21B 17/06, E21B 43/10, published on 20.04.2012) is known, selected as an analogue (hereinafter referred to as Method A), including:

• сборку хвостовика с клапанным узлом, башмаком, алюминиевой заглушкой и воронкой,• assembly of the tailpiece with the valve unit, shoe, aluminum plug and funnel,

• спуск в хвостовик колонны заливочных труб с ниппелем и стыковочным узлом,• lowering into the tail of the column of filling pipes with a nipple and a connecting unit,

• спуск до забоя скважины хвостовика на несущей колонне труб до упора в забой скважины и последующую полную разгрузку несущей колонны труб на хвостовик,• lowering the liner on the supporting string of pipes to the bottom of the well until it stops at the bottom of the well and then completely unloading the supporting string of pipes onto the liner,

• сброс шара через несущую колонну труб в седло стыковочного узла,• dropping the ball through the supporting column of pipes into the saddle of the connecting unit,

• нагнетание бурового раствора и спуск несущей колонны труб с ловителем с целью деактивации стыковочного узла,• injection of drilling mud and lowering of the supporting column of pipes with a catcher in order to deactivate the docking unit,

• разъединение несущей колонны труб от хвостовика,• separation of the supporting pipe string from the tailpiece,

• проверку разъединения несущей колонны труб от хвостовика путем предварительного подъема несущей колонны труб с колонной заливочных труб на 1-2 метра с сохранением герметичного взаимодействия ниппеля с воронкой хвостовика,• checking the separation of the supporting pipe string from the liner by preliminarily lifting the supporting pipe string with the filling pipe string by 1-2 meters while maintaining a hermetic interaction between the nipple and the liner funnel,

• контроль уменьшения нагрузки на несущую колонну труб,• control of load reduction on the supporting column of pipes,

• спуск и разгрузка несущей колонны труб на хвостовик на величину 50-60 кН,• lowering and unloading the supporting column of pipes onto the tailstock by 50-60 kN,

• цементирование хвостовика путем восстановления циркуляции через хвостовик, закачки и продавки расчетного количества цементного раствора,• cementing the liner by restoring circulation through the liner, pumping and squeezing the calculated amount of cement slurry,

• подъем колонны заливочных труб с целью деактивации герметичного взаимодействия ниппеля с воронкой хвостовика,• lifting the column of filling pipes in order to deactivate the hermetic interaction of the nipple with the funnel of the liner,

• промывку с целью удаления излишков цементного раствора, поступивших в затрубное пространство выше «головы» хвостовика,• flushing to remove excess cement slurry that has entered the annular space above the “head” of the liner,

• окончательный подъем несущей колонны труб с колонной заливочных труб из скважины, и ожидание затвердевания цемента.• final lifting of the supporting pipe string with the filling pipe string from the well and waiting for the cement to harden.

Недостатками известных Устройства А и Способа А являются ограниченные эксплуатационные возможности и низкая эффективность работы ввиду того, что:The disadvantages of the known Device A and Method A are limited operational capabilities and low operating efficiency due to the fact that:

• отсутствует возможность вращения хвостовика при спуске. Поэтому в случае дифференциального прихвата, посадки и зависания хвостовика в открытом стволе скважины (особенно в скважинах с большими отклонениями от вертикали или с горизонтальными окончаниями), например, вследствие сужения ее ствола от проявлений горного давления или уменьшения диаметра ствола в результате образования кольматационной глинистой корки на стенке скважины, отсутствие возможности вращения при расхаживании хвостовика может не обеспечить его спуск на забой скважины;• there is no possibility of rotation of the liner during lowering. Therefore, in the case of differential sticking, landing and hanging of the liner in the open borehole (especially in wells with large deviations from the vertical or with horizontal ends), for example, due to narrowing of its borehole due to manifestations of rock pressure or a decrease in the diameter of the borehole as a result of the formation of a colmatation clay cake on the wall of the borehole, the lack of the possibility of rotation during reciprocation of the liner may not ensure its lowering to the bottom of the borehole;

• отсутствует якорный узел для подвески хвостовика над забоем, вследствие чего хвостовик спускается с посадкой на забой, что снижает надежность работы известного Устройства А. Это объясняется тем, что при наличии шламовой подушки на забое, а также при осыпях и обвалах горных пород из стенок скважины при посадке хвостовика на забой его циркуляционные отверстия, расположенные в нижней части, могут быть перекрыты горной породой, скопившейся на забое и осыпавшейся в кольцевое пространство между хвостовиком и стенкой скважины. Это обстоятельство не позволит восстановить циркуляцию для продавки цементного раствора и, следовательно, цементирование хвостовика не будет осуществлено;• there is no anchor unit for suspending the liner above the face, as a result of which the liner is lowered with landing on the face, which reduces the reliability of the known Device A. This is explained by the fact that in the presence of a slurry cushion at the face, as well as in the case of collapses and rock falls from the walls of the well, when landing the liner on the face, its circulation holes located in the lower part can be blocked by rock accumulated at the face and crumbled into the annular space between the liner and the wall of the well. This circumstance will not allow the restoration of circulation for squeezing the cement slurry and, consequently, cementing of the liner will not be carried out;

• кроме того, у хвостовика, разгруженного на забой, нижняя часть, наиболее нагруженная весом верхней части, может быть подвержена продольному изгибу ввиду потери устойчивости первоначальной формы, что приведет к нарушению герметичности соединительных резьб труб нижней части хвостовика, чем снижается надежность работы известного Устройства А;• in addition, in the case of a shank unloaded at the bottom, the lower part, which is most heavily loaded by the weight of the upper part, may be subject to longitudinal bending due to the loss of stability of the original shape, which will lead to a loss of the tightness of the connecting threads of the pipes of the lower part of the shank, thereby reducing the reliability of the operation of the known Device A;

• отсутствуют подвесная и продавочная пробки для отделения цементного раствора от продавочного раствора с целью исключения его негативного влияния на параметры цементного раствора, что способствует их смешиванию и не обеспечивает качественного разобщения пластов в интервалах нижней части скважины, чем снижается эффективность работы;• there are no suspension and displacement plugs for separating the cement slurry from the displacement slurry in order to eliminate its negative impact on the parameters of the cement slurry, which contributes to their mixing and does not ensure high-quality separation of the layers in the intervals of the lower part of the well, thereby reducing the efficiency of the work;

• отсутствует заколонный пакер над хвостовиком, что не обеспечивает возможности разделения цементного раствора от буферного раствора в верхней части хвостовика и не исключает его негативного влияния на параметры цементного раствора. Тем самым не обеспечивается качественное разобщение пластов в интервалах скважины, расположенных в верхней части хвостовика и, следовательно, снижается эффективность работы.• There is no annular packer above the liner, which does not ensure the possibility of separating the cement slurry from the spacer solution in the upper part of the liner and does not eliminate its negative impact on the parameters of the cement slurry. This does not ensure high-quality separation of the layers in the well intervals located in the upper part of the liner and, consequently, reduces the efficiency of the work.

Известно Устройство для цементирования хвостовика в скважине по патенту РФ «Способ цементирования хвостовика в скважине и устройство для его осуществления» № 2773116, МПК E21B 33/14, опубл. 30.05.2022., выбранное в качестве прототипа (далее – Устройство П), и содержащее:A device for cementing a liner in a well is known according to the Russian Federation patent “Method for cementing a liner in a well and a device for implementing it” No. 2773116, IPC E21B 33/14, published 05/30/2022, selected as a prototype (hereinafter referred to as Device P), and containing:

• верхний корпус, соединенный муфтой с транспортировочной колонной труб,• upper body connected by a coupling to the transport pipe column,

• и нижний корпус, соединенный с хвостовиком,• and a lower body connected to the shank,

• при этом верхняя и нижняя части корпуса соединены отцепным устройством, выполненным в виде как минимум двух срезных элементов толщиной, обеспечивающей возможность выдержки весовой нагрузки спускаемого в скважину хвостовика,• the upper and lower parts of the body are connected by a release device made in the form of at least two shear elements of a thickness that ensures the ability to withstand the weight load of the shank lowered into the well,

• а выше и ниже срезных элементов на равном расстоянии от них выполнены радиальные проточки, оснащенные уплотнительными элементами,• and above and below the shear elements, at an equal distance from them, radial grooves are made, equipped with sealing elements,

• элемент конструкции, соединенный с транспортировочной колонной труб, в виде нижней ступени верхнего корпуса, герметично установленный с возможностью продольного перемещения в элементе конструкции, соединенном с хвостовиком, в виде нижнего корпуса,• a structural element connected to the transport column of pipes, in the form of the lower stage of the upper body, hermetically installed with the possibility of longitudinal movement in the structural element connected to the tailpiece, in the form of the lower body,

• при этом срезные элементы, верхний и нижний корпусы как соединительные элементы обеспечивают связь между транспортировочной колонной труб и хвостовиком в процессах спуска и цементирования,• in this case, the shear elements, the upper and lower housings as connecting elements provide a connection between the transport column of pipes and the shank during the lowering and cementing processes,

• а в процессе разъединения транспортировочной колонны труб от хвостовика срезные элементы, верхний и нижний корпусы как элементы разъединения обеспечивают рассоединение транспортировочной колонны труб от хвостовика,• and in the process of disconnecting the transport pipe string from the shank, the shear elements, the upper and lower housings as disconnecting elements ensure the disconnection of the transport pipe string from the shank,

• узел вращения хвостовика, включающий верхний и нижний корпусы и подвижное в продольном направлении соединение выступ-паз,• a shank rotation unit, including upper and lower housings and a longitudinally movable protrusion-groove connection,

• при этом выступы и пазы выполнены на взаимодействующих кольцевых торцах верхнего и нижнего корпусов,• in this case, the projections and grooves are made on the interacting annular ends of the upper and lower housings,

• в осевом отверстии элемента конструкции, соединенном с транспортировочной колонной труб, в виде нижней ступени верхнего корпуса герметично установлена подвесная пробка с седлом под посадочную пробку, соединенная с нижней частью верхнего корпуса срезными винтами,• in the axial opening of the structural element, connected to the transport column of pipes, in the form of the lower stage of the upper body, a suspension plug with a seat for the landing plug is hermetically installed, connected to the lower part of the upper body with shear screws,

• уплотнительные элементы в подвижных и неподвижных взаимодействиях элементов конструкции.• sealing elements in moving and fixed interactions of structural elements.

Известен Способ цементирования хвостовика в скважине по патенту РФ «Способ цементирования хвостовика в скважине и устройство для его осуществления» № 2773116, МПК E21B 33/14, опубл. 30.05.2022., выбранный в качестве прототипа (далее – Способ П), и включающий:A method for cementing a liner in a well is known according to the Russian Federation patent “Method for cementing a liner in a well and a device for implementing it” No. 2773116, IPC E21B 33/14, published 05/30/2022, selected as a prototype (hereinafter referred to as Method P), and including:

• сборку Устройства П с хвостовиком и транспортировочной колонной,• assembly of the Device P with a tailpiece and a transport column,

• спуск в скважину хвостовика на заданную глубину,• lowering the liner into the well to a specified depth,

• закачку в транспортировочную колонну труб расчетного объема тампонажного раствора,• pumping the calculated volume of cement slurry into the transport column of pipes,

• спуск с устья скважины вслед за последней порцией тампонажного раствора продавочной пробки и прокачку ее до посадки в седло подвесной пробки,• lowering a squeeze plug from the wellhead after the last portion of cement slurry and pumping it until it lands in the seat of the suspension plug,

• создание избыточного давления с дальнейшим срезом винтов и перемещением компоновки продавочной и подвесной цементировочных пробок вниз до стоп-кольца и получения сигнала «Стоп» о завершении процесса цементирования,• creation of excess pressure with further cutting of the screws and movement of the assembly of the pressing and hanging cementing plugs down to the stop ring and receiving the “Stop” signal about the completion of the cementing process,

• спуск хвостовика с посадкой на забой скважины, • lowering the liner with landing on the well bottom,

• срез винтов посредством разгрузки хвостовика на забой на вес, превышающий вес хвостовика не менее чем на 150%, и отсоединение транспортировочной колонны труб,• cutting off the screws by unloading the shank at the bottomhole by a weight exceeding the shank weight by at least 150%, and disconnecting the transport pipe string,

• подъем транспортировочной колонны труб до выхода верхнего корпуса из нижнего корпуса,• lifting the transport column of pipes to the exit of the upper casing from the lower casing,

• вымыв излишков тампонажного раствора промывочной жидкостью с одновременным расхаживанием и вращением транспортировочной колонны труб,• washing out excess cement slurry with washing liquid while simultaneously moving and rotating the transport pipe string,

• причем промывку головы хвостовика от излишков тампонажного раствора производят как прямым способом через трубное пространство транспортировочной колонны труб, так и обратным через затрубное пространство,• moreover, the flushing of the shank head from excess cement slurry is carried out both directly through the tubular space of the transport string of pipes, and in reverse through the annular space,

• подъем транспортировочной колонны труб на поверхность.• lifting the transport column of pipes to the surface.

В известном Устройстве П отцепное устройство в виде срезных элементов, соединяющих верхний и нижний корпусы, обеспечивает выполнение следующих операций:In the known Device P, the uncoupling device in the form of shear elements connecting the upper and lower bodies ensures the performance of the following operations:

• подвеску хвостовика в процессе спуска, а также его проталкивание в случае посадки, что является функцией подвесного узла;• suspension of the tail during the descent, as well as its pushing in the event of landing, which is the function of the suspension unit;

• подвеску хвостовика над забоем в процессе цементирования, что является функцией якорного узла;• suspension of the shank above the bottomhole during the cementing process, which is the function of the anchor unit;

• отсоединение транспортировочной колонны от хвостовика, что является функцией узла разъединения.• disconnection of the transport column from the liner, which is the function of the disconnection unit.

