RU2265115C1

RU2265115C1 - Method for installing blocking device composed of profiled and cylindrical pipes inside well

Info

Publication number: RU2265115C1
Application number: RU2004115679/03A
Authority: RU
Inventors: Ш.Ф. Тахаутдинов (RU); Ш.Ф. Тахаутдинов; Н.Г. Ибрагимов (RU); Н.Г. Ибрагимов; Х.З. Кавеев (RU); Х.З. Кавеев; Г.С. Абдрахманов (RU); Г.С. Абдрахманов; нов Н.Х. Хамить (RU); Н.Х. Хамитьянов; В.И. Московкин (RU); В.И. Московкин; С.Л. Багнюк (RU); С.Л. Багнюк
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2004-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2005-11-27

Abstract

FIELD: oil production industry, particularly to install blocking devices inside wells.

SUBSTANCE: method involves forming nipple and coupling pipe ends having parts with taper corresponding to that of thread; forming inner conical threads on coupling pipe ends; creating outer threads on nipple pipe ends; cutting grooves on outer threaded surfaces of coupling ends and on inner threaded surfaces of nipple ends; forming annular extensions on ends of surfaces opposing threaded ones; covering the threads with mineral-and-polymeric cold-welding composition; connecting pipes one to another along with sealant application on threads; lowering the blocking device in previously expanded interval; performing radial expansion of profiled pipes, gauging profiled pipes and flaring cylindrical pipes.

EFFECT: increased reliability, workability and air-tightness.

11 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно - к технологии установки перекрывателей из профильных и цилиндрических обсадных труб, применяемых для изоляции зон осложнений бурения скважин.The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to a technology for installing shutoffs from profile and cylindrical casing pipes, used to isolate zones of complications of well drilling.

Известен способ установки перекрывателей в скважине, составленных из профильных обсадных труб, включающий нарезание внутренних конических резьб на муфтовых концах труб и наружных - на ниппельных, соединение труб между собой с нанесением на резьбы герметика, спуск перекрывателя в необходимый предварительно расширенный интервал скважины, радиальное расширение труб гидравлическим давлением и калибровку развальцовыванием до прижатия к стенкам скважины (а.с. № 907220, кл. МПК Е 21 В 33/12, 1982).There is a method of installing shutoffs in a well, composed of profile casing pipes, including cutting internal tapered threads at the sleeve ends of pipes and external to nipple ends, connecting pipes to each other with applying sealant to the threads, lowering the overlap into the required previously expanded borehole interval, radial expansion of the pipes hydraulic pressure and calibration by flaring before pressing against the walls of the well (AS No. 907220, class IPC E 21 B 33/12, 1982).

Недостатком известного способа является низкая надежность перекрытия зоны осложнения бурения скважины вследствие нарушения герметичности соединений труб при установке перекрывателя в скважине, так как ниппельные концы труб при прохождении через них развальцевателя, деформируясь, отходят от муфтовых концов других труб, с которыми они соединены, внутрь труб, ослабляя соединения. Этот недостаток усугубляется тем, что из-за минимальной толщины ниппельных концов труб при развальцовывании в них появляются микротрещины. Увеличение же толщины концов труб невозможно из-за стесненных условий внутрискважинного пространства и необходимости сохранения равнопроходного внутритрубного канала.The disadvantage of this method is the low reliability of the overlap of the zone of complication of well drilling due to violation of the tightness of the pipe joints when installing the shutoff in the well, since the nipple ends of the pipes when passing through the flare, deforming, depart from the sleeve ends of the other pipes with which they are connected, inside the pipes, relaxing connections. This disadvantage is exacerbated by the fact that due to the minimum thickness of the nipple ends of the pipes during milling, microcracks appear in them. An increase in the thickness of the ends of the pipes is impossible due to the cramped conditions of the downhole space and the need to maintain an equal bore in-pipe channel.

