SU1740630A1 - Liner hanger and sealing device - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено при креплении скважин. Целью изобретени   вл етс  расширение технологических возможностей и повышение надежности работы за счет предотвращени  преждевременного срабатывани  Устройство состоит из корпуса с уплотнительными элементами и узла подвески Последний выполнен в виде кожуха с конической расточкой в верхней части, образующего с корпусом кольцевую полость, в которой установлен привод щий в движение клиновидные плашки кольц евой поршень Клиновидные плашки имеют на наружной и внутренней сторонах конические поверхности . Под определенным давлением поршень смещает вверх клиновидные плашки, они распираютс  между конической поверхностью опорной втулки и стенками предыдущей обсадной колонны. Одновременно с этим колонну труб подают вниз и обеспечивают подвеску потайной колонны. При этом срезаетс  штифт и корпус перемещаетс  с колонной вниз, благодар  чему уплотни- тельные элементы расшир ютс  и осуществл етс  герметизаци  межколонного пространства 3 ил (Л СThe invention relates to the oil and gas industry and can be applied when attaching wells. The aim of the invention is to expand technological capabilities and increase reliability by preventing premature actuation. The device consists of a housing with sealing elements and a suspension assembly. The latter is made in the form of a casing with a conical bore in the upper part, forming an annular cavity with the housing. movement wedge-shaped dies ring piston wedge-shaped dies have tapered surfaces on the outer and inner sides. Under a certain pressure, the piston displaces the wedge-shaped dies upward, they bulging between the conical surface of the support sleeve and the walls of the previous casing. At the same time, the pipe string is fed down and provides a suspension for the secret column. In this case, the pin is cut off and the casing moves with the column downwards, due to which the sealing elements expand and the sealing of the annular space 3 sludge is carried out (L

Description

Изобретение относитс  к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено при креплении нефт ных и газовых скважин потайными обсадными колоннами .The invention relates to the oil and gas industry and can be applied to the fastening of oil and gas wells with secret casing strings.

Известно устройство дл  подвески потайной обсадной колонны, включающее цилиндрический корпус с радиальными отверсти ми, разъединитель с отверсти ми, совмещенными с отверсти ми корпуса, разделительную пробку, установленную на разъединителе с возможностью перекрыти  отверстий на разъединителе, кольцевой поршень, кожух и зафиксированные на корпусе шлипсы.A device is known for suspending a countersunk casing comprising a cylindrical body with radial holes, a disconnector with openings aligned with the openings of the case, a separating plug installed on the disconnector with the possibility of blocking the openings on the disconnector, an annular piston, a casing and clamped on the case.

Известно также устройство дл  подвески потайной обсадной колонны включающее цилиндрический корпус с радиальными отверсти ми закрепленную на корпусе конусообразную муфту, кожух и поршень, соединенный планками с клиновидными плашкамиIt is also known a device for suspension of a blind casing comprising a cylindrical body with radial holes attached to the body a cone-shaped sleeve, a casing and a piston connected by straps with wedge-shaped dies.

Недостатки известных устройств заключаетс  в отсутствии узла герметизации межколонного пространства и невозможности применени  устройств при малых межколонных зазорах (менее 30 мм). В известных устройствам плашки (шлипсы) расположены или на конической проточке корпуса устройства , или на конической поверхности жестко закрепленной конусообразной муфты что при малых межколонных зазорах при спуске потайной колонны приводит к нарушению фиксации плашек (шлипсов) и может привеXJThe drawbacks of the known devices are the absence of the annular sealing assembly and the impossibility of using the devices with small annular gaps (less than 30 mm). In the known devices, the plates (slips) are located either on the conical groove of the device case, or on the conical surface of a rigidly fixed cone-shaped coupling, which, with small annular gaps when the secret column is lowered, leads to a violation of the fixing of the dies (slips) and may