Вследствие комбинирования перечисленных узлов и функций в одном узле (отцепном устройстве) известные Устройство П и Способ П имеют следующие недостатки:Due to the combination of the listed units and functions in one unit (the uncoupling device), the known Device P and Method P have the following disadvantages:

1. Ограниченные эксплуатационные возможности ввиду того, что в отцепном устройстве соединение хвостовика с транспортировочной колонной труб осуществляется срезными элементами. Это объясняется тем, что при спуске хвостовика в случае его дифференциального прихвата, посадки и зависания в открытом стволе скважины, например, вследствие сужения ее ствола от проявлений горного давления или уменьшения диаметра ствола в результате образования кольматационной глинистой корки на стенке скважины, необходимо осуществить проталкивание хвостовика путем разгрузки веса транспортировочной колонны труб на него с одновременным вращением.1. Limited operational capabilities due to the fact that the liner is connected to the pipe string in the uncoupling device using shear elements. This is explained by the fact that when running the liner, if it becomes stuck, stuck, or stuck in the open borehole—for example, due to borehole narrowing due to overburden pressure or borehole diameter reduction due to the formation of a mud cake on the borehole wall—it is necessary to push the liner forward by unloading the weight of the pipe string while simultaneously rotating it.

При этом на срезные элементы будет воздействовать передаваемая на хвостовик осевая нагрузка, которая может превысить допускаемую, на которую рассчитаны срезные элементы. Поэтому для предотвращения разрушения срезных элементов и отрыва хвостовика от транспортировочной колонны труб с последующим его полетом на забой скважины, прикладываемые в процессе спуска к хвостовику нагрузки необходимо ограничивать допускаемой величиной, которой может быть недостаточно для проталкивания и гарантированного спуска хвостовика в требуемый интервал скважины. Тем самым, в связи с невозможностью спуска хвостовик придется поднимать и спускать бурильную компоновку для проработки открытого ствола скважины, что требует дополнительных временных и финансовых затрат.In this case, the shear elements will be subjected to an axial load transmitted to the liner, which may exceed the permissible load for which the shear elements are designed. Therefore, to prevent shear element failure and the liner from being separated from the pipe string and subsequently falling to the wellbore bottom, the loads applied to the liner during lowering must be limited to the permissible value, which may not be sufficient to push and guarantee the liner's descent into the required wellbore interval. Therefore, due to the impossibility of lowering the liner, the drilling assembly will have to be raised and lowered to ream the open hole, which requires additional time and costs.

2. Кроме того, в процессе спуска в случае посадки, затяжки и прихвата хвостовика, возникает необходимость его освобождения путем подъема. При этом ввиду прихвата хвостовика на срезные элементы от перемещения транспортировочной колонны вверх будет передаваться осевая нагрузка, которая может превысить допускаемую нагрузку, на которую рассчитаны срезные элементы, в результате чего возможен их срез и отрыв хвостовика от нижнего корпуса. Это обстоятельство снижает надежность работы известного Устройства П.2. Furthermore, during the lowering process, if the shank becomes stuck, tightened, or seized, it must be released by lifting. Due to the shank being seized, an axial load will be transferred to the shear elements from the upward movement of the transport column. This load may exceed the permissible load for which the shear elements are designed, resulting in shearing and the shank being torn from the lower housing. This circumstance reduces the reliability of the known Device P.

3. Поскольку при цементировании хвостовик находится в подвешенном состоянии над забоем, срезные элементы находятся под нагрузкой, равной его весу. В процессе продавки цементного раствора нагрузка от давления на срезные штифты будет незначительной, однако она резко возрастет при посадке тандема продавочной и подвесной пробок в седло стоп-кольца в нижней части хвостовика. При этом на срезные штифты будет воздействовать дополнительная нагрузка, равная произведению величины возросшего давления и величины площади внутреннего сечения обсадной трубы хвостовика перед стоп-кольцом, с которой взаимодействуют уплотнительные элементы подвесной пробки. Эта нагрузка в сумме с весом хвостовика может превысить допускаемую нагрузку, на которую рассчитаны срезные элементы, в результате чего возможен их срез и отрыв хвостовика с полетом его на забой скважины, что снижает надежность работы известного Устройства П.3. Since the liner is suspended above the bottomhole during cementing, the shear pins are subject to a load equal to its weight. While the cement slurry is being squeezed, the shear pin load will be insignificant. However, it will increase sharply when the tandem squeeze and hanger plugs are seated in the stop ring seat at the bottom of the liner. The shear pins will then experience an additional load equal to the product of the increased pressure and the internal cross-sectional area of the liner casing upstream of the stop ring, which the sealing elements of the hanger plug interact with. This load, combined with the liner's weight, may exceed the permissible load for which the shear pins are designed, potentially causing them to shear off, causing the liner to fall to the bottomhole, reducing the reliability of the known Device P.

4. Повышенные эксплуатационные затраты, связанные с отсутствием якорного устройства в известном Устройстве П, ввиду чего для активации отцепного устройства и рассоединения транспортировочной колонны труб от хвостовика необходима обязательная посадка его на забой скважины, что не всегда возможно. Например, если поисково-разведочную скважину после завершения геологоразведочных работ в перспективе планируется использовать как эксплуатационную и при этом продуктивный пласт будет расположен намного выше забоя, то для использования известного устройства необходимо либо искусственно удлинять хвостовик, либо создавать в скважине искусственный забой в непосредственной близости от подошвы продуктивного пласта.4. Increased operating costs associated with the lack of an anchoring device in the known Device P. Therefore, to activate the release device and disconnect the transport string from the liner, it is necessary to land it at the wellbore bottom, which is not always possible. For example, if an exploratory well is planned to be used as a production well after completion of geological exploration, and the productive formation is located well above the bottomhole, then using the known device requires either artificially extending the liner or creating an artificial bottomhole in the wellbore in close proximity to the bottom of the productive formation.

5. Отсутствие заколонного пакера над хвостовиком не обеспечивает возможности отделения цементного раствора от буферного раствора в верхней части хвостовика и не исключает негативного влияния буферного раствора на параметры цементного раствора при их смешивании. Тем самым не обеспечивается качественное цементирование и разобщение пластов в интервалах скважины, расположенных в верхней части хвостовика, и снижается эффективность работы известных Устройства П и Способа П.5. The absence of a casing packer above the liner prevents the separation of the cement slurry from the spacer solution in the upper portion of the liner and does not eliminate the negative impact of the spacer solution on the cement slurry parameters when they are mixed. This prevents high-quality cementing and zonal isolation in the wellbore intervals located in the upper portion of the liner, reducing the efficiency of the known Device P and Method P.

Задачей группы изобретений является создание технического решения «Устройства и Способа цементирования хвостовика в скважине» (далее – Устройство и Способ), лишенных перечисленных недостатков.The objective of the group of inventions is to create a technical solution for a “Device and Method for cementing a liner in a well” (hereinafter referred to as the Device and Method), free from the listed disadvantages.

Техническим результатом решения этой задачи является расширение эксплуатационных возможностей, снижение эксплуатационных затрат и повышение надежности работы заявляемых Устройства и Способа.The technical result of solving this problem is the expansion of operational capabilities, reduction of operating costs and increase in the operational reliability of the claimed Device and Method.

Для обеспечения требуемого результата известное Устройство П, содержащее:To ensure the required result, the known Device P contains:

• узел подвески хвостовика в процессе спуска в скважину, включающий верхний и нижний корпусы и элементы соединения между хвостовиком и транспортировочной колонной труб,• a liner suspension unit during lowering into the well, including the upper and lower housings and connecting elements between the liner and the transport pipe string,

• при этом верхний корпус выполнен в виде трубы с наружной ступенчатой поверхностью и осевым отверстием, соединенный верхней муфтой с транспортировочной колонной труб,• the upper body is made in the form of a pipe with an outer stepped surface and an axial hole, connected by an upper coupling to the transport column of pipes,

• а нижний корпус выполнен в виде трубы со ступенчатым осевым отверстием, соединенный через элементы узла подвески с хвостовиком;• and the lower body is made in the form of a pipe with a stepped axial hole, connected through the elements of the suspension unit to the tail;

• узел вращения хвостовика, включающий верхнюю муфту, нижний корпус, соединение выступ-паз, подвижное в продольном направлении, и элементы передачи вращения от транспортировочной колонны труб хвостовику,• a shank rotation unit, including an upper coupling, a lower housing, a tongue-and-groove connection that is movable in the longitudinal direction, and elements for transmitting rotation from the pipe transport string to the shank,

• при этом выступы и пазы в количестве N1, равномерно размещенные по окружности, выполнены на взаимодействующих кольцевых торцах нижнего корпуса и элемента узла вращения;• in this case, projections and grooves in the amount of N 1 , evenly distributed around the circumference, are made on the interacting annular ends of the lower housing and the element of the rotation unit;

• узел подвески хвостовика в процессе цементирования, удерживающий хвостовик в неподвижном положении над забоем;• a shank suspension unit during the cementing process, holding the shank in a stationary position above the face;

• узел разъединения, включающий верхний и нижний корпусы и элементы рассоединения транспортировочной колонны труб от хвостовика;• a disconnection unit, including upper and lower housings and elements for disconnecting the transport pipe string from the tail pipe;

• элемент конструкции, связанный с верхним корпусом и герметично установленный с возможностью продольного перемещения в осевом отверстии элемента узла подвески, связанного с хвостовиком;• a structural element connected to the upper body and hermetically installed with the possibility of longitudinal movement in the axial hole of the suspension unit element connected to the tail;

• подвесную пробку с седлом для продавочной пробки, герметично установленную в осевом отверстии соединенного с верхним корпусом элемента конструкции, соединенную с ним срезными винтами и герметично взаимодействующую с осевым отверстием элемента конструкции, связанного с хвостовиком;• a hanging plug with a seat for a pressing plug, hermetically installed in the axial hole of the structural element connected to the upper body, connected to it by shear screws and hermetically interacting with the axial hole of the structural element connected to the shank;

• уплотнительные элементы в подвижных и неподвижных взаимодействиях элементов конструкции,• sealing elements in moving and fixed interactions of structural elements,

СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮACCORDING TO THE INVENTION

• дополнительно содержит пакерный узел, установленный под нижним корпусом;• additionally contains a packer unit installed under the lower body;

• и узел подвески хвостовика в процессе цементирования, удерживающий хвостовик в неподвижном положении над забоем, выполнен в виде якорного узла, расположенного под пакерным узлом на нижнем стволе под нижней муфтой,• and the liner suspension unit during the cementing process, holding the liner in a stationary position above the bottomhole, is made in the form of an anchor unit located under the packer unit on the lower wellbore under the lower coupling,

• при этом якорный узел содержит клин в виде втулки, на наружной поверхности которой выполнена наклонная поверхность,• the anchor unit contains a wedge in the form of a sleeve, on the outer surface of which an inclined surface is made,

• плашки в количестве N2, равномерно установленные по окружности на наклонной поверхности клина, связанные с ней с возможностью продольно-радиального перемещения и взаимодействующие после активации якорного узла со стенкой обсадной колонны;• dies in the amount of N 2 , uniformly installed around the circumference on the inclined surface of the wedge, connected to it with the possibility of longitudinal-radial movement and interacting after activation of the anchor unit with the wall of the casing string;

• узел активации, содержащий центратор, включающий лопасти в количестве N2 в виде изогнутых упруго деформированных пластин, выпуклой стороной обращенных к стенке обсадной колонны и взаимодействующих с ней, верхняя часть которых соединена с верхним кольцом, а нижняя часть соединена в нижним кольцом, при этом лопасти имеют возможность продольного перемещения на нижнем стволе и равномерно расположены по окружности;• an activation unit containing a centralizer, including blades in the amount of N 2 in the form of curved elastically deformed plates, with the convex side facing the wall of the casing string and interacting with it, the upper part of which is connected to the upper ring, and the lower part is connected to the lower ring, while the blades have the ability to move longitudinally on the lower wellbore and are evenly distributed around the circumference;

• толкатели плашек, размещенные между клином и узлом активации, выполненные в виде упруго деформируемых пластин в количестве N2, в верхней части соединенных с плашками, а в нижней части соединенных с корпусом в виде ступенчатой втулки, установленным на верхнем кольце тормозных элементов и соединенным с ним,• ram pushers, placed between the wedge and the activation unit, made in the form of elastically deformable plates in the amount of N 2 , connected in the upper part to the rams, and in the lower part connected to the body in the form of a stepped sleeve, installed on the upper ring of the brake elements and connected to it,

• при этом верхнее кольцо лопастей расположено в расточке корпуса толкателей плашек, • the upper ring of the blades is located in the bore of the ram pusher housing,

• а в нижней части нижнего кольца лопастей, в стенке, выполнены равномерно расположенные по окружности сквозные фигурные выемки в количестве N2, взаимодействующие с пальцами, неподвижно размещенными на наружной поверхности нижнего ствола,• and in the lower part of the lower ring of blades, in the wall, through-shaped notches are made evenly spaced around the circumference in the amount of N 2 , interacting with fingers fixedly placed on the outer surface of the lower barrel,

• причем каждая фигурная выемка содержит наклонный участок и сопрягаемый с ним верхней частью вертикальный паз, нижняя часть которого взаимодействует с пальцем в исходном положении, а верхняя часть вертикального паза и поверхность наклонного участка взаимодействуют с пальцем в процессе активации якорного узла.• wherein each shaped recess contains an inclined section and a vertical groove mating with it at the top, the bottom part of which interacts with the finger in the initial position, and the top part of the vertical groove and the surface of the inclined section interact with the finger during the process of activating the anchor assembly.

