RU2009309C1

RU2009309C1 - Hydromechanical anchor

Info

Publication number: RU2009309C1
Authority: RU
Inventors: Мирсат Мирсалимович Нагуманов
Original assignee: Мирсат Мирсалимович Нагуманов
Priority date: 1991-02-07
Filing date: 1991-02-07
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: oil and gas production industry. SUBSTANCE: anchor is provided with shank rigidly connected to branch pipe support. Shank is arranged in annular hollow between rod and body and connected to rod by means of splined joint, and branch pipe is installed for conjugation of external end of its support with internal projection of body and interaction of lower end of support with external projection of rod. In this case, distance from upper conical part of cone to upper end of tool slips is smaller than distance between rod projection and lower end of branch pipe support, and the latter is smaller than distance between projection of sub and upper end of internal projection of body. EFFECT: higher operation reliability due to elimination of premature landing and its easy withdrawal. 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для зацепления со стенками скважины и удержания колонны труб с пакером от осевого перемещения. The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to devices for engaging with the walls of the well and holding the pipe string with the packer from axial movement.

Известен пакер, совмещенный с якорями типа ЗПД-ЯГ (пакеры, якори, разъединители колонн, инструменты и принадлежности для них). Якорь состоит из верхнего и нижнего заякоривающих устройств, уплотнительных манжет, размещенных между ними гидроцилиндров, срезных фиксирующих винтов и жестко связанных между собой штоков. Устройство рассчитано для проведения одной операции и не обеспечивает многократной работы [1] . Known packer, combined with anchors of the type ZPD-YAG (packers, anchors, column disconnectors, tools and accessories for them). An anchor consists of upper and lower anchoring devices, sealing cuffs, hydraulic cylinders placed between them, shear fixing screws and rods rigidly connected to each other. The device is designed for one operation and does not provide multiple work [1].

Известно также устройство для закрытия скважины, состоящее из пакера, якоря, хвостовика и корпуса с уплотнительными элементами. Отцепление плашек якоря от стенки скважины осуществляется за счет усилия пружины [2] . A well closure device is also known, consisting of a packer, an anchor, a liner and a housing with sealing elements. The anchor dies are disconnected from the well wall due to the spring force [2].

Применение пружин, рассчитанных на большие усилия в скважинном оборудовании, имеющего ограниченные размеры, практически невозможно и нецелесообразно. Изобретение позволяет повысить надежность работы якоря за счет устранения преждевременной посадки и облегчения его извлечения. The use of springs, designed for great efforts in downhole equipment, having limited dimensions, is practically impossible and inexpedient. The invention improves the reliability of the anchor by eliminating premature landing and facilitate its extraction.

Достигается это тем, что, якорь гидромеханический снабжен жестко связанным с опорой патрубка хвостовиком, который размещен в кольцевой полости между штоком и корпусом и связан шлицевым соединением со штоком, а патрубок установлен с возможностью сопряжения наружным торцом его опоры с внутренним выступом корпуса, и взаимодействия нижним торцом опоры с наружным выступом штока, при этом расстояние от верхней конической части конуса до верхнего торца плашек меньше расстояния между выступом штока и нижним торцом опоры патрубка, а последнее меньше расстояния между уступом переводника и верхним торцом внутреннего выступа корпуса. This is achieved by the fact that the hydromechanical anchor is equipped with a shank rigidly connected to the support of the nozzle, which is located in the annular cavity between the stem and the housing and is connected by a spline connection with the stem, and the nozzle is installed with the possibility of coupling the external end of its support with the internal protrusion of the housing, and the lower interaction the butt end of the support with the outer protrusion of the rod, while the distance from the upper conical part of the cone to the upper end of the dies is less than the distance between the rod protrusion and the lower end of the nozzle support, and the last m less distance between the ledge of the sub and the upper end of the inner ledge of the housing.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что перевод якоря из рабочего в транспортное положение осуществляется принудительно созданием растягивающей нагрузки на колонну труб, что достигается путем применения новых конструктивных элементов. Comparative analysis with the prototype shows that the transfer of the anchor from the worker to the transport position is carried out by force by creating a tensile load on the pipe string, which is achieved by using new structural elements.

На фиг. 1 изображен продольный разрез якоря гидромеханического при спуско-подъемных операциях; на фиг. 2 - поперечный разрез по сечению А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - продольный разрез якоря гидромеханического после установки его в скважине. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a hydromechanical anchor during tripping; in FIG. 2 is a cross-sectional view taken along section AA in FIG. 1; in FIG. 3 - a longitudinal section of the hydromechanical anchor after installing it in the well.