- О О- oh oh

СА) ОSA) O

CTI/S к аварии. В наибольшей степени нару- шемие фиксации плашек (шлипсов) может возникнуть при применении в предыдущей обсадной колонне обсадных труб разного диаметра или со стенками разной толщины.CTI / S to crash. To the greatest extent, violations of the fixation of dies (slips) can occur when using in a previous casing string casing pipes of different diameters or with walls of different thickness.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  подвески и герметизации потайной обсадной колонны, включающее посадочный ниппель, устанавливаемый Б башмаке предыдущей колонны, подвесную муфту, направл ющий патрубок, плашку, пластинчатую пружину, уплотнение , две соединенные срезным элементом втулки, концентрично размещенные между уплотнителем и плашкой, причем одна из них(распорна ) жестко св зана с направл ющим патрубком, а втора  (опорна ) установлена с возможностью взаимодействи  с уплотнителем.Closest to the present invention is a device for suspending and sealing a blind casing, including a landing nipple mounted on the previous column shoe, a suspension sleeve, a guide pipe, a die, a leaf spring, a seal, two bushings connected by a shear element, placed concentrically between the seal and one of them (spacer) is rigidly connected with the guide pipe, and the second (support) is installed with the possibility of interaction with the compactor.

При спуске потайной колонны с известным устройством плашка пластинчатой пружиной прижимаетс  к внутренней стенке предыдущей колонны и, когда плашка устанавливаетс  против посадочного ниппел , расположенного в башмаке предыдущей колонны , она своими выступами входит в пазы ниппел  и поджимаетс  пластинчатой пружиной . После производства цементировочных работ при последующем движении потайной колонны вниз опорна  втулка опираетс  на плашку, шпилька срезаетс  и распорна  втулка, жестко скрепленна  с направл ющим патрубком, движетс  вместе с ним вниз до тех пор, пока упорный цилиндрический выступ распорной втулки не с дет в выступ опорной втулки, при этом подвесна  муфта, перемеща сь вниз, сжимает уплотнение и герметизирует межтрубное пространство.During the descent of a secret column with a known device, the plate with a plate spring is pressed against the inner wall of the previous column and, when the plate is set against the landing nipple located in the shoe of the previous column, it enters into the grooves of the nipple and presses the plate spring. After the cementing operation has been carried out during the subsequent movement of the downstream column, the support sleeve rests on the plate, the pin is cut off and the expansion sleeve rigidly attached to the guide pipe moves with it down until the thrust cylindrical protrusion of the spacer is not pulled into the support ledge bushings, while the suspension coupling, moving down, compresses the seal and seals the annulus.

Однако дл  применени  этого устройства требуетс  установка на вполне определенной глубине посадочного ниппел  в предыдущей обсадной колонне.However, to use this device, installation at a well-defined depth of the nipple in the previous casing string is required.

При незначительном недопуске потайной колонны до проектной глубины осуществить подвеску невозможно, невозможно при этом обеспечить и герметизацию межколонного кольцевого пространства.If the secret column is not allowed to reach the design depth, it is impossible to carry out the suspension, and it is impossible to ensure the sealing of the annular space.

Целью изобретени   вл етс  расширение технологических возможностей и повышение надежности работы устройства за счет предотвращени  преждевременного срабатывани  узла подвески при минимальных межколонных зазорахThe aim of the invention is to expand the technological capabilities and increase the reliability of the device by preventing premature operation of the suspension unit with minimal annular gaps.

Указанна  цель достигаетс  тем. что в устройстве дл  подвески и герметизации потайной обсадной колонны, включающем корпус с уплотнительным элементом на наружной поверхности, расположенную под уплотнительным элементом опорную втулку , св занную срезным элементом с корпусом , и установленный под опорной втулкой узел подвески, опорна  втулка выполнена конусообразной, а узел подвески - в видеThis goal is achieved by that in the device for suspending and sealing the blind casing, comprising a housing with a sealing element on the outer surface, a support sleeve connected under the sealing element, a shear element connected to the sheath, and a suspension assembly mounted under the support sleeve, the support sleeve is tapered and the suspension assembly - as

