RU2789948C1

RU2789948C1 - Downhole pipe template

Info

Publication number: RU2789948C1
Application number: RU2022129331A
Authority: RU
Inventors: Ленар Минсаитович Валеев
Original assignee: Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Filing date: 2022-11-11
Publication date: 2023-02-14

Abstract

FIELD: pipes internal diameter measuring.

SUBSTANCE: invention can be used in means for measuring the internal diameter of pipes lowered into a well before lowering process equipment. The template for borehole pipes includes a hollow body with connecting elements at the top and bottom and calibrating elements placed on it between the dampers in the form of rings (5) with technological cuts (6). Technological sections (6) are made for the corresponding diameter of the measured borehole pipes. At the end of each damper facing the corresponding ring (5), an annular groove is made. The rings (5) above and below are equipped with at least three pins or annular protrusions located at the same radius from the longitudinal axis and made with the possibility of interacting with the corresponding groove of the damper. All technological cuts (6) are equipped with stress concentrators from the inside in the form of corresponding holes (11) located at the same radius from the longitudinal axis. The diameter of the holes is selected so that the ring (5) is deformed when the allowable load is exceeded.

EFFECT: improving the reliability and improving the accuracy of templating.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к средствам измерения проходного внутреннего диаметра спущенных в скважину труб перед спуском технологического оборудования.The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to a means of measuring the internal diameter of the pipes lowered into the well before lowering the process equipment.

Известен шаблон для труб (авторское свидетельство SU №1086142, МПК Е21В 47/08, опубл. 15.04.1984 Бюл. №14), содержащий корпус с муфтами и установленные между ними измерительные элементы из упругого материала, причем с целью упрощения его эксплуатации, измерительные элементы выполнены в виде пластинчатых колец с осевыми отверстиями, расположенными на одном радиусе, и радиальными прорезями, соединяющими наружную поверхность колец с осевыми отверстиями.Known template for pipes (author's certificate SU No. 1086142, IPC E21V 47/08, publ. the elements are made in the form of lamellar rings with axial holes located at the same radius and radial slots connecting the outer surface of the rings with the axial holes.

Недостатками данного шаблона являются низкие надежность и точность измерения из-за жесткого соединения измерительных элементов с корпусом между муфтами, так как при даже небольших ударных нагрузках (например, о стыки между измеряемыми трубами, об пристанные остатки цементного моста или т.п.) усилие на измерительный элемент между прорезями превышает допустимое, что приводит к загибу на этом участке пластинчатого кольца и, как следствие, к не правильному шаблонированию скважинных труб (измерению внутреннего диаметра труб с пропусками).The disadvantages of this template are low reliability and accuracy of measurement due to the rigid connection of the measuring elements with the body between the couplings, since even small shock loads (for example, joints between measured pipes, cement bridge remains attached, etc.) force on the measuring element between the slots exceeds the permissible value, which leads to bending of the lamellar ring in this section and, as a result, to incorrect gauges of well pipes (measurement of the inner diameter of pipes with gaps).

Наиболее близки по технической сущности является безопасный шаблон (патент RU №2655715, МПК Е21В 47/08, G01B 05/12, опубл. 29.05.2018 Бюл. №16), включающий корпус, размещенные на нем калибрующие элементы и присоединительную муфту, причем корпус выполнен полым, калибрующие элементы, выполненные в виде колец, под соответствующий диаметр эксплуатационной колонны, с технологическими разрезами, имеющих толщину от 5 мм и более, установленных между демпферами.The closest in technical essence is a safe template (patent RU No. 2655715, IPC E21B 47/08, G01B 05/12, publ. made hollow, calibrating elements, made in the form of rings, for the corresponding diameter of the production string, with technological cuts having a thickness of 5 mm or more, installed between the dampers.

