RU221598U1 - MECHANICAL ANCHOR FOR FIXING WELL EQUIPMENT - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к буровой и нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для фиксации оборудования в скважине с опорой на обсадную колонну. Якорь механический для фиксации скважинного оборудования включает кожух, выдвижные плашки и фиксирующий механизм, внутри кожуха установлен толкатель, на котором с одной стороны закреплены посредством Т-образного паза и срезных винтов большая и малая плашки, на нижний конец толкателя установлен фиксирующий механизм, состоящий из втулки, закрепленной посредством срезных винтов извлечения и стопорного кольца, на нижний конец кожуха с помощью резьбового соединения навернут стопорный переводник, в кожухе имеется полость, ограниченная толкателем, малой и большой плашками, и выполнено сквозное отверстие, соединяющее полость с затрубным пространством. Стопорное кольцо выполнено с прорезью, наружной и внутренней резьбами. 6 ил. The utility model relates to the drilling and oil production industry, namely to devices for fixing equipment in a well supported by a casing string. A mechanical anchor for fixing downhole equipment includes a casing, retractable rams and a locking mechanism; a pusher is installed inside the casing, on which, on one side, large and small rams are secured by means of a T-shaped groove and shear screws; a locking mechanism consisting of a bushing is installed on the lower end of the pusher , secured by means of extraction shear screws and a locking ring, a locking sub is screwed onto the lower end of the casing using a threaded connection, the casing has a cavity limited by a pusher, small and large dies, and a through hole is made connecting the cavity to the annulus. The retaining ring is made with a slot, external and internal threads. 6 ill.

Description

Полезная модель относится к буровой и нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для фиксации оборудования в скважине с опорой на обсадную колонну. The utility model relates to the drilling and oil production industry, namely to devices for fixing equipment in a well supported by a casing string.

Известен шарнирный клиновой отклонитель, включающий отклоняющий клин, фиксирующий механизм отклонителя в скважине, выдвижную плашку, срезной болт. В шарнирном клиновом отклонителе между отклоняющим клином и фиксирующим механизмом установлен шарнирный узел. Он включает жестко закрепленную ось, ограничитель вращения отклоняющего клина, установленный на оси с возможностью качательного движения, в верхней части жестко скрепленный с отклоняющим клином, а в нижней части выполненный в виде конуса, несоосного отклоняющему клину, задвижной фиксатор, снабженный конусной расточкой, взаимодействующий с конусной частью ограничителя вращения отклоняющего клина при срезании срезного болта (Патент РФ №2404352, МПК Е21В 7/08, оп. 20.11.2010г., БИ № 32).A hinged wedge whipstock is known, including a deflector wedge, a fixing mechanism for the whipstock in the well, a retractable die, and a shear bolt. In a hinged wedge deflector, a hinge unit is installed between the deflection wedge and the locking mechanism. It includes a rigidly fixed axis, a rotation limiter of the deflecting wedge, installed on the axis with the possibility of rocking movement, in the upper part rigidly attached to the deflecting wedge, and in the lower part made in the form of a cone, not coaxial with the deflecting wedge, a sliding clamp equipped with a conical bore, interacting with the conical part of the rotation limiter of the deflecting wedge when cutting off the shear bolt (RF Patent No. 2404352, IPC E21B 7/08, op. November 20, 2010, BI No. 32).

Недостатком известного устройства является отсутствие фиксирующего механизма плашки в активированном состоянии. В случае непреднамеренного зацепа клинового отклонителя возможно его извлечение из скважины при незначительной нагрузке.The disadvantage of the known device is the absence of a locking mechanism for the die in the activated state. In case of unintentional snagging of the whipstock, it can be removed from the well with a slight load.

Известен механический якорь, размещенный вокруг сплошного ствола, имеющий корпус, захваты с пружинами, колодки фрикционные с пружинами, крышки на корпусе якоря (патент РФ № 172462, МПК Е21В 7/08, оп. 11.07.2017 г.).A mechanical anchor is known, placed around a solid barrel, having a body, grips with springs, friction pads with springs, covers on the armature body (RF patent No. 172462, MPK E21B 7/08, op. 07/11/2017).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, отсутствие фиксации плашки в активированном положении, металлоемкость.The disadvantage of the known device is the complexity of the design, the lack of fixation of the die in the activated position, and the metal consumption.