Кроме того, узел подвески хвостовика в процессе спуска в скважину содержит следующие дополнительные элементы соединения транспортировочной колонны труб с хвостовиком:In addition, the liner suspension unit during lowering into the well contains the following additional elements for connecting the transport string of pipes to the liner:

• обойму в виде патрубка со ступенчатым осевым отверстием, соединенную с верхней муфтой и установленную верхним кольцевым уступом на нижней ступени верхнего корпуса с возможностью продольного перемещения,• a collar in the form of a pipe with a stepped axial hole, connected to the upper coupling and installed with an upper annular ledge on the lower step of the upper body with the possibility of longitudinal movement,

• при этом верхняя ступень верхнего корпуса герметично и с возможностью продольного перемещения взаимодействует с осевым отверстием верхней муфты,• in this case, the upper stage of the upper body interacts hermetically and with the possibility of longitudinal movement with the axial opening of the upper coupling,

• средняя ступень верхнего корпуса размещена в расточке верхней ступени обоймы и нижним торцом взаимодействует с верхним торцом верхнего кольцевого уступа обоймы, а верхним торцом после перемещения верхней муфты вниз взаимодействует с ее нижним торцом;• the middle stage of the upper housing is placed in the bore of the upper stage of the cage and its lower end interacts with the upper end of the upper annular shoulder of the cage, and its upper end, after the upper coupling moves downwards, interacts with its lower end;

• среднюю муфту, соединенную с нижней ступенью верхнего корпуса,• a middle coupling connected to the lower stage of the upper body,

• при этом над средней муфтой с упором в ее верхний торец на нижней ступени верхнего корпуса установлена резьбовая втулка, на наружной поверхности которой выполнена левая резьба, соединенная с ответной левой резьбой, выполненной в верхней ступени нижнего корпуса;• in this case, a threaded sleeve is installed above the middle coupling with a stop at its upper end on the lower stage of the upper housing, on the outer surface of which a left-hand thread is made, connected to a mating left-hand thread made in the upper stage of the lower housing;

• элемент узла подвески, связанный с хвостовиком, выполненный в виде верхнего ствола с осевым отверстием и ступенчатой наружной поверхностью, верхняя ступень которого герметично установлена в средней ступени нижнего корпуса с возможностью продольного перемещения и нижним торцом взаимодействует с уступом нижней ступени нижнего корпуса,• an element of the suspension unit connected to the tailstock, made in the form of an upper barrel with an axial opening and a stepped outer surface, the upper stage of which is hermetically installed in the middle stage of the lower body with the possibility of longitudinal movement and the lower end interacts with the ledge of the lower stage of the lower body,

• нижнюю муфту• lower coupling

• и нижний ствол с осевым отверстием и ступенчатой наружной поверхностью, в верхней части соединенный с нижней муфтой, а в нижней части соединенный с хвостовиком.• and a lower barrel with an axial hole and a stepped outer surface, connected in the upper part to the lower coupling, and in the lower part connected to the shank.

Узел вращения хвостовика дополнительно содержит следующие элементы передачи вращения от транспортировочной колонны труб хвостовику:The shank rotation unit additionally contains the following elements for transmitting rotation from the pipe transport string to the shank:

• обойму,• clip,

• вращатель, выполненный в виде ступенчатой втулки, установленной с возможностью вращения на нижней ступени верхнего корпуса,• a rotator made in the form of a stepped sleeve, mounted with the possibility of rotation on the lower stage of the upper housing,

• верхний и нижний стволы, выполненные в виде патрубков,• upper and lower trunks, made in the form of pipes,

• нижнее шлицевое соединение, связывающее с возможностью продольного перемещения нижний уступ обоймы с верхней ступенью вращателя,• a lower splined connection that connects the lower step of the cage with the upper stage of the rotator with the possibility of longitudinal movement,

• на нижнем кольцевом торце которого выполнены выступы соединения выступ-паз,• on the lower annular end of which projections of the projection-groove connection are made,

• нижнее шпоночное соединение, связывающее с возможностью продольного перемещения верхнюю часть нижней ступени верхнего ствола с нижней ступенью нижнего корпуса.• a lower keyway connecting the upper part of the lower stage of the upper barrel with the lower stage of the lower body with the possibility of longitudinal movement.

Элемент конструкции, связанный с верхним корпусом и герметично установленный с возможностью продольного перемещения в осевом отверстии верхнего ствола, выполнен в виде ниппеля, соединенного со средней муфтой, при этом подвесная пробка установлена на нижнем конце ниппеля.The structural element, connected to the upper body and hermetically installed with the possibility of longitudinal movement in the axial opening of the upper barrel, is made in the form of a nipple connected to the middle coupling, while the suspension plug is installed on the lower end of the nipple.

Пакерный узел установлен на нижней ступени верхнего ствола и содержитThe packer unit is installed on the lower stage of the upper wellbore and contains

• уплотнительный элемент в виде рукава из эластомерного материала, установленного на наружной поверхности нижней ступени верхнего ствола,• a sealing element in the form of a sleeve made of elastomeric material, installed on the outer surface of the lower stage of the upper barrel,

• при этом под уплотнительным элементом на наружной поверхности нижней ступени верхнего ствола установлен неподвижный нижний упор, взаимодействующий с нижней муфтой,• in this case, a fixed lower stop is installed under the sealing element on the outer surface of the lower stage of the upper barrel, interacting with the lower coupling,

• а над верхним кольцевым торцом уплотнительного элемента на наружной поверхности нижней ступени верхнего ствола установлен с возможностью продольного перемещения верхний упор,• and above the upper annular end of the sealing element on the outer surface of the lower stage of the upper barrel, an upper stop is installed with the possibility of longitudinal movement,

• узел активации, содержащий выдвижные подпружиненные упоры в количестве N1, равномерно размещенные по окружности в радиальных отверстиях активирующей втулки, установленной под средней муфтой на ниппеле,• an activation unit containing retractable spring-loaded stops in the amount of N 1 , uniformly placed around the circumference in the radial holes of the activating sleeve installed under the middle coupling on the nipple,

• при этом выдвижные подпружиненные упоры для активации пакерного узла после рассоединения транспортировочной колонны труб от хвостовика взаимодействуют с верхним кольцевым торцом нижнего корпуса;• in this case, the retractable spring-loaded stops for activating the packer unit after disconnecting the transport pipe string from the shank interact with the upper annular end of the lower body;

• нижний торец которого после перемещения нижнего корпуса вниз взаимодействует с верхним торцом поджимной втулки, установленной на нижней ступени верхнего ствола с возможностью продольного перемещения и зафиксированную в исходном положении срезными винтами,• the lower end of which, after the lower housing has moved downwards, interacts with the upper end of the pressure sleeve, installed on the lower stage of the upper barrel with the possibility of longitudinal movement and fixed in the initial position with shear screws,

• узел фиксации пакерного узла в активированном положении, содержащий стопор в виде подвижного разрезного упруго деформируемого кольца, установленного в поджимной втулке в разжатом состоянии и взаимодействующего торцами с верхним упором и поджимной втулкой,• a unit for fixing the packer unit in the activated position, containing a stopper in the form of a movable split elastically deformable ring installed in the pressure sleeve in the expanded state and interacting with the ends with the upper stop and the pressure sleeve,

• при этом стопор внутренней поверхностью отверстия, на которой выполнена упорная резьба, взаимодействует при перемещении вниз в процессе активации пакерного узла с ответной упорной резьбой, выполненной на наружной поверхности нижней ступени верхнего ствола.• in this case, the stopper with the inner surface of the hole, on which the thrust thread is made, interacts during downward movement during the activation of the packer unit with the corresponding thrust thread made on the outer surface of the lower stage of the upper wellbore.

Узел разъединения содержит следующие дополнительные элементы рассоединения транспортировочной колонны труб от хвостовика:The disconnection unit contains the following additional elements for disconnecting the transport pipe string from the liner:

• верхнее шлицевое соединение, связывающее с возможностью продольного перемещения верхнюю ступень обоймы со средней ступенью верхнего корпуса,• an upper splined connection that connects the upper stage of the cage with the middle stage of the upper body with the possibility of longitudinal movement,

• пружину сжатия, установленную на нижней ступени верхнего корпуса в расточке нижней ступени обоймы и взаимодействующую в предварительно сжатом состоянии с нижним торцом верхнего кольцевого уступа обоймы и с верхним торцом вращателя,• a compression spring installed on the lower stage of the upper housing in the bore of the lower stage of the cage and interacting in a pre-compressed state with the lower end of the upper annular shoulder of the cage and with the upper end of the rotator,

• при этом в стенке расточки нижней ступени обоймы выполнены равномерно расположенные по окружности сквозные пазы, высота которых равна высоте пружины в предварительно сжатом состоянии,• in this case, in the wall of the bore of the lower stage of the cage, through grooves are made, evenly spaced around the circumference, the height of which is equal to the height of the spring in a pre-compressed state,

• и верхнее шпоночное соединение, связывающее резьбовую втулку с нижней ступенью верхнего.• and an upper keyway connecting the threaded sleeve with the lower step of the upper one.

Для обеспечения требуемого результата известный Способ П, включающий:To ensure the required result, the well-known Method P includes:

• сборку Устройства П с хвостовиком и транспортировочной колонной,• assembly of the Device P with a tailpiece and a transport column,

• спуск в скважину хвостовика на заданную глубину,• lowering the liner into the well to a specified depth,

• отсоединение транспортировочной колонны от хвостовика с сохранением герметичного взаимодействия ниппеля с осевым отверстием верхнего ствола,• disconnecting the transport column from the liner while maintaining a hermetic connection between the nipple and the axial hole of the upper wellbore,

• закачку в транспортировочную колонну труб расчетного объема цементного раствора,• pumping the calculated volume of cement mortar into the transport column of pipes,

• спуск с устья скважины вслед за последней порцией цементного раствора продавочной пробки и прокачку ее до посадки в седло подвесной пробки,• lowering the squeeze plug from the wellhead after the last portion of cement mortar and pumping it until it lands in the seat of the suspension plug,

• прокачку после среза винтов тандема продавочной и подвесной пробок вслед за цементным раствором в хвостовик до получения сигнала «Стоп» о завершении процесса цементирования,• pumping after cutting the screws of the tandem of the pressing and hanging plugs following the cement mortar into the shank until receiving the “Stop” signal about the completion of the cementing process,

• подъем транспортировочной колонны труб до выхода ниппеля из осевого отверстия верхнего ствола,• lifting the transport column of pipes until the nipple exits the axial hole of the upper wellbore,

• вымыв излишков цементного раствора промывочной жидкостью,• washing away excess cement mortar with washing liquid,

• подъем транспортировочной колонны труб на поверхность, • lifting the transport column of pipes to the surface,

СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮACCORDING TO THE INVENTION

• после спуска хвостовика на заданную глубину вначале осуществляют активацию якорного узла для подвески хвостовика в обсадной колонне, для чего поднимают транспортировочную колонну на некоторую величину для перемещения пальцев узла активации по вертикальным пазам вверх в зону их смыкания с наклонными поверхностями фигурных выемок, при этом лопасти центратора, выполненные в виде упруго деформированных пластин, прижаты к стенке обсадной колонны, • after lowering the liner to a given depth, the anchor unit is first activated to suspend the liner in the casing string, for which the transport string is raised by a certain amount to move the fingers of the activation unit along the vertical grooves upwards into the zone of their closure with the inclined surfaces of the shaped recesses, while the centralizer blades, made in the form of elastically deformed plates, are pressed against the wall of the casing string,

• а затем поворачивают транспортировочную колонну вправо, по часовой стрелке, на угол β, равный β ≥ 3600 / N2, выводя пальцы из вертикальных пазов и перемещая взаимодействующими с пальцами поверхностями наклонных участков фигурных выемок одновременно центратор, корпус толкателей и толкатели плашек вверх для обеспечения продольно-радиального перемещения плашек по наклонной поверхности клина,• and then turn the transport column to the right, clockwise, by an angle β equal to β ≥ 360 0 / N 2, removing the fingers from the vertical grooves and moving the centralizer, the pusher body and the dies pushers simultaneously upward with the surfaces of the inclined sections of the shaped recesses interacting with the fingers to ensure longitudinal-radial movement of the dies along the inclined surface of the wedge,

• и последующим спуском транспортировочной колонны перемещают нижний ствол, а вместе с ним клин вниз до сцепления плашек со стенкой обсадной колонны,• and by subsequent lowering of the transport column, the lower wellbore is moved, and along with it the wedge is moved downwards until the rams engage with the wall of the casing column,

• далее проверяют сцепление плашек со стенкой обсадной колонны, опуская и разгружая транспортировочную колонну на клин,• then check the adhesion of the dies to the wall of the casing by lowering and unloading the transport column onto the wedge,

• при этом одновременно осуществляется активация узла разъединения для отсоединения транспортировочной колонны от хвостовика, поскольку при перемещении транспортировочной колонны вниз происходит рассоединение нижнего шлицевого соединения между обоймой и вращателем и дополнительное сжатие пружины, • at the same time, the disconnection unit is activated to disconnect the transport column from the shank, since when the transport column moves downwards, the lower spline connection between the collar and the rotator is disconnected and the spring is further compressed,

