RU205980U1

RU205980U1 - Full bore hydraulic packer and anchor for casing

Info

Publication number: RU205980U1
Application number: RU2021106457U
Authority: RU
Inventors: Динар Уралович Набиуллин; Илья Сергеевич Копейкин; Александр Васильевич Лягов
Priority date: 2021-03-11
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2021-08-13

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при выполнении геолого-технических мероприятий в обсаженном стволе скважины, в том числе наклонно направленных скважинах с использованием нефтепромыслового погружного оборудования, содержащего в своем составе гидравлическую пакерно-якорную техническую систему. Технической задачей полезной модели является возможность работы пакера при непрерывном проведении работ в скважине без ее глушения и спуск в скважину геофизического оборудования. Гидравлическое пакерно-якорное устройство с полным проходным каналом для обсадной колонны включает шток, установленные на штоке уплотнительные элементы, плашки узла нижнего якоря и секции трапецеидальной формы узла верхнего якоря. Во внутренней полости трубы смонтирован шар, поджимаемый опорным кольцом и втулкой с одной стороны, и седлом с упорной втулкой с другой, с возможностью проворачивания на 90°, открывая или закрывая внутренний проходной канал, за счет взаимодействия, посредством пальцев со щечками, на которые в свою очередь воздействует втулка реле, перемещающаяся в осевом направлении при создании на ее торец избыточного давления жидкости, нагнетаемой через муфту, и вкрученную в нее резьбой втулку возврата в камеру, образованную поршнем и втулкой реле. Для закрытия шара втулка возврата воздействует в осевом направлении, противоположном направлению давления жидкости, с втулкой реле посредством соприкосновения торцевых поверхностей поясков, расположенных на концах втулки возврата и втулки реле. 3 ил.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used when performing geological and technical measures in a cased borehole, including directional wells using oilfield submersible equipment containing a hydraulic packer-anchor technical system. The technical objective of the utility model is the ability to operate the packer during continuous work in the well without killing it and lowering geophysical equipment into the well. The hydraulic packer-anchor device with a full bore for the casing string includes a rod, sealing elements installed on the rod, rams of the lower anchor assembly and trapezoidal sections of the upper anchor assembly. In the inner cavity of the pipe, a ball is mounted, pressed by a support ring and a bushing on one side, and a saddle with a thrust bushing on the other, with the ability to rotate through 90 °, opening or closing the internal passage channel, due to interaction, by means of fingers with cheeks, on which in In turn, the relay sleeve acts, which moves in the axial direction when an excess pressure of the liquid pumped through the coupling is created on its end, and the return sleeve screwed into it by the thread into the chamber formed by the piston and the relay sleeve. To close the ball, the return sleeve acts in the axial direction opposite to the fluid pressure direction with the relay sleeve by contacting the end surfaces of the belts located at the ends of the return sleeve and the relay sleeve. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при выполнении геолого-технических мероприятий в обсаженном стволе скважины, в том числе наклонно-направленных скважинах с использованием нефтепромыслового погружного оборудования, содержащего в своем составе гидравлическую пакерно-якорную техническую систему.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used when performing geological and technical measures in a cased borehole, including deviated wells using oilfield submersible equipment containing a hydraulic packer-anchor technical system.

Известен пакерный модуль для автономной изоляции интервалов негерметичности в необсаженной скважине, выбранный за прототип (Патент РФ №182823 МПК Е21В 33/12), включающий ствол, установленный на стволе уплотнительный элемент, плашки, опоры, в ствол ввернут обратный клапан, в котором смонтирован сердечник, поджимаемый к посадочной поверхности пружиной, устанавливаемых с двух сторон в корпусе клапана решеток, имеющих отверстия для фильтрации жидкости от механических примесей, а также пятой, монтируемой на сердечнике клапана, и снабжен якорным узлом, в котором сухари, выполняющие функцию заклинивающего элемента якорного устройства и имеющие трапецеидальную форму, жестко закреплены с поршнем якоря с одной стороны, причем конусная поверхность сухарей взаимодействует с конусом, на поверхности которого размещены пазы для исключения радиального перемещения сухарей, на верхнем ниппельном конце корпуса обратного клапана предусмотрен центратор с левой резьбой, в котором выполнены промывочные каналы и закрепленный срезными штифтами поршень-седло.Known packer module for autonomous isolation of leakage intervals in an open well, selected as a prototype (RF Patent No. 182823 IPC E21B 33/12), including a barrel, a sealing element installed on the barrel, dies, supports, a check valve is screwed into the barrel, in which the core is mounted , compressed to the seating surface by a spring, grids installed on both sides in the valve body, having holes for filtering liquid from mechanical impurities, as well as a fifth, mounted on the valve core, and equipped with an anchor unit, in which crackers performing the function of a jamming element of the anchor device and having a trapezoidal shape, rigidly fixed with the armature piston on one side, and the conical surface of the crackers interacts with the cone, on the surface of which there are grooves to prevent the radial movement of the crackers, a centralizer with a left thread is provided on the upper nipple end of the check valve body, in which the flushing channel is made and a piston-seat fixed with shear pins.