Якорь гидромеханический включает жестко связанные между собой полые штоки 1 и 2 с поршнями 3 и 4, телескопически установленные относительно штоков жестко связанные между собой корпусные детали 5 и 6 с выступами 7 и 8. Между корпусными деталями с выступами и штоками с поршнями образованы камеры 9 и 10, сообщенные через радиальные каналы А и Б с полостью штоков. Для удержания корпусных деталей в верхнем положении относительно штоков в кольцевой полости над поршнем 4 установлена пружина 11. В верхнем штоке 1 предусмотрен наружный выступ 12, а в верхнем корпусе 5 - внутренний выступ 13. В верхней части якоря имеется переводник с выступом 14, который жестко связан патрубком 15 с опорой 16. К нижнему концу штока 2 жестко закреплен переводник 17, в Т-образном выборе которого установлены с возможностью радиального перемещения плашки 18, к выступу 8 корпуса 6 закреплен конус 19. Плашки 18 находятся в зацеплении с конусом 19 при помощи соответствующих пазов в виде ласточкиного хвоста. The hydromechanical anchor includes hollow rods 1 and 2 rigidly connected to each other with pistons 3 and 4, housing parts 5 and 6 telescopically mounted relative to the rods, and protrusions 7 and 8 are rigidly interconnected. Chambers 9 and 10 communicated through radial channels A and B with the cavity of the rods. To keep the housing parts in the upper position relative to the rods in the annular cavity above the piston 4, a spring 11 is installed. An outer protrusion 12 is provided in the upper rod 1, and an inner protrusion 13 in the upper housing 5. There is an adapter with a protrusion 14 in the upper part of the armature connected by a pipe 15 to a support 16. A sub 17 is rigidly fixed to the lower end of the rod 2, the dies 18 are mounted with the possibility of radial movement of the dies 18, the cone 19 is fixed to the protrusion 8 of the housing 6. The dies 18 are meshed with the cone m 19 using the corresponding grooves in the form of a dovetail.

Опора 16 патрубка 15 снабжена жестко связанным с ней хвостовиком 20, размещенным в кольцевой полости между штоком 1 и корпусом 5 и связанным шлицевым соединением 21 со штоком 1. Патрубок 15 установлен с возможностью сопряжения наружным торцом его опоры 16 с внутренним выступом 13 корпуса 5 и взаимодействия нижним торцом его опоры 16 с наружным выступом 12 штока 1. При этом расстояние от верхней конической части конуса 19 до верхнего торца плашек 18 меньше расстояния между наружным выступом 12 штока 1 и нижним торцом опоры 16 патрубка 15, а последнее - меньше расстояния между уступом переводника 14 и верхним торцом внутреннего выступа 13 корпуса 5, т. е. Н₁ < Н₂ < Н₃.The support 16 of the pipe 15 is equipped with a shank 20 rigidly connected with it, located in the annular cavity between the rod 1 and the housing 5 and connected by a splined connection 21 with the rod 1. The pipe 15 is installed with the possibility of coupling the external end of its support 16 with the internal protrusion 13 of the housing 5 and interaction the lower end of its support 16 with the outer protrusion 12 of the rod 1. The distance from the upper conical part of the cone 19 to the upper end of the dies 18 is less than the distance between the outer protrusion 12 of the rod 1 and the lower end of the support 16 of the pipe 15, and the last is less The distance between the sub shoulder 14 and the upper end of the inner tang 13 of the body 5, ie. e. n ₁ <n ₂ <n _3.

Перед спуском якорь устанавливают над пакером (не показан). При спуске якоря в скважину плашки 18 находятся в сложенном состоянии, как показано на фиг. 1. Before the descent, the anchor is installed above the packer (not shown). When the anchors are lowered into the well, the dies 18 are in a folded state, as shown in FIG. 1.

В случае преждевременной посадки якоря в скважине, патрубок 15 с хвостовиком 20 перемещается вниз до упора нижнего торца опоры 16 с наружным выступом 12 штока 1. Но поскольку Н₃ > Н₂ > Н₁, то между торцом переводника с уступом 14 и верхним торцом внутреннего выступа 13 корпуса 5 остается зазор. В результате переводник с выступом 14 не доходит до упора с внутренним выступом 13 корпуса 5. Поэтому при посадке якоря осевая сжимающая нагрузка на корпусные детали 5 и 6, следовательно, и на конус 19 не передается, и в результате предотвращается преждевременное перемещение плашек 18 в радиальном направлении и зацепление их со стенками скважины.In the case of premature landing of the anchor in the well, the pipe 15 with the shank 20 moves down to the stop of the lower end of the support 16 with the outer protrusion 12 of the rod 1. But since H ₃ > H ₂ > H ₁ , then between the end of the sub with the step 14 and the upper end of the inner the protrusion 13 of the housing 5 remains a gap. As a result, the sub with the protrusion 14 does not reach the stop with the inner protrusion 13 of the housing 5. Therefore, when landing the anchor, the axial compressive load on the housing parts 5 and 6, therefore, is not transmitted to the cone 19, and as a result, premature movement of the dies 18 in the radial their direction and engagement with the walls of the well.