• затем вращают транспортировочную колонну вправо, по часовой стрелке, для рассоединения резьбовой втулки по левой резьбе от нижнего корпуса с одновременным продольным перемещением резьбовой втулкой, прижатой пружиной через вращатель к торцу средней муфты и неподвижной в продольном направлении, нижнего корпуса вниз с рассоединением выступов и пазов соединения выступ-паз между вращателем и нижним корпусом,• then rotate the transport column to the right, clockwise, to disconnect the threaded sleeve along the left thread from the lower housing with simultaneous longitudinal movement of the threaded sleeve, pressed by the spring through the rotator to the end of the middle coupling and stationary in the longitudinal direction, of the lower housing downwards with disconnection of the projections and grooves of the projection-groove connection between the rotator and the lower housing,

• далее осуществляют проверку рассоединения верхнего корпуса от нижнего корпуса путем предварительного подъема транспортировочной колонны с сохранением герметичного взаимодействия ниппеля с осевым отверстием верхнего ствола,• then they check the disconnection of the upper casing from the lower casing by preliminary lifting of the transport column while maintaining a hermetic interaction of the nipple with the axial hole of the upper barrel,

• после получения сигнала «Стоп» осуществляют активацию пакерного узла путем дальнейшего подъема транспортировочной колонны с сохранением герметичного взаимодействия ниппеля с осевым отверстием верхнего ствола, для чего вначале поднимают транспортировочную колонну вверх с целью установки подпружиненных упоров над верхним кольцевым торцом нижнего корпуса и их выдвижения наружу из радиальных отверстий активирующей втулки, а затем разгружают транспортировочную колонну вниз для взаимодействия подпружиненных упоров с верхним кольцевым торцом нижнего корпуса,• after receiving the “Stop” signal, the packer unit is activated by further lifting the transport column while maintaining a hermetically sealed interaction of the nipple with the axial opening of the upper wellbore, for which purpose the transport column is first lifted upward in order to install spring-loaded stops above the upper annular end of the lower body and extend them outward from the radial openings of the activating sleeve, and then the transport column is unloaded downwards for the interaction of the spring-loaded stops with the upper annular end of the lower body,

• при этом нижний корпус, смещаясь вниз по неподвижному верхнему стволу, нижним торцом перемещает поджимную втулку и верхний упор вниз, срезая штифты, и прижимает к нижнему упору уплотнительный элемент, сжимая его до контакта со стенкой обсадной колонны,• in this case, the lower body, moving downwards along the fixed upper wellbore, moves the pressure sleeve and the upper stop downwards with its lower end, cutting off the pins, and presses the sealing element against the lower stop, compressing it until it contacts the wall of the casing,

• причем узел фиксации удерживает уплотнительный элемент в сжатом состоянии за счет взаимодействия упорных резьб внутренней поверхности отверстия стопора и наружной поверхности нижней ступени верхнего ствола.• wherein the fixation unit holds the sealing element in a compressed state due to the interaction of the thrust threads of the inner surface of the stopper hole and the outer surface of the lower stage of the upper barrel.

Группа изобретений поясняется чертежами, где:The group of inventions is illustrated by drawings, where:

• на фиг.1 изображено заявляемое «Устройство для цементирования хвостовика в скважине» (далее – Устройство) в исходном (транспортном) положении;• Fig. 1 shows the claimed “Device for cementing a liner in a well” (hereinafter referred to as the Device) in the initial (transport) position;

• на фиг.2 изображено заявляемое Устройство в положении разгрузки транспортировочной колонны труб на клин после активации якорного узла и узла разъединения;• Fig. 2 shows the claimed Device in the position of unloading the transport column of pipes onto the wedge after activating the anchor unit and the disconnection unit;

• на фиг.3 изображена верхняя часть заявляемого Устройства в положении рассоединения; • Fig. 3 shows the upper part of the claimed Device in the disconnected position;

• на фиг.4 изображено заявляемое Устройство в положении активации пакерного узла после продавки цементного раствора;• Fig. 4 shows the claimed device in the position of activation of the packer unit after pressing out the cement mortar;

• на фиг.5 в увеличенном виде изображен выносной элемент А на фиг. 1;• Fig. 5 shows an enlarged view of the extension element A in Fig. 1;

• на фиг.6 в увеличенном виде изображен выносной элемент Б на фиг. 1;• Fig. 6 shows an enlarged view of the extension element B in Fig. 1;

• на фиг.7 изображено заявляемое Устройство в положении подъема ниппеля из верхнего ствола для вымыва излишков цементного раствора.• Fig. 7 shows the claimed device in the position of lifting the nipple from the upper barrel to wash out excess cement mortar.

Заявляемое Устройство (фиг. 1, 2, 3, 4) содержит следующие узлы:The claimed device (Fig. 1, 2, 3, 4) contains the following units:

• узел подвески 1 хвостовика 2 в процессе спуска в скважину, включающий элементы конструкции, соединяющие транспортировочную колонну труб 3 с хвостовиком 2 и обеспечивающие его перемещение как вверх, так и вниз при проталкивании хвостовика 2 в случае его посадки в открытом стволе скважины;• a suspension unit 1 of the shank 2 during lowering into the well, including structural elements connecting the transport string of pipes 3 with the shank 2 and ensuring its movement both upward and downward when pushing the shank 2 in the event of its landing in the open borehole of the well;

• узел вращения 4 хвостовика 2, включающий элементы передачи вращения от транспортировочной колонны труб 3 хвостовику 2 вправо (по часовой стрелке);• rotation unit 4 of tail 2, including elements for transmitting rotation from the transport column of pipes 3 to tail 2 to the right (clockwise);

• узел подвески хвостовика в процессе цементирования, выполненный в виде якорного узла 5, удерживающего хвостовик 2 в подвешенном положении над забоем в процессе цементирования;• a shank suspension unit during the cementing process, made in the form of an anchor unit 5, holding the shank 2 in a suspended position above the face during the cementing process;

• узел разъединения 6, включающий элементы рассоединения транспортировочной колонны труб 3 от хвостовика 2;• disconnection unit 6, including elements for disconnecting the transport pipe column 3 from the tail 2;

• пакерный узел 7, герметично отделяющий цементный раствор в затрубном пространстве хвостовика 2 от вышерасположенного в скважине буферного раствора;• packer unit 7, hermetically separating the cement slurry in the annular space of shank 2 from the buffer slurry located higher in the well;

• подвесную пробку 8, взаимодействующую с продавочной пробкой 9.• suspension plug 8 interacting with the pressing plug 9.

Узел подвески 1 (фиг.1) содержит верхний корпус 10 в виде трубы с осевым отверстием и наружной ступенчатой поверхностью, на нижней ступени 11 которого верхним кольцевым уступом 12 установлена с возможностью продольного перемещения обойма 13 в виде патрубка со ступенчатым осевым отверстием, соединенная через верхнюю муфту 14, в которой выполнено осевое отверстие 15, с транспортировочной колонной труб 3. Верхняя ступень 16 верхнего корпуса 10 герметично взаимодействует с возможностью продольного перемещения с осевым отверстием 15 верхней муфты 14, а средняя ступень 17 верхнего корпуса 10 размещена в расточке верхней ступени 18 обоймы 13 и взаимодействует нижним торцом 19 с верхним торцом верхнего кольцевого уступа 12 обоймы 13. Нижняя ступень 11 верхнего корпуса 10 через среднюю муфту 20 соединена с ниппелем 21, выполненным в виде трубы, с нижней частью которого срезными винтами 22 герметично соединена подвесная пробка 8, герметично взаимодействующая в процессе прокачки цементного раствора с продавочной пробкой 9 и с осевым отверстием нижнего ствола 34.The suspension unit 1 (Fig. 1) comprises an upper body 10 in the form of a pipe with an axial opening and an outer stepped surface, on the lower step 11 of which a collar 13 in the form of a branch pipe with a stepped axial opening is mounted with the possibility of longitudinal movement by the upper annular ledge 12, connected through the upper coupling 14, in which the axial opening 15 is made, with the transport column of pipes 3. The upper step 16 of the upper body 10 hermetically interacts with the possibility of longitudinal movement with the axial opening 15 of the upper coupling 14, and the middle step 17 of the upper body 10 is placed in the bore of the upper step 18 of the collar 13 and interacts with the lower end 19 with the upper end of the upper annular ledge 12 of the collar 13. The lower step 11 of the upper body 10 is connected through the middle coupling 20 to the nipple 21 made in in the form of a pipe, with the lower part of which a suspension plug 8 is hermetically connected by shear screws 22, which hermetically interacts during the pumping of cement mortar with the squeezing plug 9 and with the axial opening of the lower barrel 34.

На нижней ступени 11 с упором в верхний торец средней муфты 20 установлена резьбовая втулка 23, соединенная наружной левой резьбой 24 с ответной левой резьбой 25, выполненной в верхней ступени 26 нижнего корпуса 27, выполненного в виде трубы со ступенчатым осевым отверстием. В средней ступени нижнего корпуса 27 под средней муфтой 20 на ниппеле 21 с возможностью продольного перемещения установлены активирующая втулка 28 и верхняя ступень 29 верхнего ствола 30, выполненного с осевым отверстием и ступенчатой наружной поверхностью. При этом резьбовая втулка 23, средняя муфта 20, активирующая втулка 28, верхняя ступень 29 верхнего ствола 30 и уступ 31 нижнего корпуса 27 попарно взаимодействуют между собой торцами. Нижняя ступень 32 верхнего ствола 30 соединена через нижнюю муфту 33 с верхней частью нижнего ствола 34, который выполнен в виде патрубка с осевым отверстием и ступенчатой наружной поверхностью и соединен в нижней части с хвостовиком 2. Нижний торец 35 верхней муфты 14 и верхний торец 36 средней ступени 17 верхнего ствола 10 взаимодействуют между собой при проталкивании хвостовика 2 весом транспортировочной колонны труб 3.On the lower stage 11 with an abutment against the upper end of the middle coupling 20, a threaded sleeve 23 is mounted, connected by an external left-hand thread 24 to a mating left-hand thread 25 made in the upper stage 26 of the lower housing 27, made in the form of a pipe with a stepped axial opening. In the middle stage of the lower housing 27, under the middle coupling 20, on the nipple 21, an activating sleeve 28 and an upper stage 29 of the upper barrel 30, made with an axial opening and a stepped outer surface, are mounted with the possibility of longitudinal movement. In this case, the threaded sleeve 23, the middle coupling 20, the activating sleeve 28, the upper stage 29 of the upper barrel 30 and the shoulder 31 of the lower housing 27 interact with each other in pairs with their ends. The lower stage 32 of the upper trunk 30 is connected through the lower coupling 33 with the upper part of the lower trunk 34, which is made in the form of a branch pipe with an axial opening and a stepped outer surface and is connected at the bottom with the tailpiece 2. The lower end 35 of the upper coupling 14 and the upper end 36 of the middle stage 17 of the upper trunk 10 interact with each other when the tailpiece 2 is pushed by the weight of the transport column of pipes 3.

Узел вращения 4 содержит следующие элементы передачи вращения вправо (по часовой стрелке) от транспортировочной колонны труб 3 хвостовику 2: верхнюю муфту 14, обойму 13, вращатель 37, выполненный в виде ступенчатой втулки, установленной с возможностью вращения на нижней ступени 11 верхнего корпуса 10, подвижное в продольном направлении нижнее шлицевое соединение 38, связывающее нижний уступ 39 обоймы 13 с верхней ступенью вращателя 37, нижний кольцевой торец которого взаимодействует с верхним торцом нижнего корпуса 27 соединением выступ-паз 40. При этом выступы и пазы равномерно размещены по окружности, а количество как выступов, так и пазов равно N1. Нижний корпус 27 передает вращение через подвижное в продольном направлении нижнее шпоночное соединение 41 от нижней ступени нижнего корпуса 27 верхней части нижней ступени 32 верхнего ствола 30, который через нижнюю муфту 33 и нижний ствол 34 передает вращение хвостовику 2.The rotation unit 4 contains the following elements for transmitting rotation to the right (clockwise) from the transport column of pipes 3 to the shank 2: the upper coupling 14, the collar 13, the rotator 37 made in the form of a stepped sleeve mounted with the possibility of rotation on the lower step 11 of the upper body 10, a lower spline connection 38 movable in the longitudinal direction, connecting the lower ledge 39 of the collar 13 with the upper step of the rotator 37, the lower annular end of which interacts with the upper end of the lower body 27 by a projection-groove connection 40. In this case, the projections and grooves are uniformly distributed around the circumference, and the number of both projections and grooves is equal to N 1 . The lower housing 27 transmits rotation through the longitudinally movable lower keyway 41 from the lower stage of the lower housing 27 to the upper part of the lower stage 32 of the upper barrel 30, which transmits rotation to the shank 2 through the lower coupling 33 and the lower barrel 34.

Пакерный узел 7 содержит уплотнительный элемент 42 в виде рукава из эластомерного материала, установленного на наружной поверхности нижней ступени 32 верхнего ствола 30, при этом под уплотнительным элементом 42 на наружной поверхности нижней ступени 32 установлен взаимодействующий с нижней муфтой 33 неподвижный нижний упор 43, а над уплотнительным элементом 42 на наружной поверхности нижней ступени 32 установлен с возможностью продольного перемещения верхний упор 44.The packer unit 7 comprises a sealing element 42 in the form of a sleeve made of elastomeric material, installed on the outer surface of the lower stage 32 of the upper barrel 30, wherein under the sealing element 42 on the outer surface of the lower stage 32 a fixed lower stop 43 interacting with the lower coupling 33 is installed, and above the sealing element 42 on the outer surface of the lower stage 32 an upper stop 44 is installed with the possibility of longitudinal movement.