Известно устройство для фиксирования оборудования в скважине - отклонитель, включающий корпус, клин-отклонитель, одна из поверхностей которого выполнена в виде желоба, опору, выполненную сплошной, плашку, срезной болт, технологический болт, соединяющий верхнюю часть клина-отклонителя с элементами спуска компоновки (подвески, райбер), прорезь с пальцем, плашку с возможностью радиального перемещения. Он содержит опору, выполненную в виде клинообразного толкателя, расширенной частью вниз, клин-отклонитель, жестко соединенный с верхней неупругой частью полумуфты при помощи резьбового соединения, которая в свою очередь соединяет клин-отклонитель и корпус при помощи пальца. Корпус, опора-толкатель и полумуфта, расположенная внутри корпуса, зафиксированы срезным болтом, корпус имеет: окно для свободы действия шарнира, окно для свободы передвижения нижней упругой части полумуфты при ее изгибе, окно для размещения плашки (патент на изобретение РФ № 2148697, МПК Е21В 7/08, оп. 10.05.2000г., БИ № 13).A device is known for fixing equipment in a well - a whipstock, including a housing, a whipstock, one of the surfaces of which is made in the form of a chute, a solid support, a die, a shear bolt, a technological bolt connecting the upper part of the whipstock with the elements of the descent of the assembly ( pendants, rubber), a slot with a pin, a die with the possibility of radial movement. It contains a support made in the form of a wedge-shaped pusher, the extended part downwards, a whipstock rigidly connected to the upper inelastic part of the coupling half using a threaded connection, which in turn connects the whipstock and the body using a pin. The housing, the pusher support and the coupling half located inside the housing are fixed with a shear bolt, the housing has: a window for freedom of action of the hinge, a window for freedom of movement of the lower elastic part of the coupling half when bending, a window for placing a die (RF patent for invention No. 2148697, IPC E21B 7/08, op. 05/10/2000, BI No. 13).

Недостатками известного устройства являются то, что якорь имеет одну плашку для фиксации скважинного оборудования, что при определенном крутящем моменте и некачественной обсадной колонне может привести к провороту якоря. Немаловажным недостатком является и то, что известное устройство имеет более сложную конструкцию по сравнению с заявляемым устройством, что, в свою очередь, приводит к удорожанию процесса его изготовления. The disadvantages of the known device are that the anchor has one ram for fixing downhole equipment, which, with a certain torque and poor-quality casing, can lead to rotation of the anchor. An important disadvantage is that the known device has a more complex design compared to the claimed device, which, in turn, leads to an increase in the cost of its manufacturing process.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по техническим признакам и достигаемому результату является якорь механический, включающий корпус с выдвижными плашками, фиксирующий элемент с пазами, установленный внутри корпуса якоря с возможностью осевого перемещения корпуса вдоль фиксирующего элемента, причем фиксирующий элемент зафиксирован от осевого перемещения срезным штифтом, фиксирующий элемент выполнен в виде поршня, соединенного с валом посредством резьбового соединения, при этом в пазы поршня установлены как минимум две выдвижные плашки, которые выполнены с внешней стороны зубчатой формы, причем с внутренней стороны выдвижная плашка имеет выступ трапециевидной формы, повторяющий паз поршня, причем на нижней части вала закреплен резьбовой упор, а в нижней части корпуса расположена фиксирующая деталь в виде цанги, закрепленная к валу резьбовым соединением и упирающаяся одним торцом в упорную гайку, вкрученную в корпус, а другим - в поджимную гайку, причем на валу также расположен кожух, соединенный с поджимной гайкой, при этом срезной штифт вкручен в корпус, а также в поршень, с которым в верхней части корпуса соединен шарнирный переводник посредством резьбы (патент РФ № 178979, МПК Е21В 23/01, Е21В 7/08, оп. 24.04.2018 г.).The closest to the proposed device in terms of technical characteristics and the achieved result is a mechanical anchor, including a housing with retractable dies, a locking element with grooves installed inside the armature body with the possibility of axial movement of the body along the locking element, and the locking element is secured from axial movement by a shear pin, a locking the element is made in the form of a piston connected to the shaft by means of a threaded connection, while at least two retractable dies are installed in the grooves of the piston, which are made on the outer side of a gear shape, and on the inner side the retractable dies have a trapezoidal protrusion, repeating the groove of the piston, and on the lower part of the shaft has a threaded stop, and in the lower part of the housing there is a fixing part in the form of a collet, fixed to the shaft with a threaded connection and resting with one end against a thrust nut screwed into the housing, and with the other against a clamping nut, and a casing is also located on the shaft, connected to a clamping nut, while the shear pin is screwed into the body, as well as into the piston, to which a hinged sub is connected in the upper part of the body by means of a thread (RF patent No. 178979, MPK E21B 23/01, E21B 7/08, op. April 24, 2018).