кожуха с конической расточкой в верхней части, образующего с корпусом кольцевую полость, и установленного в последней кольцевого поршн  и клиновидных плашек, св занных с ним упругими цанговыми кон0 сол ми, причем клиновидные плашки имеют наружные конические поверхности дл  взаимодействи  с конической поверхностью кожуха в исходном положении устройства и внутреннюю коническую поверхностьa casing with a conical bore in the upper part, which forms an annular cavity with the body, and an annular piston and wedge-shaped dies installed in the latter, connected with it by elastic collets, and the wedge-shaped dies have outer conical surfaces for interacting with the conical surface of the casing in the initial position devices and inner conical surface

5 дл  взаимодействи  с конической поверхностью конусообразной опорной втулки в рабочем положении устройства.5 to interact with the conical surface of the tapered support sleeve in the working position of the device.

Такое выполнение устройства позвол ет уменьшить габариты узла подвески, иск0 лючить контакт клиновидных плашек при спуске потайной колонны со стенками предыдущей , а следовательно, исключить при этом преждевременное расклинивание ими конусообразной опорной втулки при умень5 шенных межколонных зазорахSuch an embodiment of the device makes it possible to reduce the dimensions of the suspension unit, to exclude the contact of the wedge-shaped dies during the descent of the secret column with the walls of the previous one, and, therefore, to exclude their premature wedging of the cone-shaped support sleeve with reduced annular gaps.

Герметизаци  кольцевого межколонного пространства обеспечиваетс  при движении колонны труб с корпусом вниз сжатием уплотнительного элемента нормированнойThe sealing of the annular annular space is ensured by the downward movement of the tubing string with the housing by compression of the sealing element of the normalized

0 нагрузкой, меньшей веса потайной колонны , что исключает выдавливание уплотни- тельных элементов из герметизированного межколонного пространства.0 load, less weight of the countersunk column, which eliminates the extrusion of sealing elements from the sealed annular space.

Нормируема  нагрузка, завис ща  отNormalized load depending on

5 размеров межколонного пространства, регулируетс  ограничением длины хода при посадке друг на друга выступов конусообразной опорной втулки и корпуса5 sizes of annular space, adjustable by limiting the stroke length when the projections of the cone-shaped support sleeve and the body are stacked on each other

Подвеска осуществл етс  в любом мес0 те предыдущей колонныThe suspension is carried out in any month of the previous column.

В исходном положении в момент спуска устройства в скважину клиновидные плашки наход тс  вне контакта с конусообразной опорной втулкой, охватывают корпус поIn the initial position at the time of the descent of the device into the well, the wedge-shaped dies are out of contact with the cone-shaped support sleeve, cover the body along

5 всему его периметру, что увеличивает общую полезную площадь плашек, а следовательно , при полной разгрузке потайной колонны на клиновидные плашки снижаетс  удельна  контактна  нагрузка на стенки5 throughout its perimeter, which increases the total effective area of the dies, and therefore, when the secret column is completely unloaded onto the wedge-shaped dies, the specific contact load on the walls decreases

0 предыдущей колонны.0 previous column.

На фиг 1 изображено предлагаемое устройство в момент спуска обсадной колонны в скважину, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1: на фиг. 3 - устройство после подвескиFig 1 shows the proposed device at the time of the casing in the well, Fig. 2 is a section A-A in FIG. 1: in FIG. 3 - device after suspension

5 потайной колонны на клиновидных плашках в предыдущей обсадной колонне.5 secret columns on the wedge-shaped dies in the previous casing.

Устройство дл  подвески и герметизации потайной обсадной колонны имеет корпус 1. на концах которого выполнены резьбы дл  присоединени  разъединительного переводника 2 и кожуха 3, с выступом 4 и радиальным отверстием 5.The device for suspending and sealing the blind casing has a body 1. At the ends of which threads are made to connect the disconnecting sub 2 and the casing 3, with a protrusion 4 and a radial hole 5.