Узел активации 45 пакерного узла 7 (фиг. 1 и 5) содержит выдвижные подпружиненные упоры 46 в количестве N1, равномерно размещенные по окружности в радиальных отверстиях активирующей втулки 28. Упоры 46 при активации пакерного узла 7 после рассоединения транспортировочной колонны труб 3 от хвостовика 2, будучи подпружиненными, выдвигаются наружу из радиальных отверстий активирующей втулки 28 и взаимодействуют с верхним кольцевым торцом нижнего корпуса 27, смещая его вниз при спуске транспортировочной колонны 3. При этом нижний торец нижнего корпуса 27 взаимодействует с верхним торцом поджимной втулки 47, установленной на нижней ступени 32 верхнего ствола 30 с возможностью продольного перемещения и зафиксированной в исходном положении срезными винтами 48. Поджимная втулка 47, срезая винты 48, смещает подвижный верхний упор 44 вниз, сжимая уплотнительный элемент 42 до контакта со стенкой обсадной колонны 49.The activation unit 45 of the packer unit 7 (Fig. 1 and 5) contains N 1 retractable spring-loaded stops 46, uniformly placed around the circumference in the radial holes of the activating sleeve 28. The stops 46, when the packer unit 7 is activated after the transport string of pipes 3 is disconnected from the shank 2, being spring-loaded, move outward from the radial holes of the activating sleeve 28 and interact with the upper annular end of the lower body 27, displacing it downwards when lowering the transport string 3. In this case, the lower end of the lower body 27 interacts with the upper end of the pressure sleeve 47, installed on the lower stage 32 of the upper barrel 30 with the possibility of longitudinal movement and fixed in the initial position by shear screws 48. The pressure sleeve 47, by shearing the screws 48, displaces the movable upper stop 44 downwards, compressing sealing element 42 until it contacts the wall of casing column 49.

Узел фиксации 50 (фиг.1 и 6) пакерного узла 7 в активированном положении содержит стопор 51 в виде подвижного разрезного упруго деформируемого кольца, установленного в поджимной втулке 47 на нижней ступени 32 верхнего ствола 30 в разжатом состоянии и взаимодействующего торцами с верхним упором 44 и поджимной втулкой 47. При этом стопор 51 внутренней поверхностью отверстия, на которой выполнена упорная резьба 52, взаимодействует при перемещении вниз в процессе активации пакерного узла 7 с ответной упорной резьбой 53, выполненной на наружной поверхности нижней ступени 32 верхнего ствола 30, фиксируя уплотнительный элемент 42 в сжатом положении.The fixation unit 50 (Fig. 1 and 6) of the packer unit 7 in the activated position contains a stopper 51 in the form of a movable split elastically deformable ring installed in the pressure sleeve 47 on the lower stage 32 of the upper barrel 30 in the relaxed state and interacting with the ends with the upper stop 44 and the pressure sleeve 47. In this case, the stopper 51 with the inner surface of the hole, on which the stop thread 52 is made, interacts when moving downwards during the activation of the packer unit 7 with the mating stop thread 53 made on the outer surface of the lower stage 32 of the upper barrel 30, fixing the sealing element 42 in the compressed position.

Якорный узел 5 содержит клин 54, выполненный в виде втулки и установленный на нижнем стволе 34 под нижней муфтой 33, и плашки 55 в количестве N2, равномерно установленные по окружности на наклонной поверхности 56 клина 54, связанные с ней с возможностью продольно-радиального перемещения и взаимодействующие после активации якорного узла 5 со стенкой обсадной колонны 49. Толкатели плашек 57 выполнены в виде упруго деформируемых пластин в количестве N2, в верхней части соединенных с плашками 55, а в нижней части соединенных с корпусом 58, выполненным в виде втулки, подвижной в продольном направлении по нижнему стволу 34.The anchor unit 5 contains a wedge 54, made in the form of a sleeve and installed on the lower barrel 34 under the lower coupling 33, and dies 55 in the amount of N 2 , uniformly installed along the circumference on the inclined surface 56 of the wedge 54, connected to it with the possibility of longitudinal-radial movement and interacting after activation of the anchor unit 5 with the wall of the casing string 49. The pushers of the dies 57 are made in the form of elastically deformable plates in the amount of N 2 , connected in the upper part to the dies 55, and in the lower part connected to the body 58, made in the form of a sleeve, movable in the longitudinal direction along the lower barrel 34.

Узел активации 59 якорного узла 5 содержит центратор 60, включающий лопасти 61 в количестве N2 в виде изогнутых упруго деформированных пластин, выпуклой стороной обращенных к стенке обсадной колонны 49 и контактирующих с ней. Лопасти 61 равномерно расположены по окружности и соединены верхней и нижней частью с верхним 62 и нижним 63 кольцами соответственно, установленными на нижнем стволе 34 с возможностью продольного перемещения.The activation unit 59 of the anchor assembly 5 comprises a centralizer 60, comprising blades 61 in a quantity of N 2 in the form of curved elastically deformed plates, with the convex side facing the wall of the casing string 49 and in contact with it. The blades 61 are uniformly distributed around the circumference and are connected by their upper and lower parts to the upper 62 and lower 63 rings, respectively, mounted on the lower wellbore 34 with the possibility of longitudinal movement.

При этом верхнее кольцо 62 размещено в расточке корпуса 58 и соединено с ним, а в стенке нижнего кольца 63 выполнены равномерно расположенные по окружности сквозные фигурные выемки 64 в количестве N2, взаимодействующие с пальцами 65, неподвижно установленными на наружной поверхности нижнего ствола 34. Каждая фигурная выемка 64 содержит наклонный участок 66 и сопрягаемый с ним верхней частью вертикальный паз 67, нижняя часть которого взаимодействует с пальцем 65 в исходном положении, а верхняя часть вертикального паза 67 и поверхность наклонного участка 66 взаимодействуют с пальцем 65 в процессе активации якорного узла 5 с целью сцепления плашек 55 со стенкой обсадной колонны 49.In this case, the upper ring 62 is placed in the bore of the body 58 and is connected to it, and in the wall of the lower ring 63, uniformly spaced around the circumference, through shaped recesses 64 are made in the amount of N 2 , interacting with the pins 65, fixedly installed on the outer surface of the lower barrel 34. Each shaped recess 64 contains an inclined section 66 and a vertical groove 67 mating with it by the upper part, the lower part of which interacts with the pin 65 in the initial position, and the upper part of the vertical groove 67 and the surface of the inclined section 66 interact with the pin 65 in the process of activating the anchor unit 5 for the purpose of engaging the dies 55 with the wall of the casing string 49.

Узел разъединения 6 транспортировочной колонны труб 3 от хвостовика 2 содержит верхний корпус 10, нижний корпус 27, верхнее шлицевое соединение 68, связывающее с возможностью продольного перемещения верхнюю ступень 18 обоймы 13 со средней ступенью 17 верхнего корпуса 10, верхнее шпоночное соединение 69, связывающее нижнюю ступень 11 верхнего корпуса 10 с резьбовой втулкой 23, которая прижата пружиной сжатия 70 через вращатель 39 к средней муфте 20.The unit for disconnecting 6 the transport column of pipes 3 from the tail 2 comprises an upper body 10, a lower body 27, an upper splined connection 68, which connects with the possibility of longitudinal movement the upper stage 18 of the collar 13 with the middle stage 17 of the upper body 10, an upper keyed connection 69, which connects the lower stage 11 of the upper body 10 with the threaded sleeve 23, which is pressed by the compression spring 70 through the rotator 39 to the middle coupling 20.

Пружина сжатия 70 установлена на нижней ступени 11 верхнего корпуса 10 в расточке 71 нижней ступени 72 обоймы 13 и взаимодействует в предварительно сжатом состоянии с нижним торцом 73 верхнего кольцевого уступа обоймы 13 и с верхним торцом 74 вращателя 39. В стенке расточки 71 выполнены равномерно расположенные по окружности сквозные пазы 75, высота которых равна высоте пружины 70 в предварительно сжатом состоянии. Благодаря пазам 75 исключается накопление механических примесей бурового раствора в расточке 71, что предотвращает возможное заклинивание пружины 70 при разъединении транспортировочной колонны труб 3 от хвостовика 2 и повышает надежность работы заявляемого Устройства.The compression spring 70 is mounted on the lower stage 11 of the upper housing 10 in the bore 71 of the lower stage 72 of the collar 13 and interacts in a pre-compressed state with the lower end 73 of the upper annular shoulder of the collar 13 and with the upper end 74 of the rotary unit 39. In the wall of the bore 71, through grooves 75 are uniformly spaced around the circumference, the height of which is equal to the height of the spring 70 in the pre-compressed state. Thanks to the grooves 75, the accumulation of mechanical impurities of the drilling mud in the bore 71 is prevented, which prevents possible jamming of the spring 70 when disconnecting the transport string of pipes 3 from the shank 2 and increases the operational reliability of the claimed device.

Уплотнительные элементы 76, 77, 78 79 обеспечивают герметичность в подвижных и неподвижных взаимодействиях элементов конструкции Устройства.Sealing elements 76, 77, 78 79 ensure tightness in the moving and fixed interactions of the structural elements of the Device.

Заявляемый Способ применения заявляемого «Устройства для цементирования хвостовика в скважине» осуществляют следующим образом.The claimed method of using the claimed “Device for cementing a liner in a well” is carried out as follows.

Собранное в исходном (транспортном) положении заявляемое Устройство (фиг.1) с хвостовиком 2 спускают в скважину на транспортировочной колонне труб 3 на заданную глубину. При этом соединение хвостовика 2 с транспортировочной колонной труб 3 осуществляется взаимодействием следующих элементов узла подвески 1: верхней муфты 14, обоймы 13 и ее кольцевого уступа 12, нижнего торца 19 средней ступени 17 верхнего корпуса 10, нижней ступени 11 верхнего корпуса 10, средней муфты 20, резьбовой втулки 23 и ее левой резьбы 24, левой резьбы 25 в верхней ступени 26 нижнего корпуса 27, активирующей втулки 28, верхней ступени 29 верхнего ствола 30, уступа 31 нижнего корпуса 27, нижней ступени 32 верхнего ствола 30, нижней муфты 33 и нижнего ствола 34.The claimed Device (Fig. 1), assembled in the initial (transport) position with the shank 2, is lowered into the well on the transport pipe string 3 to a predetermined depth. In this case, the connection of the shank 2 with the transport pipe string 3 is achieved by the interaction of the following elements of the suspension unit 1: the upper coupling 14, the collar 13 and its annular ledge 12, the lower end 19 of the middle stage 17 of the upper casing 10, the lower stage 11 of the upper casing 10, the middle coupling 20, the threaded sleeve 23 and its left-hand thread 24, the left-hand thread 25 in the upper stage 26 of the lower casing 27, the activating sleeve 28, the upper stage 29 of the upper bore 30, the ledge 31 of the lower casing 27, the lower stage 32 of the upper bore 30, the lower coupling 33 and the lower bore 34.

Разгрузка транспортировочной колонны труб 3 на хвостовик 2 для проталкивания в случае его посадки и зависания в открытом стволе скважины осуществляется взаимодействием следующих элементов узла подвески 1: верхней муфтой 14 и взаимодействием ее нижнего торца 35 с верхним торцом 36 средней ступени 17 верхнего ствола 10 (фиг.2), нижней ступени 11 верхнего ствола 10, средней муфты 20, активирующей втулки 28, верхней ступени 29 и нижней ступени 32 верхнего ствола 30, нижней муфты 33 и нижнего ствола 34.Unloading of the transport string of pipes 3 onto the shank 2 for pushing in the event of its landing and hanging in the open borehole of the well is carried out by the interaction of the following elements of the suspension unit 1: the upper coupling 14 and the interaction of its lower end 35 with the upper end 36 of the middle stage 17 of the upper borehole 10 (Fig. 2), the lower stage 11 of the upper borehole 10, the middle coupling 20, the activating sleeve 28, the upper stage 29 and the lower stage 32 of the upper borehole 30, the lower coupling 33 and the lower borehole 34.

Одновременно с проталкиванием при необходимости осуществляют вращение транспортировочной колонны труб 3 вправо (по часовой стрелке), которое передается хвостовику 2 через узел вращения 4 взаимодействием следующих элементов: верхней муфты 14, обоймы 13, нижнего шлицевого соединения 37, вращателя 39, соединения выступ-паз 40, нижнего корпуса 27, нижнего шпоночного соединения 41, верхнего ствола 30, нижней муфты 33 и нижнего ствола 34.Simultaneously with pushing, if necessary, rotation of the transport column of pipes 3 to the right (clockwise) is carried out, which is transmitted to the tailpiece 2 through the rotation unit 4 by the interaction of the following elements: the upper coupling 14, the collar 13, the lower splined connection 37, the rotator 39, the tongue-and-groove connection 40, the lower housing 27, the lower keyed connection 41, the upper barrel 30, the lower coupling 33 and the lower barrel 34.