Недостатком пакерного модуля - прототипа является невозможность проведения работ в скважине без ее глушения и осуществления спуска в скважину геофизического оборудования.The disadvantage of the packer module - the prototype is the impossibility of performing work in the well without killing it and running geophysical equipment into the well.

Технической задачей полезной модели является возможность работы пакера при непрерывном проведении работ в скважине без ее глушения и спуск в скважину геофизического оборудования.The technical objective of the utility model is the ability to operate the packer during continuous work in the well without killing it and lowering geophysical equipment into the well.

Поставленная задача решается заявляемой гидравлическим пакерно-якорным устройством с полным проходным каналом для обсадной колонны, включающим шток, установленные на штоке уплотнительные элементы, плашки узла нижнего якоря и секции трапецеидальной формы узла верхнего якоря, согласно предлагаемому техническому решению во внутренней полости трубы смонтирован шар, поджимаемый опорным кольцом и втулкой с одной стороны, и седлом с упорной втулкой с другой, с возможностью проворачивания на 90°, открывая или закрывая внутренний проходной канал, за счет взаимодействия, посредством пальцев с щечками, на которые, в свою очередь, воздействует втулка реле, перемещающаяся в осевом направлении при создании на ее торец избыточного давления жидкости, нагнетаемой через муфту, и вкрученную в нее резьбой втулку возврата в камеру, образованную поршнем и втулкой реле, причем для закрытия шара втулка возврата воздействует в осевом направлении, противоположном направлению давления жидкости, с втулкой реле посредством соприкосновения торцевых поверхностей поясков, расположенных на концах втулки возврата и втулки реле.The problem is solved by the claimed hydraulic packer-anchor device with a full bore for the casing string, including a rod, sealing elements installed on the rod, dies of the lower anchor unit and a section of the trapezoidal shape of the upper anchor unit, according to the proposed technical solution, a ball is mounted in the inner cavity of the pipe, compressed with a support ring and a bushing on one side, and a saddle with a thrust bushing on the other, with the ability to rotate through 90 °, opening or closing the internal passageway, due to interaction, by means of fingers with cheeks, which, in turn, are acted upon by the relay bushing, moving in the axial direction when an overpressure of the liquid pumped through the coupling is created on its end, and the return sleeve screwed into it by the thread into the chamber formed by the piston and the relay sleeve, and to close the ball, the return sleeve acts in the axial direction opposite to the direction of the fluid pressure, with relay bushing means of contact of the end surfaces of the belts located at the ends of the return sleeve and the relay sleeve.

Схема гидравлического пакерно-якорного устройства представлена на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3.The diagram of the hydraulic packer-anchor device is shown in Fig. 1, fig. 2, fig. 3.

