RU2315170C1 - Method for profiled shutter installation in well - Google Patents

Abstract

FIELD: oil production, particularly for troublesome zone isolation during well drilling and casing pipe repair.

SUBSTANCE: method involves serially connecting profiled pipe with each other along profiled generatrix with the use of lock connection; lowering upper and lower cylindrical sections in well so that the sections are arranged in stable rock, wherein upper and lower sections are provided with shoe and sub having through channel, and shoe and sub are detachably retained in air-tight manner; lowering check valve in well; straightening cylindrical sections with pressure and providing mechanical expansion thereof so that the cylindrical sections are pressed to well wall; installing cylindrical sleeves on outer surfaces of cylindrical sections. Cylindrical sections are expanded in the following way: upper cylindrical section is expanded by sub movement, wherein the sub is made as arbor head with main and additional expanding cones and annular depression located under the cones and adapted for compression retention of profiled seal in upper cylindrical section. Lower cylindrical section is expanded by upward shoe movement. The shoe is made as additional arbor head with main and additional expanding cones and annular depression located under the cones for profiled seal retention in lower cylindrical section by profiled seal compression. After mechanical upper section expansion and before lower section expansion the sub is lowered along profiled seal to engage shoe for upward shoe movement.

EFFECT: increased operational reliability and decreased time and costs.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам изоляции зон осложнений при бурении скважин и ремонте обсадных колонн перекрывателями из профильных труб.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to methods for isolating zones of complications when drilling wells and repairing casing strings from profile pipes.

Известен способ установки профильных перекрывателей в скважине (патент РФ №907220, Е21В 33/12, опубл. Бюл. №7 от 23.02.82 г.), включающий спуск в скважину соединенных секций профильных труб, имеющих цилиндрические участки, выправление давлением профильной части, и механическое расширение цилиндрических участков до прижатия к стенкам скважины с помощью развальцевателей.A known method of installing profile shutoffs in the well (RF patent No. 907220, EV 33/12, publ. Bull. No. 7 of 02/23/82,), including the descent into the well of the connected sections of the profile pipes having cylindrical sections, pressure regulation of the profile part, and mechanical expansion of the cylindrical sections prior to being pressed against the walls of the well by means of flares.

Недостатком способа является то, что не обеспечивается герметичность соединения после его расширения. Если учесть, что в устанавливаемом в скважине профильном перекрывателе значительное количество таких соединений, то снижается надежность работы всей системы.The disadvantage of this method is that it does not ensure the tightness of the connection after its expansion. If we take into account that a significant number of such compounds are installed in the profile shutoff installed in the well, then the reliability of the entire system decreases.

Известен также способ установки профильного перекрывателя в скважине (стр.26-28, журнал «Нефтяное хозяйство», 1982 г., №4, стр.48), включающий соединение секций профильных труб между собой сваркой по профильной части перед спуском, спуск их в скважину таким образом, чтобы верхний и нижний концы перекрывателя, имеющие цилиндрические участки, находились в устойчивых породах, выправление давлением и механическое расширение цилиндрических участков до прижатия к стенкам скважины.There is also a method of installing a profile cutter in the well (p. 26-28, the journal "Oil Industry", 1982, No. 4, p. 48), which includes connecting sections of the profile pipes to each other by welding along the profile part before lowering, lowering them into well in such a way that the upper and lower ends of the overlap having cylindrical sections are in stable formations, pressure correction and mechanical expansion of the cylindrical sections before being pressed against the walls of the well.

Недостатком этого способа является то, что проведение сварочных работ над устьем скважины во многих случаях недопустимо из-за высокой пожароопасности, а также то, что на сварное соединение каждого стыка затрачивается не менее трех часов времени.The disadvantage of this method is that the welding work on the wellhead in many cases is unacceptable due to the high fire hazard, and also that it takes at least three hours to weld each joint.

Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности работы и снижение затрат времени и средств при использовании профильных перекрывателей.The objective of the proposed technical solution is to increase reliability and reduce the cost of time and money when using profile overlap.

Поставленная задача решается описываемым способом, включающим последовательное герметичное соединение секций профильных труб между собой по профильной образующей и спуск в скважину таким образом, что размещают в устойчивых породах верхний и нижний цилиндрические концы профильного перекрывателя, оснащенные соответственно герметично установленными внутрь с возможностью отсоединения переводником с проходным каналом и башмаком, обратный клапан, выправление давлением и механическое расширение цилиндрических участков до прижатия к стенкам скважины.The problem is solved by the described method, including a sequential tight connection of sections of the profile pipes to each other along the profile generatrix and descent into the well in such a way that the upper and lower cylindrical ends of the profile overlap are installed in stable rocks, equipped accordingly hermetically installed inward with the possibility of disconnecting the sub with a passage channel and shoe, non-return valve, pressure adjustment and mechanical expansion of the cylindrical sections before being pressed against to the wells of the well.