Недостатком известного устройства является сложность в настройке необходимого усилия поджатия цанги поджимной гайкой, поскольку, в случае перетяжки, цанга может лопнуть или создать значительное усилие сжатия, препятствующее свободному перемещению вала в рабочее положение, а при недостаточном усилии цанга не будет предотвращать обратное срабатывание якоря. Также стоит сказать, что присутствует сложность в регулировке усилия на извлечение якоря в виду наличия цангового зажима. The disadvantage of the known device is the difficulty in adjusting the required force to tighten the collet with a clamping nut, since, if overtightened, the collet can burst or create a significant compression force that prevents the free movement of the shaft into the working position, and if the force is insufficient, the collet will not prevent reverse operation of the armature. It is also worth saying that there is difficulty in adjusting the force to extract the anchor due to the presence of a collet clamp.

Технический результат заявляемого устройства заключается в повышении надежности работы устройства за счет технологичности и совершенствования конструкции. The technical result of the proposed device is to increase the reliability of the device due to manufacturability and improved design.

Данный технический результат достигается тем, что якорь механический для фиксации скважинного оборудования включает кожух, выдвижные плашки и фиксирующий механизм, согласно полезной модели внутри кожуха установлен толкатель, на котором с одной стороны закреплены посредством Т-образного паза и срезных винтов большая и малая плашки, на нижний конец толкателя установлен фиксирующий механизм, состоящий из втулки, закрепленной посредством срезных винтов извлечения, стопорного кольца с прорезью, наружной и внутренней резьбами и стопорной резьбы, на нижний конец кожуха с помощью резьбового соединения навернут стопорный переводник, в кожухе имеется полость, ограниченная толкателем, малой и большой плашками, и выполнено сквозное отверстие, соединяющее полость с затрубным пространством.This technical result is achieved by the fact that the mechanical anchor for fixing downhole equipment includes a casing, retractable rams and a locking mechanism; according to the utility model, a pusher is installed inside the casing, on which, on one side, large and small rams are fixed by means of a T-shaped groove and shear screws, on the lower end of the pusher has a locking mechanism installed, consisting of a bushing secured by shear extraction screws, a retaining ring with a slot, external and internal threads and a locking thread, a locking sub is screwed onto the lower end of the casing using a threaded connection, the casing has a cavity limited by the pusher, small and large dies, and a through hole is made connecting the cavity with the annulus.

Работа предложенного устройства поясняется фигурами, на которых изображены:The operation of the proposed device is illustrated by figures that depict:

Фиг. 1 – Общая схема якоря механического.Fig. 1 – General diagram of a mechanical armature.

Фиг. 2 – Аксонометрический вид плашки малой.Fig. 2 – Axonometric view of a small die.

Фиг. 3 – Стопорное кольцо фиксирующего механизма.Fig. 3 – Retaining ring of the locking mechanism.

Фиг. 4 – Изображение крепления большой плашки с помощью Т-образного паза (аналогично крепится малая плашка).Fig. 4 – Image of fastening a large die using a T-shaped groove (the small die is attached in a similar way).

Фиг. 5 – Якорь механический в активированном состоянии в эксплуатационной колонне.Fig. 5 – Mechanical anchor in activated state in the production string.

Фиг. 6 – Якорь механический в дезактивированном состоянии в эксплуатационной колонне.Fig. 6 – Mechanical anchor in a deactivated state in the production casing.