Следствием указанных недостатков является то, что эту технологию вообще невозможно использовать при компоновке перекрывателей из профильных и цилиндрических труб, когда при развальцовке на них воздействуют значительно большие вращающие моменты и динамические нагрузки.The consequence of these drawbacks is that this technology cannot be used at all in the arrangement of shutoffs from profile and cylindrical pipes, when significantly larger torques and dynamic loads act on them when expanding.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ установки перекрывателей в скважине, скомпонованных из профильных и цилиндрических обсадных труб, включающий те же существенные признаки, что и вышеуказанный аналог, и отличающийся от него тем, что после расширения профильных труб гидравлическим давлением их калибруют и развальцовывают цилиндрические трубы одним развальцевателем до прижатия всего перекрывателя к стенкам скважины, а муфтовые концы труб перед нарезанием резьб не развальцовывают (патент США №4976322, Кл. 175/57, 1990).Closest to the technical nature of the claimed is a method of installing shutoffs in the well, composed of profile and cylindrical casing pipes, including the same essential features as the above analogue, and different from it in that after the expansion of the profile pipes by hydraulic pressure they are calibrated and expanded cylindrical pipes with one flare tool until the entire shutoff is pressed against the walls of the well, and the sleeve ends of the pipes are not flared before threading (US Pat. No. 4,976,322, K l. 175/57, 1990).

Основным недостатком этого способа является самопроизвольное развинчивание секций перекрывателя при развальцовке с одновременным разрушением их соединений, поскольку в последних отсутствуют элементы фиксации.The main disadvantage of this method is the spontaneous unscrewing of the overlap sections during expansion with the simultaneous destruction of their joints, since the latter do not have fixation elements.

Кроме того, данному способу также присущи недостатки, связанные с указанным выше "концевым эффектом", когда ниппельные концы труб, деформируясь при развальцовке, отходят внутрь труб от муфтовых концов.In addition, this method also has the disadvantages associated with the above "end effect", when the nipple ends of the pipes, deforming during expansion, extend into the pipes from the coupling ends.

Технической задачей изобретения является повышение надежности изоляции зон осложнения бурения скважин перекрывателями из профильных и цилиндрических труб за счет повышения работоспособности и герметичности их соединений.An object of the invention is to increase the reliability of isolation of zones of complication of drilling wells with shutoffs from profile and cylindrical pipes by increasing the efficiency and tightness of their joints.

Это достигается тем, что в описываемом способе установки в скважине перекрывателей из профильных и цилиндрических труб, включающем выполнение внутренних конических резьб на муфтовых концах труб и наружных - на ниппельных, соединение труб между собой с нанесением на резьбы герметика, спуск перекрывателя в необходимый предварительно расширенный интервал скважины, радиальное расширение профильных труб созданием в них гидравлического давления, калибровку профильных и развальцовку цилиндрических труб до прижатия их стенок к стенкам скважины, согласно изобретению перед выполнением резьб ниппельные и муфтовые концы труб формуют с образованием конусности, соответствующей конусности резьбы, а после нарезания резьб на наружных поверхностях муфтовых и внутренних поверхностях ниппельных резьбовых концов труб выполняют проточки с образованием кольцевых выступов на концах поверхностей, обратных резьбовым, причем перед соединением труб резьбы покрывают минералополимерным составом, обладающим свойствами «холодной сварки».This is achieved by the fact that in the described method of installing shutoffs from profile and cylindrical pipes in the well, including the execution of internal tapered threads on the male ends of the pipes and external - on the nipple ones, connecting the pipes to each other with applying sealant to the threads, lowering the overlap to the required previously extended interval wells, radial expansion of profile pipes by creating hydraulic pressure in them, calibration of profile pipes and flaring of cylindrical pipes until their walls are pressed against the walls of the well others, according to the invention, before making the threads, the nipple and sleeve ends of the pipes are formed to form a taper corresponding to the taper of the thread, and after cutting the threads on the outer surfaces of the sleeve and inner surfaces of the threaded pipe ends, grooves are made to form annular protrusions at the ends of the surfaces opposite the threaded ones, Before joining the pipes, the threads are coated with a mineral-polymer composition having the properties of "cold welding".