Недостатками данного шаблона являются низкие надежность и точность измерения из-за отсутствия фиксации от перекоса и нахождении в неправильном положении в демпферах колец калибрующих элементов и исключения концентратора напряжения у технологических радиальных прорезей изнутри, которые необходимо выполнять достаточно широкими из-за толщины 5 мм и более для возможности деформации колец при превышении допустимых нагрузок, что в свою очередь ухудшает качество шаблонирования скважинных труб.The disadvantages of this template are low reliability and measurement accuracy due to the lack of fixation from skew and being in the wrong position in the dampers of the rings of the calibrating elements and the exclusion of the stress concentrator at the technological radial slots from the inside, which must be made sufficiently wide due to a thickness of 5 mm or more for the possibility of deformation of the rings when the permissible loads are exceeded, which in turn degrades the quality of the well pipe probing.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание конструкции шаблона для скважинных труб, позволяющего повысить надёжность за счет фиксации от перекоса благодаря продольным штифтам колец калибрующих элементов, вставляемым в кольцевые проточки на торцах соответствующих демпферов, и улучшить точность шаблонирования из-за узких технологических проточек, снабженных изнутри концентраторами напряжения виде продольных отверстий, расположенных на одном радиусе и на внутренних концах этих технологических проточек.The technical objective of the proposed invention is to create a design template for borehole pipes, which makes it possible to increase reliability due to fixation from misalignment due to the longitudinal pins of the rings of the gauge elements inserted into the annular grooves at the ends of the corresponding dampers, and to improve the accuracy of the template due to narrow technological grooves equipped with concentrators from the inside. stresses in the form of longitudinal holes located on the same radius and at the inner ends of these technological grooves.

Техническая задача решается шаблоном для скважинных труб, включающим полый корпус с присоединительными элементами сверху и снизу, размещенные на нем между демпферами калибрующие элементы в виде колец с технологическими разрезами, изготовленными под соответствующий диаметр измеряемых скважинных труб.The technical problem is solved by a template for downhole pipes, including a hollow body with connecting elements at the top and bottom, calibrating elements placed on it between the dampers in the form of rings with technological cuts made for the corresponding diameter of the measured well pipes.

Новым является то, что на торце каждого демпфера, обращенного к соответствующему кольцу, выполнена кольцевая проточка, кольца сверху и снизу оснащены как минимум тремя штифтами или кольцевыми выступами, расположенными на одном радиусе от продольной оси и выполненными с возможностью взаимодействия с соответствующей проточкой демпфера, при этом все технологические разрезы изнутри снабжены концентраторами напряжения в виде соответствующих отверстий, расположенных на одном радиусе от продольной оси, причем диаметр отверстий подбирают так, чтобы кольцо деформировалось при превышении допустимой нагрузки.What is new is that at the end of each damper, facing the corresponding ring, an annular groove is made, the rings at the top and bottom are equipped with at least three pins or annular protrusions located at the same radius from the longitudinal axis and made with the possibility of interacting with the corresponding groove of the damper, with in this case, all technological cuts are equipped with stress concentrators from the inside in the form of corresponding holes located at the same radius from the longitudinal axis, and the diameter of the holes is selected so that the ring is deformed when the allowable load is exceeded.

Новым является также то, что по периметру демпфера снаружи равномерно выполнены продольные проточки.What is also new is that longitudinal grooves are evenly made along the perimeter of the damper from the outside.

На фиг. 1 изображена схема шаблона в продольном разрезе.In FIG. 1 shows a diagram of the template in longitudinal section.

На фиг. 2 изображен разрез А-А фиг. 1.In FIG. 2 shows section A-A of FIG. 1.

На фиг. 3 изображен разрез Б-Б фиг. 1.In FIG. 3 shows a section B-B of Fig. 1.