После спуска хвостовика 2 на заданную глубину осуществляют активацию якорного узла 5 (фиг.2) с целью подвески хвостовика 2 в скважине перед цементированием, для чего вначале поднимают транспортировочную колонну 3 на некоторую величину для перемещения пальцев 65 узла активации 59 по вертикальным пазам 67 вверх в зону их смыкания с поверхностями наклонных участков 66 фигурных выемок 64. Эта операция осуществляется благодаря тому, что лопасти 61 центратора 60, выполненные в виде упруго деформированных пластин, прижаты к стенке обсадной колонны 49, поэтому сила трения в контакте лопастей 61 и стенки обсадной колонны 49 создает тормозной эффект, обеспечивая неподвижность центратора 60 и, следовательно, нижнего кольца 63 относительно обсадной колонны 49 при перемещении нижнего ствола 34 с пальцами 65 вверх.After lowering the liner 2 to a given depth, the anchor unit 5 (Fig. 2) is activated in order to suspend the liner 2 in the well before cementing, for which purpose the transport string 3 is first raised by a certain amount to move the fingers 65 of the activation unit 59 along the vertical grooves 67 upwards into the zone of their closure with the surfaces of the inclined sections 66 of the figured recesses 64. This operation is carried out due to the fact that the blades 61 of the centralizer 60, made in the form of elastically deformed plates, are pressed against the wall of the casing string 49, therefore the frictional force in the contact of the blades 61 and the wall of the casing string 49 creates a braking effect, ensuring the immobility of the centralizer 60 and, consequently, the lower ring 63 relative to the casing string 49 when moving the lower wellbore 34 with the fingers 65 upwards.

Далее прекращают подъем транспортировочной колонны 3, обеспечивая ее неподвижность в продольном направлении, после чего поворачивают ее вправо (по часовой стрелке) на угол β, равный β ≥ 3600 / N2, выводя пальцы 65 из вертикальных пазов 67 в зону наклонных участков 66. Эта операция также осуществляются благодаря тормозному эффекту, создаваемому лопастями 61, что обеспечивает неподвижность центратора 60 и нижнего кольца 63 в диаметральной плоскости. В процессе поворота пальцы 65, взаимодействуя с наклонными участками фигурных выемок 64, одновременно перемещают центратор 60, корпус 58 и толкатели 57 вверх относительно нижнего ствола 34. При этом толкатели 57, упруго изгибаясь, обеспечивают продольно-радиальное перемещение плашек 55 по наклонной поверхности 56 клина 54. Последующим спуском транспортировочной колонны 3 перемещают нижний ствол 34, а вместе с ним клин 56 вниз, до сцепления плашек 55 со стенкой обсадной колонны 49.Next, the lifting of the transport column 3 is stopped, ensuring its immobility in the longitudinal direction, after which it is turned to the right (clockwise) by an angle β equal to β ≥ 360 0 / N 2 , removing the fingers 65 from the vertical grooves 67 into the zone of the inclined sections 66. This operation is also carried out thanks to the braking effect created by the blades 61, which ensures the immobility of the centralizer 60 and the lower ring 63 in the diametrical plane. During the rotation process, the fingers 65, interacting with the inclined sections of the shaped recesses 64, simultaneously move the centralizer 60, the body 58 and the pushers 57 upwards relative to the lower barrel 34. At the same time, the pushers 57, elastically bending, provide longitudinal-radial movement of the dies 55 along the inclined surface 56 of the wedge 54. By subsequent lowering of the transport column 3, the lower barrel 34 is moved, and together with it the wedge 56 downwards, until the dies 55 engage with the wall of the casing column 49.

Проверку сцепления плашек 55 со стенкой обсадной колонны 49 производят путем разгрузки транспортировочной колонны труб 3, воздействуя на клин 54 через элементы узла подвески 1 и тем самым увеличивая силу сцепления плашек 55 со стенкой обсадной колонны 49.The adhesion of the rams 55 to the wall of the casing string 49 is checked by unloading the transport string of pipes 3, acting on the wedge 54 through the elements of the suspension unit 1 and thereby increasing the adhesion force of the rams 55 to the wall of the casing string 49.

При этом одновременно активируется узел разъединения 6 (фиг.2) для отсоединения транспортировочной колонны 3 от хвостовика 2, поскольку верхний ствол 30 и нижерасположенные элементы конструкции узла подвески 1 будут неподвижны. Поэтому при разгрузке транспортировочной колонны 3 и воздействии верхней муфты 14 на обойму 13 произойдет рассоединение нижнего шлицевого соединения 38 между обоймой 13 и вращателем 39 и дополнительное сжатие пружины 70.At the same time, the disconnecting unit 6 (Fig. 2) is simultaneously activated to disconnect the transport column 3 from the shank 2, since the upper barrel 30 and the underlying structural elements of the suspension unit 1 will be stationary. Therefore, when the transport column 3 is unloaded and the upper coupling 14 acts on the collar 13, the lower splined connection 38 between the collar 13 and the rotator 39 will be disconnected, and the spring 70 will be further compressed.

Далее вращением транспортировочной колонны 3 вправо (по часовой стрелке) рассоединяют резьбовую втулку 23 по левой резьбе 24 от левой резьбы 25 нижнего корпуса 27. При этом вращение резьбовой втулке 23 от транспортировочной колонны труб 3 передается через верхнюю муфту 14, обойму 13, верхнее шлицевое соединение 68, верхний корпус 10 и верхнее шпоночное соединение 69.Next, by rotating the transport column 3 to the right (clockwise), the threaded sleeve 23 is disconnected along the left thread 24 from the left thread 25 of the lower body 27. In this case, the rotation of the threaded sleeve 23 from the transport column of pipes 3 is transmitted through the upper coupling 14, the collar 13, the upper splined connection 68, the upper body 10 and the upper keyed connection 69.

Резьбовая втулка 23 при вращении вправо, будучи прижатой пружиной 70 через вращатель 39 к торцу средней муфты 20, и оставаясь неподвижной в продольном направлении, будет вывинчиваться по левой резьбе 24 из резьбы 25 нижнего корпуса 27 и перемещать его вниз, одновременно рассоединяя выступы и пазы соединения выступ-паз 40 между вращателем 39 и нижним корпусом 27. При этом возможность перемещения нижнего корпуса 27 вниз обеспечивается подвижным нижним шпоночным соединением 41, а сила трения между средней муфтой 20 и активирующей втулкой 28 уменьшается применением упорного подшипника 80.The threaded sleeve 23, when rotating to the right, being pressed by the spring 70 through the rotator 39 to the end of the middle coupling 20, and remaining stationary in the longitudinal direction, will be unscrewed along the left thread 24 from the thread 25 of the lower housing 27 and move it downwards, simultaneously disconnecting the projections and grooves of the projection-groove connection 40 between the rotator 39 and the lower housing 27. In this case, the possibility of moving the lower housing 27 downwards is ensured by the movable lower keyway connection 41, and the friction force between the middle coupling 20 and the activating sleeve 28 is reduced by using the thrust bearing 80.

Далее осуществляют проверку рассоединения верхнего корпуса 10 от нижнего корпуса 27 (фиг.3) путем предварительного подъема транспортировочной колонны 3 на высоту, обеспечивающую сохранение герметичного взаимодействия ниппеля 21 с осевым отверстием верхнего ствола 30, не допуская выход выдвижных подпружиненных упоров 46 из осевого отверстия нижнего корпуса 27.Next, a check is made for the disconnection of the upper body 10 from the lower body 27 (Fig. 3) by first raising the transport column 3 to a height that ensures the maintenance of a hermetic interaction between the nipple 21 and the axial opening of the upper barrel 30, without allowing the retractable spring-loaded stops 46 to exit the axial opening of the lower body 27.

В этом положении Устройства осуществляют закачку через транспортировочную колонну труб 3 расчетного объема цементного раствора и спуск с устья скважины вслед за последней порцией цементного раствора продавочной пробки 9 и прокачку ее до посадки в седло подвесной пробки 8. Затем после среза винтов 22 тандем пробок 8 и 9 прокачивают вслед за цементным раствором в хвостовик 2 до получения сигнала «Стоп» о завершении процесса цементирования.In this position, the Devices pump the calculated volume of cement slurry through the transport string of pipes 3 and lower the last portion of cement slurry of the displacement plug 9 from the wellhead and pump it until it is seated in the seat of the hanging plug 8. Then, after the screws 22 are cut off, the tandem of plugs 8 and 9 is pumped after the cement slurry into the shank 2 until a “Stop” signal is received indicating the completion of the cementing process.

Далее осуществляют активацию пакерного узла 7 (фиг.4) путем дальнейшего подъема транспортировочной колонны 3 с сохранением герметичного взаимодействия ниппеля 21 с осевым отверстием верхнего ствола 30 до выхода подпружиненных упоров 46 из нижнего корпуса 27 с последующим их выдвижением наружу из радиальных отверстий активирующей втулки 28. Для этого вначале поднимают транспортировочную колонну 3 вверх с целью установки подпружиненных упоров 46 над верхним кольцевым торцом нижнего корпуса 27, а затем разгружают транспортировочную колонну 3 вниз для взаимодействия выдвинутых подпружиненных упоров 46 с верхним торцом нижнего корпуса 27.Next, the packer unit 7 (Fig. 4) is activated by further lifting the transport column 3 while maintaining the hermetic interaction of the nipple 21 with the axial opening of the upper barrel 30 until the spring-loaded stops 46 exit the lower housing 27, followed by their extension outward from the radial openings of the activating sleeve 28. For this, the transport column 3 is first lifted upward in order to position the spring-loaded stops 46 above the upper annular end of the lower housing 27, and then the transport column 3 is unloaded downwards to allow the extended spring-loaded stops 46 to interact with the upper end of the lower housing 27.

При этом нижний корпус 27, смещаясь вниз по неподвижному верхнему стволу 30, нижним торцом перемещает поджимную втулку 47 и верхний упор 44 вниз, срезая штифты 48, и прижимает к нижнему упору 43 уплотнительный элемент 42, сжимая его до контакта со стенкой обсадной колонны 49. Стопор 51, перемещаясь вместе с поджимной втулкой 47 и будучи разжатым, упруго деформируясь, смыкается витками упорной резьбы 52 на витках ответной упорной резьбы 53, выполненной на наружной поверхности нижней ступени 32 верхнего ствола 30, фиксируя уплотнительный элемент 42 в сжатом состоянии.In this case, the lower body 27, moving downwards along the fixed upper barrel 30, moves the pressure sleeve 47 and the upper stop 44 downwards with its lower end, cutting off the pins 48, and presses the sealing element 42 against the lower stop 43, compressing it until it contacts the wall of the casing string 49. The stopper 51, moving together with the pressure sleeve 47 and being released, elastically deforming, closes with the turns of the pressure thread 52 on the turns of the mating pressure thread 53, made on the outer surface of the lower stage 32 of the upper barrel 30, fixing the sealing element 42 in a compressed state.

Далее осуществляют подъем транспортировочной колонны труб 3 (фиг.7) до выхода ниппеля 21 из осевого отверстия верхнего ствола 30, производят вымыв излишков цементного раствора промывочной жидкостью, после чего осуществляют подъем транспортировочной колонны труб 3 с верхним корпусом 10 и ниппелем 21 на поверхность.Next, the transport column of pipes 3 (Fig. 7) is lifted until the nipple 21 exits the axial opening of the upper shaft 30, excess cement mortar is washed out with washing liquid, after which the transport column of pipes 3 with the upper body 10 and nipple 21 is lifted to the surface.

Таким образом, совокупность отличительных признаков заявляемых Устройства и Способа обеспечивает по сравнению с аналогом и прототипом:Thus, the set of distinctive features of the claimed Device and Method provides, in comparison with the analogue and prototype:

1. Расширение эксплуатационных возможностей благодаря тому, что передача нагрузки на хвостовик в случае его прихвата, посадки и зависания в открытом стволе скважины осуществляется через резьбы и взаимодействующие торцы элементов конструкции узла подвески и не включает срезные элементы, нагрузка на которые в прототипе ограничена допускаемой величиной, которой может быть недостаточно для гарантированного спуска хвостовика в требуемый интервал скважины.1. Expansion of operational capabilities due to the fact that the load transfer to the liner in the event of its seizure, landing and hanging in the open wellbore is carried out through the threads and interacting ends of the suspension unit design elements and does not include shear elements, the load on which in the prototype is limited to an allowable value, which may be insufficient to guarantee the lowering of the liner into the required interval of the well.

2. Повышение надежности работы в случае посадки, затяжки и прихвата хвостовика, когда возникает необходимость его освобождения путем вытяжки известного Устройства, что также осуществляется через резьбы и взаимодействующие торцы элементов конструкции узла подвески и не включает срезные элементы.2. Increasing the reliability of operation in the event of seating, tightening and seizure of the shank, when it becomes necessary to release it by pulling out the known Device, which is also carried out through the threads and interacting ends of the structural elements of the suspension unit and does not include shear elements.

3. Повышение надежности работы при завершении продавки цементного раствора и резком возрастании давления в момент получения сигнала «Стоп» благодаря оснащению Устройства якорным узлом. Таким образом, приращение нагрузки будет восприниматься не срезными элементами, а клином и плашками якорного узла, во взаимодействии которых будут возникать нормальные напряжения сжатия, а не касательные напряжения среза, величина которых значительно меньше.3. Improved operational reliability during the completion of cement slurry injection and a sharp increase in pressure upon receiving the "Stop" signal, thanks to the device's inclusion of an anchor assembly. This means that the incremental load will be supported not by the shear elements, but by the wedge and plates of the anchor assembly. The interaction of these wedge and plates will generate normal compressive stresses, rather than shear stresses, which are significantly lower.

4. Снижение эксплуатационных затрат, благодаря оснащению Устройства якорным узлом, что не требует обязательной посадки хвостовика на забой для разъединения транспортировочной колонны труб от хвостовика.4. Reduction of operating costs due to the fact that the Device is equipped with an anchor unit, which does not require the mandatory landing of the liner on the bottomhole to disconnect the transport pipe string from the liner.