Это позволяет за счет увеличения толщины стенок резьбовых концов труб и выполнения кольцевых выступов на концах поверхностей, обратных резьбовьм, увеличить толщину стенок соединений до большей, чем толщина стенок соединяемых труб, предотвратить разрушение соединений вследствие действия «концевых эффектов», и самопроизвольные развинчивания соединений при развальцовке труб. Формование муфтовых и ниппельных концов труб с образованием конусности, соответствующей конусности резьбы, позволяет использовать для компоновки перекрывателя тонкостенные трубы, например, при ремонте обсадных колонн.This allows, by increasing the wall thickness of the threaded ends of the pipes and performing annular protrusions on the ends of the surfaces that are reverse threaded, to increase the wall thickness of the joints to a greater than the wall thickness of the joined pipes, to prevent the destruction of the joints due to the "end effects", and spontaneous unscrewing of the joints during flaring pipes. The formation of the sleeve and nipple ends of the pipes with the formation of a taper corresponding to the taper of the thread allows the use of thin-walled pipes for the layout of the overlap, for example, when repairing casing strings.

Следовательно, данное техническое решение удовлетворяет критериям «новизна» и «изобретательский уровень».Therefore, this technical solution meets the criteria of "novelty" and "inventive step".

На фиг.1 показан перекрыватель из профильных и цилиндрических труб, спущенный в интервал установки его в скважине; на фиг.2 - процесс установки перекрывателя в скважине; на фиг.3 - сечение А-А профильной части перекрывателя на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б цилиндрической части перекрывателя на фиг.1; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.2; на фиг.6 - вид «Г», увеличенное изображение соединения труб до развальцовки перекрывателя; на фиг.7 - вид «Д», соединение труб после развальцовки перекрывателя (увеличено); на фиг.8 - формование ниппельного конца трубы; на фиг.9 - формование муфтового конца трубы; на фиг.10 - выполнение проточки с образованием кольцевого выступа на внутренней поверхности ниппельного конца трубы; на фиг.11 - выполнение проточки с образованием кольцевого выступа на наружной поверхности муфтового конца трубы.Figure 1 shows the shutter of profile and cylindrical pipes, lowered into the interval of installation in the well; figure 2 - installation of the shutoff in the well; figure 3 is a cross section aa of the profile of the overlapper in figure 1; figure 4 is a section bB of the cylindrical part of the overlap in figure 1; figure 5 - section bb in figure 2; figure 6 is a view of "G", an enlarged image of the connection of the pipes to the expansion of the overlap; Fig.7 is a view of "D", the connection of the pipes after flaring the overlap (increased); on Fig - forming the nipple end of the pipe; figure 9 - forming the sleeve end of the pipe; figure 10 - the implementation of the grooves with the formation of an annular protrusion on the inner surface of the nipple end of the pipe; figure 11 - the implementation of the grooves with the formation of an annular protrusion on the outer surface of the sleeve end of the pipe.

Способ осуществляют в следующей последовательности.The method is carried out in the following sequence.