Шаблон для скважинных труб включает в себя полый корпус 1 с присоединительными элементами сверху и снизу (например, муфтой 2, резьбой 3, быстросъёмным соединением (не показано) или т.п.). Размещенные на корпусе 1 между демпферами 4 калибрующие элементы в виде колец 5 с технологическими разрезами 6 (фиг. 2 и 3), изготовленными под соответствующий диаметр D измеряемых скважинных труб (не показаны). На торце 7 (фиг. 1) каждого демпфера 4, обращенного к соответствующему кольцу 5, выполнена кольцевая проточка 8. Кольца 5 сверху и снизу оснащены как минимум тремя (для обеспечения центрирования) штифтами 9 или кольцевыми выступами (не показаны), расположенными на одном радиусе от продольной оси 10 и выполненными с возможностью взаимодействия с соответствующей проточкой 8 демпфера 4. При этом все технологические разрезы 6 (фиг. 3) изнутри снабжены концентраторами напряжения в виде соответствующих отверстий 11, расположенных на одном радиусе от продольной оси 10, причем диаметр d отверстий 11 подбирают так, чтобы кольцо 5 деформировалось при превышении допустимой нагрузки.The template for downhole pipes includes a hollow body 1 with connecting elements at the top and bottom (for example, a coupling 2, a thread 3, a quick coupling (not shown) or the like). Placed on the body 1 between the dampers 4 gauge elements in the form of rings 5 with technological cuts 6 (Fig. 2 and 3), made for the corresponding diameter D of the measured well pipes (not shown). At the end 7 (Fig. 1) of each damper 4, facing the corresponding ring 5, an annular groove 8 is made. radius from the longitudinal axis 10 and made with the possibility of interacting with the corresponding groove 8 of the damper 4. At the same time, all technological sections 6 (Fig. 3) are equipped with stress concentrators from the inside in the form of corresponding holes 11 located at the same radius from the longitudinal axis 10, and the diameter d holes 11 are selected so that the ring 5 is deformed when the allowable load is exceeded.

При большом диаметре D (фиг. 2 и 3) (например, для калибровки кондуктора или направления) для уменьшения общего веса (для удобства переноски и транспортирования) по периметру демпфера 4 (фиг. 2) равномерно могут быть выполнены продольные проточки 12.With a large diameter D (Fig. 2 and 3) (for example, to calibrate the conductor or direction) to reduce the total weight (for ease of carrying and transporting) along the perimeter of the damper 4 (Fig. 2), longitudinal grooves 12 can be evenly made.

Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность шаблона, на фиг. 1 - 3 не показаны или показаны условно.Structural elements and technological connections that do not affect the performance of the template, in Fig. 1 - 3 are not shown or are shown conditionally.

Шаблон работает следующим образом.The template works like this.

Перед сборкой шаблона кольцо 5 (фиг. 3) проверяют на нагрузочном стенде (края упирают снизу в обечайку - кольцо с выступами внутри, а на среднюю часть давят пяткой поршня пресса с динамометром - не показаны), где путем испытаний определяют нагрузки, при которых сгибается кольцо 5 между соседними отверстиями 11. Если нагрузка сильно превосходит допустимую устьевого привода (берется из паспорта подъемника, лебедки, мачты или т.п. - не показан), то диаметр d отверстий 11 увеличивают (сверлом, расточной, зенковкой или т.п.). После чего испытания аналогичных колец 5 продолжают до получения усилия сгиба кольца 5 равным или меньшим на 5 % допустимой, что обеспечивает работоспособность устьевого привода. После получения данных по диаметру d отверстий 11 изготавливают аналогичные кольца 5 для всего шаблона. Причем ширина h технологических разрезов 6 не превышает 8 мм (h ≤ 8 мм), что, как показала практика, обеспечивает правильность шаблонирования (без пропусков) скважинных труб.Before assembling the template, ring 5 (Fig. 3) is checked on a loading stand (the edges rest against the bottom of the shell - a ring with protrusions inside, and the middle part is pressed with the heel of the press piston with a dynamometer - not shown), where, by testing, the loads at which it bends are determined ring 5 between adjacent holes 11. If the load greatly exceeds the permissible wellhead drive (taken from the passport of the lift, winch, mast, etc. - not shown), then the diameter d of the holes 11 is increased (with a drill, boring, countersinking, etc. ). After that, tests of similar rings 5 are continued until the bending force of ring 5 is equal to or less than 5% of the allowable one, which ensures the operability of the wellhead drive. After obtaining data on the diameter d of the holes 11, similar rings 5 are made for the entire template. Moreover, the width h of technological cuts 6 does not exceed 8 mm (h ≤ 8 mm), which, as practice has shown, ensures the correct gauging (without gaps) of well pipes.