Якорь механический состоит из кожуха 1, внутри которого установлен толкатель 2 с закрепленными на одной стороне посредством Т-образного паза 3, малого срезного винта 4 с малой плашкой 5, выполненной с прямоугольным вырезом 6 и большего срезного винта 7 с большой плашкой 8. Снизу толкатель 2 оснащен фиксирующим механизмом, представленным втулкой 9, закрепленной посредством срезных винтов извлечения 10; стопорным кольцом 11 с прорезью 12, наружной резьбой 13 и внутренней резьбой 14; стопорной резьбой 15 и стопорного переводника 16, навернутого снизу на кожух 2 с помощью резьбового соединения. Стопорное кольцо 11 навернуто на втулку 9 посредством внутренней резьбы 14 и взаимодействует с помощью упорной наружной резьбы 13 со стопорным переводником 16 при перемещении толкателя 2. Снизу стопорного переводника 16 навернут башмак 17. В кожухе имеется полость 18, ограниченная толкателем 2, малой плашкой 5 и большой плашкой 8 и выполнено сквозное отверстие 19, соединяющее полость 18 с затрубным пространством. The mechanical anchor consists of a casing 1, inside of which a pusher 2 is installed with a small shear screw 4 fixed on one side by means of a T-shaped groove 3 with a small die 5 made with a rectangular cutout 6 and a larger shear screw 7 with a large die 8. At the bottom there is a pusher 2 is equipped with a locking mechanism represented by a sleeve 9, secured by means of shear extraction screws 10; retaining ring 11 with slot 12, external thread 13 and internal thread 14; locking thread 15 and locking sub 16, screwed from below onto casing 2 using a threaded connection. The locking ring 11 is screwed onto the sleeve 9 via an internal thread 14 and interacts using a persistent external thread 13 with a locking sub 16 when the pusher 2 moves. A shoe 17 is screwed onto the bottom of the locking sub 16. The casing has a cavity 18, limited by a pusher 2, a small die 5 and a large die 8 and a through hole 19 is made connecting the cavity 18 with the annulus.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Перед началом работ по спуску якоря механического в скважину последнюю заполняют буровым раствором или технической водой. Якорь механический с закрепленным на нем скважинным оборудованием спускают в заданный интервал эксплуатационной колонны. Далее, достигнув забоя, якорь механический упирается башмаком 17 о забой скважины. Большая плашка 8 находится в контакте с кожухом 1 посредством торца Т2. При создании осевой нагрузки происходит срез большего винта 7 большой плашки 8 и перемещение толкателя 2, малой плашки 5, малого срезного винта 4, срезных винтов извлечения 10, втулки 9 и стопорного кольца 11 на величину Р. Благодаря наличию в малой плашке 5 прямоугольного выреза 6 и сквозного отверстия 19 в кожухе 1 при перемещении на величину Р происходит свободный выход скважинной жидкости из полости 18. Далее, происходит упор малой плашки 5 и кожуха 1 торцом Т1. При увеличении осевой нагрузки происходит срез малого винта 4 и дальнейшее перемещение толкателя 2, малой плашки 5, втулки 9, стопорного кольца 11, срезных винтов извлечения 10 до момента внедрения большой плашки 8 и малой плашки 5 в эксплуатационную колонну 20 (фиг. 4). При этом за счет упорной наружной резьбы 13 и наличия прорези 12 в стопорном кольце 11 (фиг.5), происходит сжатие и расширение стопорного кольца 11, что обеспечивает его свободное осевое перемещение в направлении к башмаку 17. В положении, когда большая плашка 5 и малая плашка 5 внедрились в эксплуатационную колонну 20, фиксирующий механизм обеспечивает неподвижное состояние якоря (отсутствует риск преждевременной дезактивации якоря до момента среза винтов извлечения 10). Плашки 5 и 8 имеют на внешней поверхности насечки в форме пирамид, что обеспечивает надежное фиксирование системы в обсадной колонне. За счет расположения обоих плашек с одной стороны колонны происходит однонаправленное прижатие тыльной части якоря к внутренней стенке обсадной колонны, благодаря чему исключается провисание якоря.Before starting work on lowering a mechanical anchor into the well, the latter is filled with drilling fluid or process water. A mechanical anchor with downhole equipment attached to it is lowered into a given interval of the production string. Next, having reached the bottom, the mechanical anchor rests with shoe 17 on the bottom of the well. The large die 8 is in contact with the casing 1 through the end T2. When an axial load is created, the larger screw 7 of the large die 8 is sheared and the pusher 2, the small die 5, the small shear screw 4, the extraction shear screws 10, the sleeve 9 and the locking ring 11 are moved by an amount P. Due to the presence of a rectangular cutout 6 in the small die 5 and the through hole 19 in the casing 1, when moving by an amount P, the well fluid freely exits the cavity 18. Next, the small ram 5 and the casing 1 are supported by the end T1. As the axial load increases, the small screw 4 is sheared and the pusher 2, the small ram 5, the bushing 9, the retaining ring 11, and the shear extraction screws 10 are further moved until the large ram 8 and the small ram 5 are inserted into the production string 20 (Fig. 4). In this case, due to the persistent external thread 13 and the presence of a slot 12 in the retaining ring 11 (Fig. 5), compression and expansion of the retaining ring 11 occurs, which ensures its free axial movement in the direction of the shoe 17. In the position where the large die 5 and a small ram 5 is embedded in the production string 20, the locking mechanism ensures that the anchor remains stationary (there is no risk of premature deactivation of the anchor until the removal screws 10 are cut off). Rams 5 and 8 have pyramid-shaped notches on the outer surface, which ensures reliable fixation of the system in the casing. Due to the location of both rams on one side of the column, the rear part of the anchor is unidirectionally pressed against the inner wall of the casing, thereby eliminating sagging of the anchor.