К разъединительному переводнику присоедин етс  разъединитель (резьбовой или безрезьбовой) с нижней продавочной пробкой (не показаны), служащий дл  спуска по- тайной обсадной колонны. Кожух заканчиваетс  резьбой дл  привинчивани  устройства к верхней трубе потайной обсадной колонны. Относительно корпуса кон- центрично установлены уплотнительные элементы 6, разделенные фигурным металлическим кольцом 7 и опирающиес  через опорное кольцо 8 на выступ корпуса и конусообразную опорную втулку 9. служащие дл  герметизации заколонного пространства после цементировани  потайной колон- ны. Конусообразна  опорна  втулка находитс  в зацеплении с корпусом по направл ющей призматической шпонке 10 и зафиксирована срезными штифтами 11.A disconnector (threaded or non-threaded) with a lower slump plug (not shown) is used to connect the disconnecting sub, which is used to lower the casing string. The jacket is threaded to screw the device to the top tube of the blind casing. Regarding the housing, the sealing elements 6, which are separated by a shaped metal ring 7 and are supported through the support ring 8, are mounted on the protrusion of the housing and the cone-shaped support sleeve 9. used for sealing the annular space after cementing the secret column. The cone-shaped support sleeve is engaged with the housing along the prismatic key guide 10 and fixed with shear pins 11.

Шпоночное соединение предназначено дл  стопорени  корпуса относительно конусообразной опорной втулки после подвески потайной колонны в предыдущей дл  облегчени  освобождени  разъединител  от потайной колонны при ее относительно малом весе (предупреждение проворачивани  потайной колонны при применении резьбового разъединител )The keyed connection is intended to stop the body relative to the cone-shaped support sleeve after suspending the blind column in the previous one in order to facilitate the release of the disconnector from the countersink with its relatively low weight (prevention of turning the countersink when using a threaded disconnector)

В конусообразной опорной втулке имеетс  разгрузочное отверстие 12 В кожухе установлен кольцевой поршень 13, переход щий через упругие цанговые консоли 14 к клиновидным плашкам 15. Поршень фиксируетс  срезным штифтом 16 и гер метизиру- етс  упругими кольцевыми уплотнени ми 17.In the cone-shaped support bushing there is a discharge opening 12. In the casing, an annular piston 13 is installed, passing through elastic collets 14 to the wedge-shaped dies 15. The piston is fixed by a shear pin 16 and the hermetic is sealed by elastic annular seals 17.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

На верхнюю трубу потайной обсадной колонны навинчивают предлагаемое устройство , соедин ют через разъединитель с прикрепленной к нему нижней секцией составной разделительной пробки (не показана ) с бурильными трубами, спускают потайную колонну до проектной глубины.The proposed device is screwed onto the top pipe of the blind casing, connected via a disconnector with a lower section of the composite separating plug (not shown) attached to it with drill pipes, and the secret column is lowered to the design depth.

В бурильные трубы закачивают расчетный объем тампонажного раствора за ним пускают верхнюю разделительную пробку. После продавливани  тампонажного раствора , посадки разделительной пробки на упорное кольцо (не показано) и получени  сигнала Стоп в обсадной колонне повышают давление. Внутриколонное давление жидкости через отверстие 5 передаетс  на кольцевой поршень 13. При достижении расчетной величины избыточного давлени  срезаетс  штифт 16 (фиг 2), кольцевой поршень 13 вместе с упругими цанговыми консол ми 14 и клиновидными плашками 15 смещаетс  вверх. Упругие консоли вывод т плашки к стенке предыдущей колонны, и при продолжающемс  движении поршн In the drill pipe pumped the calculated volume of cement slurry behind him let the upper separator plug. After squeezing the cement slurry, planting the separation plug on the stop ring (not shown) and obtaining a stop signal in the casing, pressure is increased. The in-column fluid pressure is transmitted through the opening 5 to the annular piston 13. When the estimated excess pressure is reached, the pin 16 is cut off (FIG. 2), the annular piston 13 together with the elastic collet brackets 14 and the wedge-shaped dies 15 are displaced upwards. Elastic consoles lead out dies to the wall of the previous column, and with continued piston movement

вверх клиновидные плашки распираютс  между конусообразной опорной втулкой 9 и стенками предыдущей обсадной колонны.upward, the wedge-shaped dies extend between the cone-shaped support sleeve 9 and the walls of the previous casing.