Перед нарезанием резьб ниппельные 1 и муфтовые 5 концы труб 2 с помощью фильеры 3 и пуансона 6 (фиг.8, 9) формуют до образования конусности, соответствующей конусности резьб 4 и 7 соответственно (фиг.10, 11). Затем нарезают резьбы 4 и 7 (фиг.10, 11) по известной технологии. Далее на внутренней поверхности ниппельного конца 1 и наружной поверхности муфтового конца 5 (фиг.6, 10, 11) выполняют проточки 8 с образованием кольцевых выступов 9 и 10 соответственно, которые защищают концы резьб от растрескивания при развальцовывании соединений труб. Кроме того, кольцевые выступы 9 ниппельных концов 1 предотвращают деформацию этих концов из-за «концевого эффекта» за счет вдавливания и наклепа металла при развальцовывании их. Затем наносят на резьбы минералополимерный состав со свойствами «холодной сварки», например «Трибопласт-9» - в соответствии с ТУ №2257-004-25669359-98, и свинчивают профильные 2 и цилиндрические 11 трубы между собой, образуя перекрыватель (фиг.1, 3 и 4), к нижнему концу которого крепят башмак 12 с обратным клапаном (не показан). На колонне бурильных труб 13 перекрыватель спускают в предварительно расширенный интервал 14 зоны 15 осложнения бурения скважины 16; созданием гидравлического давления расширяют профильные трубы 2 до прижатия их стенок к стенкам скважины 16 (фиг.2).Before cutting the threads, the nipple 1 and sleeve 5 ends of the pipes 2 are formed using a die 3 and a punch 6 (Fig. 8, 9) until a taper is formed corresponding to the taper of the threads 4 and 7, respectively (Fig. 10, 11). Then, threads 4 and 7 are cut (FIGS. 10, 11) according to known technology. Then, grooves 8 are made on the inner surface of the nipple end 1 and the outer surface of the sleeve end 5 (FIGS. 6, 10, 11) to form annular protrusions 9 and 10, respectively, which protect the ends of the threads from cracking when expanding the pipe joints. In addition, the annular protrusions 9 of the nipple ends 1 prevent the deformation of these ends due to the "end effect" due to the indentation and hardening of the metal when milling them. Then a mineral-polymer composition with the properties of "cold welding" is applied to the threads, for example, "Triboplast-9" - in accordance with TU No. 2257-004-25669359-98, and profile 2 and cylindrical 11 pipes are screwed together, forming an overlap (Fig. 1 , 3 and 4), to the lower end of which a shoe 12 with a check valve (not shown) is attached. On the string of drill pipes 13, the overlap is lowered into a previously expanded interval 14 of zone 15 of the complication of drilling wells 16; by creating hydraulic pressure, the profile pipes 2 are expanded until their walls are pressed against the walls of the well 16 (FIG. 2).

Далее колонну бурильных труб 13 поднимают из скважины 16 и, присоединив к ней развальцеватель 17, спускают его в скважину 16 до верхнего торца перекрывателя. Затем вращением колонны 13 калибруют профильные трубы 2 и развальцовывают цилиндрические трубы 11 до плотного прижатия их стенок к стенкам скважины 16 (фиг.2, 5). Башмак 12, изготовленный из чугуна, при этом отвинчивается развальцевателем 17 и падает на забой скважины, а затем его разбуривают при продолжении бурения.Next, the drill pipe string 13 is lifted from the well 16 and, having attached the flare 17 to it, is lowered into the well 16 to the upper end of the overlap. Then, by rotation of the column 13, profile tubes 2 are calibrated and the cylindrical tubes 11 are flared until their walls are pressed tightly against the walls of the well 16 (FIGS. 2, 5). Shoe 12, made of cast iron, is unscrewed by flare 17 and falls on the bottom of the well, and then it is drilled while drilling continues.

При развальцовывании соединений труб 2 и 11 их кольцевые выступы 9 и 10 (фиг.6, 7) за счет вдавливания и наклепа металла дополнительно герметизируют соединения, а внутренние конические поверхности 18 (фиг.6, 7) в муфтовых концах 5, надвигаясь на такие же поверхности у начала резьб ниппельных концов 1 с натягом, усиливают герметизирующий эффект соединения. Нанесенный на резьбы 4 и 7 минералополимерный состав герметизирует и фиксирует соединение труб от развальцовывания при развальцовке перекрывателя.When expanding the pipe joints 2 and 11, their annular protrusions 9 and 10 (Fig.6, 7) due to the indentation and hardening of the metal, additionally seal the joints, and the inner conical surfaces 18 (Fig.6, 7) in the coupling ends 5, sliding on such the same surface at the beginning of the threads of the nipple ends 1 with an interference fit, enhance the sealing effect of the connection. The mineral-polymer composition deposited on threads 4 and 7 seals and fixes the pipe connection against flaring during flaring of the overlap.