При необходимости якорь механический извлекают из скважины, для этого необходимо создать натяжение инструмента вверх и при достижении определенной нагрузки происходит срез винтов извлечения 10 (фиг. 5), что способствует беспроблемному и быстрому извлечению вышеустановленного оборудования. При этом втулка 9 и стопорное кольцо 11 остаются в неподвижном состоянии, находясь в зацеплении со стопорной резьбой 15, а толкатель 2 перемещается в исходное положение, при этом плашка большая 8 и плашка малая 5 выходят из зацепления с эксплуатационной колонной 20 и возвращаются в исходное положение. If necessary, the mechanical anchor is removed from the well; to do this, it is necessary to create an upward tension on the tool and, when a certain load is reached, the extraction screws 10 are cut off (Fig. 5), which facilitates trouble-free and quick removal of the above-installed equipment. In this case, the sleeve 9 and the locking ring 11 remain stationary, being engaged with the locking thread 15, and the pusher 2 moves to its original position, while the large die 8 and the small die 5 disengage with the production string 20 and return to their original position .

Таким образом, якорь механический для фиксации скважинного оборудования с предложенным расположением плашек и конструкцией фиксирующего механизма является простым по конструкции, но при этом обеспечивает качественное сцепление со стенкой колонны и фиксацию скважинного оборудования, в том числе в активированном состоянии якоря, что обеспечивает надежность и безопасность в эксплуатации. Thus, the mechanical anchor for fixing downhole equipment with the proposed arrangement of rams and the design of the locking mechanism is simple in design, but at the same time provides high-quality adhesion to the wall of the column and fixation of downhole equipment, including in the activated state of the anchor, which ensures reliability and safety in operation.

Claims (1)

Якорь механический для фиксации скважинного оборудования, включающий кожух, выдвижные плашки и фиксирующий механизм, отличающийся тем, что внутри кожуха установлен толкатель, в срединной части корпуса содержащий две поверхности: одну прямую, а вторую - выполненную с наклоном к низу толкателя, на наклонной стороне толкателя закреплены посредством Т-образного паза и срезных винтов плашка большая и плашка малая, на нижний конец толкателя установлен фиксирующий механизм, состоящий из втулки, закрепленной посредством срезных винтов извлечения, стопорного кольца, выполненного с прорезью, наружной резьбой, внутренней резьбой и стопорной резьбой, на нижний конец кожуха с помощью резьбового соединения навернут стопорный переводник, в кожухе имеется полость, ограниченная толкателем, малой и большой плашками, и выполнено сквозное отверстие, соединяющее полость с затрубным пространством, при этом малая и большая плашки имеют на внешней поверхности насечки.A mechanical anchor for fixing downhole equipment, including a casing, sliding rams and a locking mechanism, characterized in that a pusher is installed inside the casing, in the middle part of the housing containing two surfaces: one straight, and the second - made with an inclination towards the bottom of the pusher, on the inclined side of the pusher a large die and a small die are secured by means of a T-shaped groove and shear screws; a locking mechanism is installed on the lower end of the pusher, consisting of a sleeve secured by means of extraction shear screws, a retaining ring made with a slot, an external thread, an internal thread and a locking thread, on a locking sub is screwed into the lower end of the casing using a threaded connection, the casing has a cavity limited by a pusher, small and large dies, and a through hole is made connecting the cavity with the annulus, while the small and large dies have notches on the outer surface.