5. Повышение эффективности работы благодаря оснащению Устройства пакерным узлом, что предотвращает смешивание буферного и цементного растворов в верхней части хвостовика и обеспечивает повышение качества цементирования.5. Increased operating efficiency due to the equipping of the Device with a packer unit, which prevents mixing of the buffer and cement solutions in the upper part of the liner and ensures improved cementing quality.

Claims (75)

1. Устройство для цементирования хвостовика в скважине, содержащее:1. A device for cementing a liner in a well, comprising: узел подвески хвостовика в процессе спуска в скважину, включающий верхний и нижний корпусы и элементы соединения между хвостовиком и транспортировочной колонной труб,a liner suspension unit during lowering into the well, including the upper and lower housings and connecting elements between the liner and the transport pipe string, при этом верхний корпус выполнен в виде трубы с наружной ступенчатой поверхностью и осевым отверстием, соединенный верхней муфтой с транспортировочной колонной труб,wherein the upper body is made in the form of a pipe with an outer stepped surface and an axial hole, connected by an upper coupling to the transport column of pipes, а нижний корпус выполнен в виде трубы со ступенчатым осевым отверстием, соединенный через элементы узла подвески с хвостовиком;and the lower body is made in the form of a pipe with a stepped axial hole, connected through the elements of the suspension unit to the tail; узел вращения хвостовика, включающий верхнюю муфту, нижний корпус, соединение выступ-паз, подвижное в продольном направлении, и элементы передачи вращения от транспортировочной колонны труб хвостовику,a shank rotation unit comprising an upper coupling, a lower housing, a tongue-and-groove connection movable in the longitudinal direction, and elements for transmitting rotation from the pipe transport string to the shank, при этом выступы и пазы в количестве N1, равномерно размещенные по окружности, выполнены на взаимодействующих кольцевых торцах нижнего корпуса и элемента узла вращения;wherein the projections and grooves in the quantity N 1 , uniformly distributed around the circumference, are made on the interacting annular ends of the lower housing and the element of the rotation unit; узел подвески хвостовика в процессе цементирования, удерживающий хвостовик в неподвижном положении над забоем;a liner suspension unit during the cementing process, holding the liner in a stationary position above the face; узел разъединения, включающий верхний и нижний корпусы и элементы рассоединения транспортировочной колонны труб от хвостовика;a disconnection unit including upper and lower housings and elements for disconnecting the transport pipe string from the tail pipe; элемент конструкции, связанный с верхним корпусом и герметично установленный с возможностью продольного перемещения в осевом отверстии элемента узла подвески, связанного с хвостовиком;a structural element connected to the upper body and hermetically installed with the possibility of longitudinal movement in the axial opening of the suspension unit element connected to the tailpiece; подвесную пробку с седлом для продавочной пробки, герметично установленную в осевом отверстии соединенного с верхним корпусом элемента конструкции, соединенную с ним срезными винтами и герметично взаимодействующую с осевым отверстием элемента конструкции, соединенного с хвостовиком;a suspension plug with a seat for a pressing plug, hermetically installed in the axial hole of the structural element connected to the upper body, connected to it by shear screws and hermetically interacting with the axial hole of the structural element connected to the shank; уплотнительные элементы в подвижных и неподвижных взаимодействиях элементов конструкции,sealing elements in moving and fixed interactions of structural elements, отличающийся тем, чтоcharacterized in that дополнительно содержит пакерный узел, установленный под нижним корпусом;additionally contains a packer unit installed under the lower body; узел подвески хвостовика в процессе цементирования, удерживающий хвостовик в неподвижном положении над забоем, выполнен в виде якорного узла, расположенного под пакерным узлом на нижнем стволе под нижней муфтой,the liner suspension unit during the cementing process, which holds the liner in a stationary position above the bottomhole, is made in the form of an anchor unit located under the packer unit on the lower wellbore under the lower coupling, при этом якорный узел содержит клин в виде втулки, на наружной поверхности которой выполнена наклонная поверхность;in this case, the anchor unit contains a wedge in the form of a sleeve, on the outer surface of which an inclined surface is made; плашки в количестве N2, равномерно установленные по окружности на наклонной поверхности клина, связанные с ней с возможностью продольно-радиального перемещения и взаимодействующие после активации якорного узла со стенкой обсадной колонны;dies in the amount of N 2 , uniformly installed around the circumference on the inclined surface of the wedge, connected to it with the possibility of longitudinal-radial movement and interacting after activation of the anchor unit with the wall of the casing string; узел активации, содержащий центратор, включающий лопасти в количестве N2 в виде изогнутых упругодеформированных пластин, выпуклой стороной обращенных к стенке обсадной колонны и взаимодействующих с ней, верхняя часть которых соединена с верхним кольцом, а нижняя часть соединена с нижним кольцом, при этом лопасти имеют возможность продольного перемещения на нижнем стволе и равномерно расположены по окружности;an activation unit containing a centralizer including blades in the amount of N 2 in the form of curved elastically deformed plates, with the convex side facing the wall of the casing string and interacting with it, the upper part of which is connected to the upper ring, and the lower part is connected to the lower ring, wherein the blades have the ability to move longitudinally on the lower wellbore and are evenly distributed around the circumference; толкатели плашек, размещенные между клином и узлом активации, выполненные в виде упругодеформируемых пластин в количестве N2, в верхней части соединенных с плашками, а в нижней части соединенных с корпусом в виде втулки, установленным на верхнем кольце лопастей и соединенным с ним,ram pushers, located between the wedge and the activation unit, made in the form of elastically deformable plates in the amount of N 2 , connected in the upper part to the rams, and in the lower part connected to the housing in the form of a sleeve, mounted on the upper ring of the blades and connected to it, при этом верхнее кольцо лопастей расположено в расточке корпуса толкателей плашек,in this case, the upper ring of the blades is located in the bore of the ram pusher housing, а в нижней части нижнего кольца лопастей, в стенке, выполнены равномерно расположенные по окружности сквозные фигурные выемки в количестве N2, взаимодействующие с пальцами, неподвижно размещенными на наружной поверхности нижнего ствола,and in the lower part of the lower ring of blades, in the wall, through-shaped notches are made evenly spaced around the circumference in the amount of N 2 , interacting with fingers fixedly placed on the outer surface of the lower barrel, причем каждая фигурная выемка содержит наклонный участок и сопрягаемый с ним верхней частью вертикальный паз, нижняя часть которого взаимодействует с пальцем в исходном положении, а верхняя часть вертикального паза и поверхность наклонного участка взаимодействуют с пальцем в процессе активации якорного узла.wherein each shaped recess contains an inclined section and a vertical groove mating with it at the top, the bottom part of which interacts with the finger in the initial position, and the top part of the vertical groove and the surface of the inclined section interact with the finger during the activation of the anchor assembly. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел подвески хвостовика в процессе спуска в скважину содержит следующие дополнительные элементы соединения транспортировочной колонны труб с хвостовиком:2. The device according to paragraph 1, characterized in that the liner suspension unit during lowering into the well contains the following additional elements for connecting the transport string of pipes to the liner: обойму в виде патрубка со ступенчатым осевым отверстием, соединенную с верхней муфтой и установленную верхним кольцевым уступом на нижней ступени верхнего корпуса с возможностью продольного перемещения;a collar in the form of a pipe with a stepped axial hole, connected to the upper coupling and installed with an upper annular ledge on the lower step of the upper body with the possibility of longitudinal movement; среднюю муфту, соединенную с нижней ступенью верхнего корпуса;the middle coupling connected to the lower stage of the upper body; резьбовую втулку, установленную над средней муфтой с упором в ее верхний торец на нижней ступени верхнего корпуса, на наружной поверхности которой выполнена левая резьба, соединенная с ответной левой резьбой, выполненной в верхней ступени нижнего корпуса;a threaded sleeve installed above the middle coupling with an abutment against its upper end on the lower stage of the upper housing, on the outer surface of which a left-hand thread is made, connected to a mating left-hand thread made in the upper stage of the lower housing; элемент узла подвески, связанный с хвостовиком, выполненный в виде верхнего ствола с осевым отверстием и ступенчатой наружной поверхностью, верхняя ступень которого герметично установлена в средней ступени нижнего корпуса с возможностью продольного перемещения и нижним торцом взаимодействует с уступом нижней ступени нижнего корпуса;an element of the suspension unit, connected to the tailpiece, made in the form of an upper barrel with an axial opening and a stepped outer surface, the upper stage of which is hermetically installed in the middle stage of the lower body with the possibility of longitudinal movement and the lower end interacts with the ledge of the lower stage of the lower body; нижнюю муфту; и lower coupling; and нижний ствол с осевым отверстием и ступенчатой наружной поверхностью, в верхней части соединенный с нижней муфтой, а в нижней части соединенный с хвостовиком. a lower barrel with an axial hole and a stepped outer surface, connected to the lower coupling at the top and connected to the shank at the bottom. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что верхняя ступень верхнего корпуса герметично и с возможностью продольного перемещения взаимодействует с осевым отверстием верхней муфты.3. The device according to paragraph 2, characterized in that the upper stage of the upper housing interacts hermetically and with the possibility of longitudinal movement with the axial opening of the upper coupling. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что средняя ступень верхнего корпуса размещена в расточке верхней ступени обоймы и нижним торцом взаимодействует с верхним торцом верхнего кольцевого уступа обоймы, а верхним торцом после перемещения верхней муфты вниз взаимодействует с ее нижним торцом.4. The device according to paragraph 2, characterized in that the middle stage of the upper housing is placed in the bore of the upper stage of the shell and interacts with the lower end of the upper annular shoulder of the shell with its lower end, and interacts with the upper end of the upper annular shoulder of the shell after the upper coupling has moved downwards with its lower end. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел вращения хвостовика дополнительно содержит следующие элементы передачи вращения от транспортировочной колонны труб хвостовику: 5. The device according to paragraph 1, characterized in that the shank rotation unit additionally contains the following elements for transmitting rotation from the pipe transport string to the shank: обойму;clip; вращатель, выполненный в виде ступенчатой втулки, установленной с возможностью вращения на нижней ступени верхнего корпуса;a rotator made in the form of a stepped sleeve, mounted with the possibility of rotation on the lower step of the upper housing; верхний и нижний стволы, выполненные в виде патрубков;upper and lower trunks, made in the form of pipes; нижнее шлицевое соединение, связывающее с возможностью продольного перемещения нижний уступ обоймы с верхней ступенью вращателя;a lower splined connection that connects the lower step of the cage with the upper stage of the rotator with the possibility of longitudinal movement; нижнее шпоночное соединение, связывающее с возможностью продольного перемещения верхнюю часть нижней ступени верхнего ствола с нижней ступенью нижнего корпуса.a lower keyway connecting the upper part of the lower stage of the upper barrel with the lower stage of the lower body with the possibility of longitudinal movement. 6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что на нижнем кольцевом торце вращателя выполнены выступы соединения выступ-паз.6. The device according to paragraph 5, characterized in that projections of the projection-groove connection are formed on the lower annular end of the rotator. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент конструкции, связанный с верхним корпусом и герметично установленный с возможностью продольного перемещения в осевом отверстии верхнего ствола, выполнен в виде ниппеля, соединенного со средней муфтой.7. The device according to paragraph 1, characterized in that the structural element, connected to the upper body and hermetically installed with the possibility of longitudinal movement in the axial opening of the upper barrel, is made in the form of a nipple connected to the middle coupling. 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подвесная пробка установлена на нижнем конце ниппеля.8. The device according to paragraph 1, characterized in that the suspension plug is installed on the lower end of the nipple. 9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пакерный узел установлен на нижней ступени верхнего ствола и содержит: 9. The device according to paragraph 1, characterized in that the packer unit is installed on the lower stage of the upper wellbore and contains: уплотнительный элемент в виде рукава из эластомерного материала, установленного на наружной поверхности нижней ступени верхнего ствола; a sealing element in the form of a sleeve made of elastomeric material, installed on the outer surface of the lower stage of the upper barrel; неподвижный нижний упор, установленный под уплотнительным элементом на наружной поверхности нижней ступени верхнего ствола и взаимодействующий с нижней муфтой;a fixed lower stop installed under the sealing element on the outer surface of the lower stage of the upper barrel and interacting with the lower coupling; верхний упор, установленный с возможностью продольного перемещения над верхним кольцевым торцом уплотнительного элемента на наружной поверхности нижней ступени верхнего ствола;an upper stop installed with the possibility of longitudinal movement above the upper annular end of the sealing element on the outer surface of the lower stage of the upper barrel; узел активации, содержащий выдвижные подпружиненные упоры в количестве N1, равномерно размещенные по окружности в радиальных отверстиях активирующей втулки, установленной под средней муфтой на ниппеле; an activation unit containing retractable spring-loaded stops in the amount of N 1 , uniformly placed around the circumference in the radial holes of the activating sleeve installed under the middle coupling on the nipple; поджимную втулку, установленную на нижней ступени верхнего ствола с возможностью продольного перемещения и зафиксированную в исходном положении срезными винтами; и a pressure sleeve mounted on the lower stage of the upper barrel with the possibility of longitudinal movement and fixed in the initial position with shear screws; and узел фиксации пакерного узла в активированном положении, содержащий стопор в виде подвижного разрезного упругодеформируемого кольца, установленного в поджимной втулке в разжатом состоянии и взаимодействующего торцами с верхним упором и поджимной втулкой. a unit for fixing the packer unit in the activated position, containing a stopper in the form of a movable split elastically deformable ring installed in the pressure sleeve in the expanded state and interacting with the ends with the upper stop and the pressure sleeve. 10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что выдвижные подпружиненные упоры для активации пакерного узла после рассоединения транспортировочной колонны труб от хвостовика взаимодействуют с верхним кольцевым торцом нижнего корпуса.10. The device according to paragraph 9, characterized in that the retractable spring-loaded stops for activating the packer unit after disconnecting the transport pipe string from the shank interact with the upper annular end of the lower body. 11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что нижний торец нижнего корпуса после перемещения нижнего корпуса вниз взаимодействует с верхним торцом поджимной втулки.11. The device according to item 10, characterized in that the lower end of the lower housing, after the lower housing has moved downwards, interacts with the upper end of the pressure sleeve. 12. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что стопор внутренней поверхностью отверстия, на которой выполнена упорная резьба, взаимодействует при перемещении вниз в процессе активации пакерного узла с ответной упорной резьбой, выполненной на наружной поверхности нижней ступени верхнего ствола.12. The device according to paragraph 9, characterized in that the stopper with the inner surface of the hole, on which a thrust thread is made, interacts, when moving downwards during the activation of the packer unit, with the corresponding thrust thread made on the outer surface of the lower stage of the upper wellbore. 13. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел разъединения содержит следующие дополнительные элементы рассоединения транспортировочной колонны труб от хвостовика:13. The device according to paragraph 1, characterized in that the disconnection unit contains the following additional elements for disconnecting the transport pipe string from the tailpiece: верхнее шлицевое соединение, связывающее с возможностью продольного перемещения верхнюю ступень обоймы со средней ступенью верхнего корпуса;an upper splined connection that connects the upper stage of the cage with the middle stage of the upper body with the possibility of longitudinal movement; пружину сжатия, установленную на нижней ступени верхнего корпуса в расточке нижней ступени обоймы и взаимодействующую в предварительно сжатом состоянии с нижним торцом верхнего кольцевого уступа обоймы и с верхним торцом вращателя; иa compression spring mounted on the lower stage of the upper housing in the bore of the lower stage of the cage and interacting in a pre-compressed state with the lower end of the upper annular shoulder of the cage and with the upper end of the rotator; and верхнее шпоночное соединение, связывающее резьбовую втулку с нижней ступенью верхнего корпуса.the upper keyway connecting the threaded sleeve to the lower stage of the upper housing. 14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что в стенке расточки нижней ступени обоймы выполнены равномерно расположенные по окружности сквозные пазы, высота которых равна высоте пружины в предварительно сжатом состоянии.14. The device according to paragraph 13, characterized in that in the wall of the bore of the lower stage of the cage there are through grooves evenly spaced around the circumference, the height of which is equal to the height of the spring in a pre-compressed state. 15. Способ цементирования хвостовика в скважине, включающий:15. A method of cementing a liner in a well, including: сборку устройства для цементирования хвостовика в скважине по п. 1 с хвостовиком и транспортировочной колонной;assembly of a device for cementing a liner in a well according to paragraph 1 with a liner and a transport string; спуск в скважину хвостовика на заданную глубину;lowering the liner into the well to a specified depth; отсоединение транспортировочной колонны от хвостовика с сохранением герметичного взаимодействия ниппеля с осевым отверстием верхнего ствола;disconnecting the transport column from the shank while maintaining a hermetically sealed connection between the nipple and the axial hole of the upper wellbore; закачку через транспортировочную колонну труб расчетного объема цементного раствора;pumping the calculated volume of cement mortar through the transport column of pipes; спуск с устья скважины вслед за последней порцией цементного раствора продавочной пробки и прокачку ее до посадки в седло подвесной пробки;lowering the squeeze plug from the wellhead after the last portion of cement mortar and pumping it until it lands in the seat of the suspension plug; прокачку после среза винтов тандема продавочной и подвесной пробок вслед за цементным раствором в хвостовик до получения сигнала «Стоп» о завершении процесса цементирования;pumping after cutting the screws of the tandem of the pressing and hanging plugs following the cement mortar into the shank until receiving the “Stop” signal about the completion of the cementing process; подъем транспортировочной колонны труб до выхода ниппеля из осевого отверстия верхнего ствола;lifting the transport column of pipes until the nipple exits the axial hole of the upper trunk; вымыв излишков цементного раствора промывочной жидкостью;washing away excess cement mortar with washing liquid; подъем транспортировочной колонны труб на поверхность,lifting the transport column of pipes to the surface, отличающийся тем, чтоcharacterized in that после спуска хвостовика на заданную глубину вначале осуществляют активацию якорного узла для подвески хвостовика в обсадной колонне, для чего поднимают транспортировочную колонну на некоторую величину для перемещения пальцев узла активации по вертикальным пазам вверх в зону их смыкания с наклонными поверхностями фигурных выемок, при этом лопасти центратора, выполненные в виде упругодеформированных пластин, прижаты к стенке обсадной колонны, after lowering the liner to a given depth, the anchor unit is first activated to suspend the liner in the casing string, for which the transport string is raised by a certain amount to move the fingers of the activation unit along the vertical grooves upwards into the zone of their closure with the inclined surfaces of the shaped recesses, while the centralizer blades, made in the form of elastically deformed plates, are pressed against the wall of the casing string, а затем поворачивают транспортировочную колонну вправо, по часовой стрелке, на угол , равный ≥360°/N2, выводя пальцы из вертикальных пазов и перемещая взаимодействующими с пальцами поверхностями наклонных участков фигурных выемок одновременно центратор, корпус толкателей и толкатели плашек вверх для обеспечения продольно-радиального перемещения плашек по наклонной поверхности клина,and then turn the transport column to the right, clockwise, at an angle , equal to ≥360°/N 2 , removing the fingers from the vertical grooves and moving the centralizer, the pusher body and the dies pushers simultaneously upwards with the surfaces of the inclined sections of the shaped recesses interacting with the fingers to ensure longitudinal-radial movement of the dies along the inclined surface of the wedge, и последующим спуском транспортировочной колонны перемещают нижний ствол, а вместе с ним клин вниз до сцепления плашек со стенкой обсадной колонны,and by subsequent lowering of the transport column, the lower wellbore is moved, and along with it the wedge is moved downwards until the rams engage with the wall of the casing column, далее проверяют сцепление плашек со стенкой обсадной колонны, опуская и разгружая транспортировочную колонну на клин,Next, the adhesion of the dies to the casing wall is checked by lowering and unloading the transport string onto the wedge, при этом одновременно осуществляется активация узла разъединения для отсоединения транспортировочной колонны от хвостовика, поскольку при перемещении транспортировочной колонны вниз происходит рассоединение нижнего шлицевого соединения между обоймой и вращателем и дополнительное сжатие пружины, at the same time, the disconnection unit is activated to disconnect the transport column from the shank, since when the transport column moves downwards, the lower spline connection between the collar and the rotator is disconnected and additional compression of the spring occurs, затем вращают транспортировочную колонну вправо, по часовой стрелке, для рассоединения резьбовой втулки по левой резьбе от нижнего корпуса с одновременным продольным перемещением резьбовой втулкой, прижатой пружиной через вращатель к торцу средней муфты и неподвижной в продольном направлении, нижнего корпуса вниз с рассоединением выступов и пазов соединения выступ-паз между вращателем и нижним корпусом,then rotate the transport column to the right, clockwise, to disconnect the threaded sleeve along the left thread from the lower housing with simultaneous longitudinal movement of the threaded sleeve, pressed by the spring through the rotator to the end of the middle coupling and stationary in the longitudinal direction, of the lower housing downwards with disconnection of the projections and grooves of the projection-groove connection between the rotator and the lower housing, далее осуществляют проверку рассоединения верхнего корпуса от нижнего корпуса путем предварительного подъема транспортировочной колонны с сохранением герметичного взаимодействия ниппеля с осевым отверстием верхнего ствола;then they check the disconnection of the upper casing from the lower casing by preliminarily lifting the transport column while maintaining a tight connection between the nipple and the axial hole of the upper barrel; после получения сигнала «Стоп» осуществляют активацию пакерного узла путем дальнейшего подъема транспортировочной колонны с сохранением герметичного взаимодействия ниппеля с осевым отверстием верхнего ствола, для чего вначале поднимают транспортировочную колонну вверх с целью установки подпружиненных упоров над верхним кольцевым торцом нижнего корпуса и их выдвижения наружу из радиальных отверстий активирующей втулки, а затем разгружают транспортировочную колонну вниз для взаимодействия подпружиненных упоров с верхним кольцевым торцом нижнего корпуса,after receiving the "Stop" signal, the packer unit is activated by further lifting the transport column while maintaining a hermetically sealed interaction of the nipple with the axial opening of the upper barrel, for which purpose the transport column is first lifted upward in order to install spring-loaded stops above the upper annular end of the lower body and extend them outward from the radial openings of the activating sleeve, and then the transport column is unloaded downwards for the interaction of the spring-loaded stops with the upper annular end of the lower body, при этом нижний корпус, смещаясь вниз по неподвижному верхнему стволу, нижним торцом перемещает поджимную втулку и верхний упор вниз, срезая штифты, и прижимает к нижнему упору уплотнительный элемент, сжимая его до контакта со стенкой обсадной колонны,in this case, the lower body, moving downwards along the stationary upper wellbore, moves the pressure sleeve and the upper stop downwards with its lower end, cutting off the pins, and presses the sealing element against the lower stop, compressing it until it contacts the wall of the casing, причем узел фиксации удерживает уплотнительный элемент в сжатом состоянии за счет взаимодействия упорных резьб внутренней поверхности отверстия стопора и наружной поверхности нижней ступени верхнего ствола.wherein the fixation unit holds the sealing element in a compressed state due to the interaction of the thrust threads of the inner surface of the stopper hole and the outer surface of the lower stage of the upper barrel.
RU2024134930A 2024-11-22 Device and method for cementing the tail in a well RU2847702C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2847702C1 true RU2847702C1 (en) 2025-10-15