Пример. Ниппельный конец 1 (фиг.8) профильной трубы 2 с диаметром описанной вокруг нее окружности 196 мм, длиной 8500 мм и толщиной стенки 8 мм с помощью фильеры 3 сформовали под конусность резьбы ОГ1 м-194 (ТУ 14-3-714-89), а пуансоном 6 (фиг.9) под ту же конусность сформовали муфтовый конец другой такой же трубы. Затем с помощью токарного станка 19 (фиг.10, 11) нарезали резьбы, оставив в конце ниппельной резьбы гладкую поверхность диаметром 188,7 мм на длине 8 мм, а в начале муфтовой резьбы - диаметром 188,9 мм для соединения этих концов с натягом. Далее на токарном станке внутри ниппельного конца 1 трубы 2 (фиг.10) выполнили коническую проточку 8 с диаметра 180 мм до диаметра 175 мм на длине 77 мм, оставив на конце кольцевой выступ 9 шириной 10 мм и диаметром 172 мм. Снаружи муфтового конца 5 другой трубы 2 (фиг.11) проточку выполнили на длине 69 мм с диаметра 196 мм до диаметра 193 мм, оставив на конце кольцевой выступ 10 шириной 15 мм и диаметром 196 мм. После нанесения на резьбы минералополимерного состава концы труб соединили между собой. Суммарная толщина стенки в средней части соединения составила 9 мм, что на 1 мм превышает толщину стенки соединяемых труб, равную 8 мм, а с учетом кольцевых выступов 9 и 10 (фиг.6) толщина стенки соединенных концов труб составила 10 мм, что на 2 мм больше толщины стенки соединяемых труб и на 3,0-3,5 мм больше суммарной толщины стенок соединенных труб по прототипу, измеренной в местах контакта ниппельного и муфтового концов.Example. The nipple end 1 (Fig. 8) of a profile pipe 2 with a diameter of a circumference of 196 mm circumscribed around it, a length of 8500 mm and a wall thickness of 8 mm was formed using a die 3 to form a tapered thread OG1 m-194 (TU 14-3-714-89) , and with a punch 6 (Fig. 9), the sleeve end of another pipe of the same shape was formed under the same taper. Then, using a lathe 19 (Fig. 10, 11), threads were cut, leaving a smooth surface with a diameter of 188.7 mm at a length of 8 mm at the end of the nipple thread, and a diameter of 188.9 mm at the beginning of the coupling thread for connecting these ends with an interference fit . Next, on a lathe, inside the nipple end 1 of pipe 2 (Fig. 10), a conical groove 8 was made from a diameter of 180 mm to a diameter of 175 mm at a length of 77 mm, leaving an annular protrusion 9 of 10 mm wide and 172 mm diameter at the end. Outside the sleeve end 5 of the other pipe 2 (FIG. 11), the groove was made over a length of 69 mm from a diameter of 196 mm to a diameter of 193 mm, leaving an annular protrusion 10 of 15 mm wide and 196 mm diameter at the end. After applying the mineral-polymer composition to the threads, the ends of the pipes were connected to each other. The total wall thickness in the middle part of the connection was 9 mm, which is 1 mm higher than the wall thickness of the connected pipes, equal to 8 mm, and taking into account the annular protrusions 9 and 10 (Fig.6), the wall thickness of the connected pipe ends was 10 mm, which is 2 mm more than the wall thickness of the connected pipes and 3.0-3.5 mm more than the total wall thickness of the connected pipes according to the prototype, measured at the contact points of the nipple and coupling ends.

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить надежность изоляции зон осложнения бурения скважин перекрывателями, в том числе скомпонованными из профильных и цилиндрических труб.Thus, the use of the invention improves the reliability of isolation of zones of complication of well drilling by shutoffs, including those composed of profile and cylindrical pipes.

Claims

A method of installing a shutter from profile and cylindrical pipes in the well, including the implementation of internal tapered threads on the sleeve ends of the pipes and external - on the nipple, connecting the pipes together with sealant on the threads, lowering the shutter into the necessary previously extended interval of the well, radial expansion of the profile pipes by creating in them hydraulic pressure, calibration of profile and flaring of cylindrical pipes before pressing their walls to the walls of the well, characterized in that before by threading, the nipple and sleeve ends of the pipes are formed to form a taper corresponding to the taper of the thread, and after cutting the threads on the outer surfaces of the sleeve and inner surfaces of the threaded pipe ends, grooves are made to form annular protrusions at the ends of the surfaces opposite the threaded ones, and mineral-polymer composition with the properties of "cold welding".