Если диаметр D (фиг. 2) более 200 мм, то в демпферах 4 по периметру снаружи делают продольные проточки 12.If the diameter D (Fig. 2) is more than 200 mm, then longitudinal grooves 12 are made in the dampers 4 along the perimeter from the outside.

Изготовленные демпферы 4 (фиг. 1) и кольца 5 поставляют в сборочных цех или мастерскую, где на корпус 1 на необходимом расстоянии H между кольцами 5, определятся технологами (авторы на это не претендуют) при помощи демпферов 4 устанавливают кольца 5 (например, вулканизацией, приклеиванием или т.п. на поверхности корпуса демпферов 4, или при помощи технологических проставок 13 - авторы на это не претендуют, так как это известно из открытых источников). При этом штифты 9 или кольцевой выступ колец 5 вставляют в кольцевую проточку 8, расположенную на торце 7 демпфера 4.Manufactured dampers 4 (Fig. 1) and rings 5 are delivered to the assembly shop or workshop, where technologists will determine the required distance H between the rings 5 on the body 1 (the authors do not claim this) using dampers 4, rings 5 are installed (for example, by vulcanization , gluing or the like on the surface of the body of dampers 4, or using technological spacers 13 - the authors do not claim this, as it is known from open sources). In this case, the pins 9 or the annular protrusion of the rings 5 are inserted into the annular groove 8 located on the end face 7 of the damper 4.

Перед спуском в скважину собранного шаблона к корпусу 1 при помощи присоединительных элементов (например, резьба 3 и/или муфта 2) снизу прикрепляют груз (не показан) при необходимости (при спуске на канате или кабеле), а сверху - к тяге (колоне труб, канату, кабелю или т.п. - не показаны). На тяге, присоединенной сверху к устьевому приводу и оснащенной устьевым индикатором веса (УИВ, измеряющим вес шаблона с тягой), шаблон спускают в скважину (не показана). При задевании одного из краев кольца 5, например, за стыки (из-за кривизны ствола скважины) или цементный камень, находящийся в скважине, кольцо слегка наклоняется благодаря демпферу 4, а потом при помощи штифтов 9 кольца 5 и проточки 7 демпфера 4 возвращается в исходное положение, не нарушая целостность посадочного отверстия 14 (фиг. 3) кольца 5.Before lowering the assembled template into the well, to the body 1, using connecting elements (for example, thread 3 and / or coupling 2), a load (not shown) is attached from below if necessary (when lowering on a rope or cable), and from above - to the rod (string of pipes , rope, cable or the like - not shown). On a rod connected from above to the wellhead drive and equipped with a wellhead weight indicator (UIV, which measures the weight of the template with the rod), the template is lowered into the well (not shown). When touching one of the edges of the ring 5, for example, at the joints (due to the curvature of the wellbore) or the cement stone located in the well, the ring tilts slightly due to the damper 4, and then using the pins 9 of the ring 5 and the groove 7 of the damper 4 returns to initial position, without violating the integrity of the mounting hole 14 (Fig. 3) of the ring 5.