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4393931A (en) * 1981-04-27 1983-07-19 Baker International Corporation Combination hydraulically set hanger assembly with expansion joint
US4479544A (en) * 1983-03-02 1984-10-30 Baker Oil Tools, Inc. Pressure actuated pack-off and method
RU2441140C2 (en) * 2009-11-30 2012-01-27 Открытое акционерное общество "Акционерная нефтяная компания "Башнефть" (ОАО "АНК "Башнефть") Device for hanger lowering and cementing of casing liner in well
RU2448234C1 (en) * 2010-11-18 2012-04-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Device for cementing shank in well
RU2763156C1 (en) * 2021-03-26 2021-12-27 Михаил Алексеевич Мирошкин Cemented liner hanger packer
RU2766980C1 (en) * 2021-03-02 2022-03-16 Алексей Владимирович Козлов Device for suspension and cementing of liner in well with preliminary disconnection from transport string
RU2773116C1 (en) * 2021-09-27 2022-05-30 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Method for cementing a liner in a well and a device for its implementation

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4393931A (en) * 1981-04-27 1983-07-19 Baker International Corporation Combination hydraulically set hanger assembly with expansion joint
US4479544A (en) * 1983-03-02 1984-10-30 Baker Oil Tools, Inc. Pressure actuated pack-off and method
RU2441140C2 (en) * 2009-11-30 2012-01-27 Открытое акционерное общество "Акционерная нефтяная компания "Башнефть" (ОАО "АНК "Башнефть") Device for hanger lowering and cementing of casing liner in well
RU2448234C1 (en) * 2010-11-18 2012-04-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Device for cementing shank in well
RU2766980C1 (en) * 2021-03-02 2022-03-16 Алексей Владимирович Козлов Device for suspension and cementing of liner in well with preliminary disconnection from transport string
RU2763156C1 (en) * 2021-03-26 2021-12-27 Михаил Алексеевич Мирошкин Cemented liner hanger packer
RU2773116C1 (en) * 2021-09-27 2022-05-30 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Method for cementing a liner in a well and a device for its implementation
RU2818649C1 (en) * 2023-11-07 2024-05-03 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "СибБурМаш" Downhole pipe disconnector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3915226A (en) Double collet release mechanism
US5069280A (en) Gravel packer and service tool
US4615544A (en) Subsea wellhead system
US5743335A (en) Well completion system and method
US4928769A (en) Casing hanger running tool using string weight
CN102953698A (en) Expansion-type rotatable tail pipe hanger
RU2444607C1 (en) Bore-hole disconnector
RU2595122C1 (en) Method for cementing shank in well and device therefor
RU2738052C1 (en) Device for lowering suspension and cementing shank in well
US12540519B2 (en) Retrievable packer capable of operating in the curve and horizontal of a wellbore
US4972908A (en) Packer arrangement
CN109798087A (en) A kind of retrievable hanging packer of double packing elements
RU2847702C1 (en) Device and method for cementing the tail in a well
EP0378040B1 (en) Casing hanger running and retrieval tools
CN110593791B (en) Hydraulic control type safety support anchoring device and using method thereof
RU2455451C1 (en) Device to cement tail in well
RU2049223C1 (en) Packer
CN115680531A (en) Anti-seize bi-directional anchor and method of use thereof
RU2265118C2 (en) Liner suspension device
RU47956U1 (en) OPERATION COLUMN INSULATION SYSTEM
RU2838706C1 (en) Device for cementing shank in well and method of its application
RU2421600C1 (en) Device for treatment of reservoirs in well
AU2011312590B2 (en) Fill up and circulating tool with well control feature
RU2431734C1 (en) Device for development of reservoirs in well
RU2495227C1 (en) Packer equipment for isolating operations in well