Для установки якоря в скважине колонны труб разгружают и внутри труб создают избыточное давление. Под действием избыточного давления внутритрубная жидкость через каналы А и Б поступает в камеры 9 и 10 и воздействует на площади поперечного сечения выступов 7 и 8 и поршней 3 и 4. В результате корпусные детали 5 и 6 и конус 19 перемещают вниз относительно штоков 1 и 2, сжимая пружину 11. Конус 19 раздвигает плашки 18 до контакта со стенками скважины или колонны труб и расклинивает их в неподвижном положении, как представлено на фиг. 3. To install the anchor in the well, the pipe string is unloaded and excess pressure is created inside the pipe. Under the action of excessive pressure, the in-tube liquid through the channels A and B enters the chambers 9 and 10 and acts on the cross-sectional area of the protrusions 7 and 8 and the pistons 3 and 4. As a result, the body parts 5 and 6 and the cone 19 are moved down relative to the rods 1 and 2 compressing the spring 11. The cone 19 pushes the dies 18 to contact the walls of the well or pipe string and wedges them in a fixed position, as shown in FIG. 3.

При проведении технологических операций, например, гидравлическом разрыве под действием создаваемого внутритрубного давления пакер, размещенный под якорем, стремится перемещаться вверх. Однако, чем больше величина избыточного давления внутри труб, тем больше величина усилия, действующего на конус 19, следовательно, тем больше усилие сцепления плашек 18 со стенками колонны или скважины. В результате исключается возможность вертикального перемещения пакера вверх, жестко связанного через переводник 17 с плашками 18. When carrying out technological operations, for example, a hydraulic fracture under the influence of the generated in-pipe pressure, the packer, placed under the anchor, tends to move up. However, the greater the magnitude of the overpressure inside the pipes, the greater the magnitude of the force acting on the cone 19, therefore, the greater the adhesion force of the dies 18 to the walls of the column or well. The result excludes the possibility of vertical movement of the packer up, rigidly connected through the sub 17 with the dies 18.

Для перевода якоря из рабочего в транспортное положение давление внутри труб снимают и инструмент приподнимают. При этом опора 16 патрубка 15 наружным торцом упирается с внутренним выступом 13 корпуса 5, конус 19 под действием растягивающей нагрузки перемещается вверх относительно плашек 18. Последние и пружина 11 принимают исходное положение, как показано на фиг. 1. To transfer the anchor from the worker to the transport position, the pressure inside the pipes is removed and the tool is raised. In this case, the support 16 of the pipe 15 with the outer end abuts against the inner protrusion 13 of the housing 5, the cone 19 under the action of the tensile load moves upward relative to the dies 18. The latter and the spring 11 take their initial position, as shown in FIG. 1.

Передача крутящего момента от патрубка 15 на нижнюю часть якоря осуществляется шлицевым соединением 21. The transmission of torque from the pipe 15 to the lower part of the armature is carried out by a spline connection 21.

Увеличение усилия сцепления на стенку скважины в предлагаемом якоре достигается введением дополнительной камеры, в данном примере введением камеры 10. Количество таких камер может быть практически несколько. The increase in the adhesion force to the wall of the well in the proposed anchor is achieved by the introduction of an additional chamber, in this example, the introduction of the chamber 10. The number of such chambers can be almost several.

Экономический эффект от предлагаемого якоря достигается за счет повышения надежности работы якоря путем уменьшения количества неудачных операций при освоении и эксплуатации скважин. (56) Пакеры, якори, разъединители колонн, инструменты и принадлежности для них. Каталог ЦИНТИХИМНефтемаш. - М. : 1984, с. 13. The economic effect of the proposed anchor is achieved by increasing the reliability of the anchor by reducing the number of unsuccessful operations during the development and operation of wells. (56) Packers, anchors, column disconnectors, tools and accessories for them. Catalog TSINTIKHIMNeftemash. - M.: 1984, p. thirteen.

Авторское свидетельство СССР N 250806, кл. E 21 B 33/12, 1968. USSR copyright certificate N 250806, cl. E 21 B 33/12, 1968.

Claims

A HYDROMECHANICAL ANCHOR, comprising a hollow rod with radial channels, an external protrusion in the upper part and a piston, a telescopically mounted relative to the rod body with an internal protrusion in the upper part, spring-loaded relative to the rod placed by a spring above its piston and forming an annular cavity and a piston chamber connected to the rod radial channels with a cavity of the stem, a sub with a ledge, a rigidly connected pipe with support, mounted with the possibility of axial movement relative to the stem of the housing, the cone is simply connected to the body and the rams are connected to the rod, characterized in that, in order to increase the reliability of operation by eliminating premature landing and facilitating its removal, the anchor is equipped with a shank rigidly connected to the support of the nozzle, which is located in the annular cavity between the rod and the body and connected by a spline connection to the rod, and the pipe is installed with the possibility of pairing the outer end of its support with the inner protrusion of the housing and the interaction of the lower end of the support with the outer protrusion of the rod, while s from the upper conical portion of the cone to the upper end of slip less than the distance between the rod and the lower end protrusion nozzle support, and the latter is less than the distance between the sub shoulder and the upper end of the internal protrusion of the housing.