Новым является то, что соединение секций профильных труб производят при помощи замкового соединения, а механическое расширение цилиндрических участков, по наружным поверхностям которых предварительно устанавливают эластичные манжеты, происходит: верхнего за счет перемещения переводника, выполненного в виде дорнирующей головки с основным и дополнительным расширяющими конусами, ниже которых расположена кольцевая выборка для фиксации обжатием в верхнем цилиндрическом конце профильного перекрывателя, а нижнего - за счет перемещения вверх башмака, выполненного в виде дополнительной дорнирующей головки с основным и дополнительным расширяющими конусами, выше которых расположена кольцевая выборка для фиксации обжатием в нижнем цилиндрическом конце профильного перекрывателя, причем после механического расширения верхнего цилиндрического конца, но перед механическим расширением нижнего цилиндрического конца, переводник опускают по профильному перекрывателю до захвата башмака для перемещения его вверх.What is new is that the sections of the profile pipes are connected by means of a lock connection, and the mechanical expansion of the cylindrical sections, on the outer surfaces of which elastic cuffs are pre-installed, occurs: the upper one due to the displacement of the sub, made in the form of a mandrel head with the main and additional expanding cones, below which there is an annular sample for clamping by compression in the upper cylindrical end of the profile overlap, and the lower - due to the movement of BB on top of the shoe, made in the form of an additional head of the head with the main and additional expanding cones, above which there is an annular sample for fixing by compression in the lower cylindrical end of the profile overlap, and after the mechanical expansion of the upper cylindrical end, but before the mechanical expansion of the lower cylindrical end, lower the sub profile overlap to capture the shoe to move it up.

Новым является также и то, что для захвата башмака, предварительно сверху оснащенного ловильной головкой, переводник оснащают ловильным инструментом, расположенным снизу.Also new is the fact that to capture the shoe, previously equipped with a fishing head on top, the sub is equipped with a fishing tool located at the bottom.

Новым является также то, что на сопрягающие поверхности замкового соединения перед соединением наносят герметизирующий состав.Also new is the fact that a sealing compound is applied to the mating surfaces of the castle joint before joining.

На фиг.1 приведена схема профильного перекрывателя в транспортном положении.Figure 1 shows a diagram of a profile overlap in the transport position.

На фиг.2 - схема выправления профильной части труб давлением и расширения пуансоном верхнего цилиндрического участка до прижатия к стенкам скважины.Figure 2 - diagram of the straightening of the profile of the pipe pressure and expansion of the punch of the upper cylindrical section to be pressed against the walls of the well.

На фиг.3 - конструктивная схема замкового соединения, выноска 1 по фиг.1.Figure 3 is a structural diagram of the castle connection, leader 1 of figure 1.

На фиг.4 - конструктивная схема замкового соединения, выноска 1 по фиг.1 (вариант).Figure 4 is a structural diagram of the castle connection, leader 1 of figure 1 (option).

Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности. Перед соединением секций профильных труб 1 (фиг.1) внутрь верхнего цилиндрического участка 2 устанавливают переводник 3 в виде дорнирующей головки с основным 4 и дополнительным 5 расширяющими конусами, ниже которых выполнена кольцевая выборка 6 для их герметичной фиксации путем наружного обжатия. Переводник 3 снабжен уплотнителем 7 и проходным каналом 8 с резьбами для соединения с колонной подъемных труб 9 и ловильным инструментом 10. На обжатый цилиндрический участок 2 снаружи наносят эластичный материал 11. Внутрь нижнего цилиндрического участка 12 устанавливают башмак 13 в виде дополнительной дорнирующей головки с основным 14 и дополнительным 15 расширяющими конусами, выше которых выполнена кольцевая выборка 16 для их герметичной фиксации путем наружного обжатия. Башмак снабжен уплотнителем 17 и проходным каналом 18 с резьбами для соединения с клапанным узлом 19 и ловильной головкой 20. На обжатый цилиндрический участок 12 снаружи наносят эластичный материал 21. Клапанный узел 19 может располагаться в колонне подъемных труб 9. В этом случае проходной канал 18 заглушают заглушкой (не показана). В переводнике 3 и башмаке 13 расстояния между расширяющими конусами 4, 5 и 14, 15 выбраны большими, чем длины расширяемых цилиндрических участков 2 и 12, а их диаметры - по возрастанию. В профильных концах труб 1 выполняют элементы замкового соединения 22 (фиг.3, 4) типа шип 23 и паз 24 с взаимно зацепляющими насечками 25 и 26, причем шип 23 выполнен с одного конца трубы, а паз 24 - с другого. Элементы замкового соединения могут изготавливаться отдельно на профильных патрубках (не показаны), которые затем приваривают к концам секций профильных труб 1 в цеховых условиях.The proposed method is carried out in the following sequence. Before connecting the sections of the profile pipes 1 (Fig. 1), an adapter 3 is installed inside the upper cylindrical section 2 in the form of a mandrel head with a main 4 and an additional 5 expanding cones, below which an annular sample 6 is made for their tight fixation by external compression. The sub 3 is equipped with a seal 7 and a passage channel 8 with threads for connection with a column of lifting pipes 9 and a fishing tool 10. An elastic material 11 is applied externally to the compressed cylindrical section 2. A shoe 13 is installed inside the lower cylindrical section 12 as an additional head with a main 14 and an additional 15 expansion cones, above which an annular sample 16 is made for their tight fixation by external compression. The shoe is equipped with a seal 17 and a passage channel 18 with threads for connection with the valve assembly 19 and the fishing head 20. An elastic material 21 is applied externally to the compressed cylindrical section 12. The valve assembly 19 may be located in the column of the lifting pipes 9. In this case, the passage channel 18 is plugged plug (not shown). In sub 3 and shoe 13, the distances between the expanding cones 4, 5 and 14, 15 are chosen larger than the lengths of the expandable cylindrical sections 2 and 12, and their diameters are ascending. In the profile ends of the pipes 1, the elements of the locking connection 22 (Figs. 3, 4) of the spike type 23 and groove 24 with mutually engaging notches 25 and 26 are made, the spike 23 being made at one end of the pipe and the groove 24 from the other. The elements of the locking connection can be manufactured separately on the profile pipes (not shown), which are then welded to the ends of the sections of the profile pipes 1 in workshop conditions.

Устанавливают профильный перекрыватель в скважине 27 следующим способом. Нижнюю (первую) трубу устанавливают на специальный элеватор (не показан) и созданием осевой нагрузки вниз вводят в ее паз 24 (фиг.3, 4) шип 23 следующей (второй) профильной трубы до взаимного зацепления насечек 25 и 26 в каждом сопряжении и спускают их в скважину 27 (фиг.1), наращивая их таким образом до необходимой длины. На элементы замкового соединения (фиг.3, 4) можно наносить герметизирующий состав, припаивая или приклеевая их между собой. После присоединения верхней (последней) секции профильной трубы 1 (фиг.1) перекрыватель на колонне подъемных труб 9 доставляют до места установки в скважине 27. Создаваемым насосом (не показан) давлением жидкости выправляют профильную часть перекрывателя до прижатия к стенкам скважины 27 (фиг.2). После выключения насоса, прикладывая осевую нагрузку вниз от веса колонны подъемных труб 9 на верхний переводник 3 основным 4 и дополнительным 5 расширяющими конусами, расширяют верхний цилиндрический участок 2 с эластичным материалом 11 трубы 1 до герметичного прижатия к стенкам скважины 27, причем сначала участок 2 расширяют до промежуточного диаметра основным конусом 4, а затем - дополнительным 5. При дальнейшем движении вниз ловильным инструментом 10 переводника 3 захватывают ловильную головку 20 башмака 13 и осевой нагрузкой вверх аналогичным образом расширяют нижний цилиндрический участок 12, герметично прижимая его к стенкам скважины 27, и поднимают переводник 3 с ловильным инструментом 10 и башмак 13 с ловильной головкой 20 на поверхность.Install the profile shutoff in the well 27 in the following way. The lower (first) pipe is installed on a special elevator (not shown) and, by creating an axial load, a spike 23 of the next (second) profile pipe is introduced into its groove 24 (Figs. 3, 4) until the notches 25 and 26 are mutually engaged in each pair and lowered them into the well 27 (FIG. 1), thus increasing them to the required length. On the elements of the castle connection (Fig.3, 4) it is possible to apply a sealing composition by soldering or gluing them together. After attaching the upper (last) section of the profile pipe 1 (Fig. 1), the shutter on the column of lifting pipes 9 is delivered to the installation site in the well 27. The created part of the shutter is straightened by the fluid pressure created by the pump (not shown) until the profile part of the shutoff is pressed against the well walls 27 (Fig. 2). After turning off the pump, applying the axial load down from the weight of the column of lifting pipes 9 to the upper sub 3 with the main 4 and an additional 5 expansion cones, expand the upper cylindrical section 2 with elastic material 11 of the pipe 1 until it is tightly pressed against the walls of the well 27, and first, the section 2 is expanded to an intermediate diameter with the main cone 4, and then with an additional 5. With a further downward movement with the fishing tool 10 of the sub 3, they catch the fishing head 20 of the shoe 13 and the axial load upwards is similar m broaden the lower cylindrical portion 12, pressing it tightly against the walls of the well 27, and raises sub 3 with a fishing tool 10 and the shoe 13 with a fishing head 20 on the surface.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет надежно и с небольшими затратами времени и средств устанавливать профильный перекрыватель в скважине. Соединение профильных труб между собой замковым соединением занимает несколько минут. Расширение двух небольших цилиндрических участков (не более диаметра скважины) несколькими расширяющими конусами, работающими последовательно и в условиях сжатия материала расширяемых участков, уменьшает осевые нагрузки почти в два раза, а наличие эластичного материала на этих участках обеспечивает герметичность сопряжения. Изготовление элементов замкового соединения на профильных патрубках с дальнейшим привариванием их к концам профильных труб в цеховых условиях упрощает и удешевляет производство. Надежность работы замкового соединения повышает припаивание, приклеевание его элементов друг к другу или нанесение на них герметизирующего состава. Кроме этого, переводник с ловильным инструментом и башмак с ловильной головкой можно использовать многократно.Thus, the proposed technical solution allows you to reliably and with little time and money to install a profile cutter in the well. The connection of profile pipes to each other by a lock connection takes several minutes. The expansion of two small cylindrical sections (not more than the diameter of the borehole) with several expanding cones, operating sequentially and under compression of the material of the expandable sections, reduces axial loads by almost half, and the presence of elastic material in these sections ensures tightness of the interface. The manufacture of elements of the locking joints on the profile pipes with their further welding to the ends of the profile pipes in the workshop conditions simplifies and reduces the cost of production. The reliability of the locking joint increases soldering, gluing its elements to each other or applying a sealing compound to them. In addition, a sub with a fishing tool and a shoe with a fishing head can be used repeatedly.