Если при спуске вниз шаблон теряет в весе (по УИВ) несколько раз на величину большую допустимой нагрузки, то есть несколько колей 5 загнулись, на устье отмечают этот участок как непроходимый интервал для технологического оборудования. Если при подъеме вверх шаблон увеличивается в весе (по УИВ) несколько раз на величину большую допустимой нагрузки, то есть несколько колец 5 последовательно на краях (между ближними отверстиями 11) загнулись, на устье отмечают этот участок как непроходимый интервал для технологического оборудования. Шаблон понимают при помощи тяги на поверхность, в полученный интервал спускают расширяющее оборудование (дорн, скребок, роторный расширитель или т.п.) для увеличения диаметра труб в этом интервале. После чего работу при спуске в скважину шаблона повторяют до интервала спуска технологического оборудования (не показано). После чего спускают технологическое оборудование для проведения работ (кислотой обработки, гидроразрыва пласта, подъема продукции и/или т.п.).If during the descent down the template loses weight (according to TUI) several times by an amount greater than the allowable load, that is, several tracks 5 are bent, this section is marked at the mouth as an impassable interval for technological equipment. If, when lifting up, the template increases in weight (according to TIP) several times by an amount greater than the allowable load, that is, several rings 5 are bent in series at the edges (between the nearest holes 11), this section is marked at the mouth as an impassable interval for technological equipment. The template is understood by means of thrust to the surface, expanding equipment (mandrel, scraper, rotary expander, etc.) is lowered into the resulting interval to increase the diameter of the pipes in this interval. After that, the work during the descent into the well of the template is repeated until the interval of descent of the process equipment (not shown). After that, technological equipment is lowered for work (acid treatment, hydraulic fracturing, product lifting, and/or the like).

Предлагаемый шаблон для скважинных труб позволяет повысить надёжность за счет фиксации от перекоса благодаря продольным штифтам колец, вставляемым в кольцевые проточки на торцах соответствующих демпферов, и улучшить точность шаблонирования из-за узких (не более 8 мм) технологических проточек, снабженных изнутри концентраторами напряжения виде продольных отверстий, расположенных на одном радиусе и на внутренних концах этих технологических проточек.The proposed template for borehole pipes makes it possible to increase reliability due to fixation against distortion due to the longitudinal pins of the rings inserted into the annular grooves at the ends of the corresponding dampers, and to improve the accuracy of the template due to narrow (no more than 8 mm) technological grooves, equipped from the inside with stress concentrators in the form of longitudinal holes located on the same radius and at the inner ends of these technological grooves.

Claims

1. Шаблон для скважинных труб, включающий полый корпус с присоединительными элементами сверху и снизу, размещенные на нем между демпферами калибрующие элементы в виде колец с технологическими разрезами, изготовленными под соответствующий диаметр измеряемых скважинных труб, отличающийся тем, что на торце каждого демпфера, обращенного к соответствующему кольцу, выполнена кольцевая проточка, кольца сверху и снизу оснащены как минимум тремя штифтами или кольцевыми выступами, расположенными на одном радиусе от продольной оси и выполненными с возможностью взаимодействия с соответствующей проточкой демпфера, при этом все технологические разрезы изнутри снабжены концентраторами напряжения в виде соответствующих отверстий, расположенных на одном радиусе от продольной оси, причем диаметр отверстий подбирают так, чтобы кольцо деформировалось при превышении допустимой нагрузки.1. A template for well pipes, including a hollow body with connecting elements at the top and bottom, calibrating elements placed on it between the dampers in the form of rings with technological cuts made for the corresponding diameter of the measured well pipes, characterized in that at the end of each damper facing the the corresponding ring, an annular groove is made, the rings at the top and bottom are equipped with at least three pins or annular protrusions located at the same radius from the longitudinal axis and made with the possibility of interacting with the corresponding groove of the damper, while all technological cuts are equipped with stress concentrators from the inside in the form of corresponding holes located at the same radius from the longitudinal axis, and the diameter of the holes is selected so that the ring is deformed when the allowable load is exceeded.

2. Шаблон для скважинных труб по п. 1, отличающийся тем, что по периметру демпфера снаружи равномерно выполнены продольные проточки.2. A template for downhole pipes according to claim 1, characterized in that longitudinal grooves are evenly made along the perimeter of the damper from the outside.