Одновременно с этим колонну труб подают вниз и обеспечивают подвеску потай0 ной колонны на клиновидных плашках. При этом под весом потайной обсадной колонны срезаютс  штифты 11, корпус вместе с колонной перемещаетс  вниз, потайную колонну разгружают на ее полный вес иAt the same time, the column of pipes is fed down and provides a suspension of the secret column on the wedge-shaped dies. In this case, under the weight of the blind casing, the pins 11 are cut, the casing together with the column moves down, the secret column is unloaded onto its full weight and

5 нагрузка от части веса колонны передаетс  на уплотнительный элемент 65, the load from part of the weight of the column is transferred to the sealing element 6

Межколонное пространство герметизируетс . Сбрасывают давление и освобождают разъединитель от потайной колонны,The annular space is sealed. Relieve pressure and release the disconnector from the secret column,

0 осуществл ют промывку и поднимают бурильные трубы.0, flush and raise the drill pipes.

Технико-экономическа  эффективность заключаетс  в снижении материальных затрат , св занных с борьбой с заколоннымиTechnical and economic efficiency is to reduce the material costs associated with the control of annular

5 про влени ми или поглощени ми после цементировани  потайных обсадных колонн, за счет надежной подвески колонны и герметизации межколонного пространства, исключении дополнительных затрат времени5 by manifestations or by absorption after cementing the countersunk casing, due to reliable suspension of the column and sealing of the annular space, excluding additional time costs

0 на работу буровой установки, прокат оборудовани , на ожидание затвердевани  цемента .0 to work the rig, equipment rental, to wait for cement to harden.

Claims (1)

Формула изобретени  Устройство дл  подвески и герметиза5 ции потайной обсадной колонны, включающее корпус с уплотнительным элементом на наружной поверхности, расположенную под уплотнительным элементом опорную втулку, св занную срезным элементом сClaims An apparatus for suspending and sealing a blind casing comprising a housing with a sealing element on the outer surface, a support sleeve located under the sealing element, associated with a shear element 0 корпусом, и установленный под опорной втулкой узел подвески, отличающеес  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей и повышени  надежности работы за счет предотвращени 0 body, and a suspension unit mounted under the support sleeve, characterized in that, in order to expand the technological capabilities and increase the reliability of operation by preventing 5 преждевременного срабатывани , опорна  втулка со стороны нижнего торца выполнена конусообразной, а узел подвески - в виде кожуха с конической расточкой в верхней части, образующего с корпусом кольцевую5 of premature actuation, the support sleeve on the lower end side is made cone-shaped, and the suspension assembly is in the form of a casing with a conical bore in the upper part, which forms an annular with the case 0 полость, и установленного в последней кольцевого поршн  и клиновидных плашек св занных с ним упругими-цанговыми консол ми , причем клиновидные плашки имеют наружные конические поверхности дл 0 cavity, and the annular piston installed in the last and the wedge-shaped dies are connected with it by elastic-collet consoles, moreover the wedge-shaped dies have external conical surfaces for 5 взаимодействи  с конической поверхностью кожуха в исходном положении устройства и внутреннюю коническую поверхность дл  взаимодействи  с конической поверхностью опорной втулки в рабочем положении устройства5 interaction with the conical surface of the housing in the initial position of the device and the inner conical surface for interaction with the conical surface of the support sleeve in the working position of the device А- АA- A Фие. iPhie. i MsMs фаг.З .phage.H. Составитель В.Дмитриев Редактор М.ЦиткинэТехред М.МоргенталКорректор А.ВоровичCompiled by V.Dmitriev Editor M.TsitkineTehred M.MorgentalKorrektor A.Vorovich