Claims (3)

1. Способ установки профильного перекрывателя в скважине, включающий последовательное герметичное соединение секций профильных труб между собой по профильной образующей и спуск в скважину таким образом, что размещают в устойчивых породах верхний и нижний цилиндрические участки профильного перекрывателя, оснащенные соответственно герметично установленными внутрь с возможностью отсоединения переводником с проходным каналом и башмаком, обратный клапан, выправляют давлением и механически расширяют цилиндрические участки до прижатия к стенкам скважины, отличающийся тем, что соединение секций профильных труб производят при помощи замкового соединения, а механическое расширение цилиндрических участков, по наружным поверхностям которых предварительно устанавливают эластичные манжеты, производят следующим образом: верхнего за счет перемещения переводника, выполненного в виде дорнирующей головки с основным и дополнительным расширяющими конусами, ниже которых расположена кольцевая выборка для фиксации обжатием в верхнем цилиндрическом конце профильного перекрывателя, а нижнего - за счет перемещения вверх башмака, выполненного в виде дополнительной дорнирующей головки с основным и дополнительным расширяющими конусами, выше которых расположена кольцевая выборка для фиксации обжатием в нижнем цилиндрическом участке профильного перекрывателя, причем после механического расширения верхнего цилиндрического участка, но перед механическим расширением нижнего цилиндрического участка переводник опускают по профильному перекрывателю до захвата башмака для его перемещения вверх.1. A method of installing a profile overlap in a well, comprising a series of hermetically sealed sections of profile pipes to each other along the profile generatrix and a descent into the well in such a way that the upper and lower cylindrical sections of the profile overlap are installed in stable rocks, equipped accordingly tightly installed inward with the possibility of disconnecting the sub with a passage channel and a shoe, a non-return valve, pressure-corrected and mechanically expand the cylindrical sections until pressed the walls of the well, characterized in that the sections of the profile pipes are connected by means of a lock connection, and the mechanical expansion of the cylindrical sections, on the outer surfaces of which elastic cuffs are pre-installed, is performed as follows: the top by moving the sub, made in the form of a mandrel with the main and additional expanding cones, below which there is an annular sample for fixation by compression in the upper cylindrical end of the profile overlap la and lower - due to moving up the shoe, made in the form of an additional mandrel head with the main and additional expanding cones, above which there is an annular sample for fixation by compression in the lower cylindrical section of the profile overlap, and after mechanical expansion of the upper cylindrical section, but before the mechanical by expanding the lower cylindrical section, the sub is lowered along the profile overlap until the shoe is gripped to move it up. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для захвата башмака, предварительно сверху оснащенного ловильной головкой, переводник оснащают ловильным инструментом, расположенным снизу.2. The method according to claim 1, characterized in that to capture the shoe, previously equipped with a fishing head on top, the sub is equipped with a fishing tool located at the bottom. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на сопрягающие поверхности замкового соединения перед соединением наносят герметизирующий состав.3. The method according to claim 1, characterized in that the sealing compound is applied to the mating surfaces of the castle joint before connection.

Images