Пакерная часть устройства включает в себя шаровой клапан, содержащий шар 1 с проходным отверстием диаметром 70 мм, установленный на опорное кольцо 2 со втулкой 3 сверху и на фторопластовое седло 4, седло 5 и упорную втулку 6 снизу. Упорная втулка 6 контактирует с цилиндром 7, который резьбой соединен со штоком 8. Для герметичности на пакерной части устройства установлены гидравлический корпус 9, труба 10 и корпус пакера 11. Верхняя часть пакерного устройства состоит из соединительной муфты 12, которая посредством резьбы соединяется с втулкой возврата 13 шара 1, воздействующей со втулкой реле 14. Втулка реле 14 на месте воздействия с втулкой возврата 13 шара 1 имеет разрезное кольцо 15, поверх которого установлен поршень 16. Втулка реле 14 осевым перемещением воздействует на щечки 17 и 18, которые благодаря пальцам 19 прокручивают шар 1 на 90°. Якорная часть устройства представляет собой шток 8, на котором установлен вкладыш 20 и опора 21. На опоре 21 располагаются секции трапецеидальной формы 22, позволяющие выполнять центрирование пакерно-якорного устройства перед посадкой в скважине, а также выполняют функцию верхнего якоря, обеспечивающего исключение перемещения вверх пакерно-якорного устройства при возникновении давления в подпакерной области после посадки. Два уплотнительных элемента 23 устройства разделены между собой кольцом 24, конусом 25 сверху и конусом якоря 26 снизу. Пакерная часть устройства имеет ниппель 27, установленный резьбой на шток 8. Между ниппелем 27 и втулкой 28 с кольцом 29 предусмотрена пружина 30 и втулка якоря 31. Пружина 30, сжимаясь и разжимаясь, воздействует на плашки якоря 32, которые обеспечивают фиксацию в стволе скважины. Для защиты сверху установлены кожух 33 и корпус плашек 34.The packer part of the device includes a ball valve containing a ball 1 with a through hole with a diameter of 70 mm, mounted on a support ring 2 with a sleeve 3 on top and on a fluoroplastic seat 4, a seat 5 and a thrust sleeve 6 on the bottom. The thrust sleeve 6 contacts the cylinder 7, which is threadedly connected to the rod 8. For tightness, a hydraulic body 9, a pipe 10 and a packer body are installed on the packer part of the device 11. The upper part of the packer device consists of a coupling 12, which is threadedly connected to the return sleeve 13 of the ball 1 acting with the relay sleeve 14. The relay sleeve 14 at the point of impact with the return sleeve 13 of the ball 1 has a split ring 15, on top of which the piston 16 is installed. The relay sleeve 14 acts by axial movement on the cheeks 17 and 18, which, thanks to the fingers 19 ball 1 90 °. The anchor part of the device is a rod 8, on which an insert 20 and a support 21 are installed. On the support 21 there are sections of a trapezoidal shape 22, which allow centering the packer-anchor device before landing in the well, and also act as an upper anchor, ensuring that the packer does not move upwards - an anchor device when pressure arises in the sub-packer area after landing. The two sealing elements 23 of the device are separated by a ring 24, a cone 25 at the top and an armature cone 26 at the bottom. The packer part of the device has a nipple 27 threaded onto the rod 8. Between the nipple 27 and the sleeve 28 with the ring 29, a spring 30 and an armature sleeve 31 are provided. The spring 30, compressing and expanding, acts on the anchor rams 32, which ensure fixation in the wellbore. For protection from above, a casing 33 and a ram body 34 are installed.

Активация пакерного устройства в обсадной колонне происходит созданием избыточного давления во внутреннюю полость пакера. С устья подается жидкость под давлением на муфту 12, которая равномерно распределяясь по обводному каналу, созданному внутренней полостью корпуса пакера 11 и внешней полостью трубы 10 и цилиндра 7, воздействует на торец гидравлического корпуса 9, который в свою очередь начинает перемещаться в сторону муфты 12 вместе с элементами пакера, находящимися в зацеплении друг с другом. Таким образом, происходит осевое движение штока 8 и воздействие на ниппель 27, с которым шток 8 соединен посредством резьбы, ниппель 27, в свою очередь, воздействует на плашки якоря 32, которые перемещаются в радиальном направлении по наружной плоскости конуса 26, осуществляя заклинивание нижнего якоря при взаимодействии со стенками скважины, затем происходит сжатие уплотнительных элементов 23 и перемещение в радиальном направлении секций трапецеидальной формы 22 путем воздействия на них конуса 25 до заклинивания верхнего якоря при взаимодействии со стенками скважины. Происходит герметизация кольцевого пространства (пакеровка). Затем давление подаваемой жидкости увеличивается до 12-14 МПа и при заполнении рабочей камеры, образованной между поршнем 16 и втулкой реле 14, воздействует на торец втулки реле 14, перемещая ее в сторону ниппеля 27. Таким образом, втулка реле 14 воздействуя на щечки 17, 18 которые соединены с шаром 1 с помощью пальцев 19 и поворачивают шар 1 на 90°, открывая полнопроходной канал пакера. Пакерно-якорное устройство переведено в рабочее положение.Activation of the packer device in the casing is carried out by creating excess pressure in the inner cavity of the packer. From the wellhead, fluid is supplied under pressure to the coupling 12, which, being evenly distributed along the bypass channel created by the inner cavity of the packer body 11 and the outer cavity of the pipe 10 and cylinder 7, acts on the end face of the hydraulic body 9, which in turn begins to move towards the coupling 12 together with packer elements engaged with each other. Thus, there is an axial movement of the rod 8 and the impact on the nipple 27, to which the rod 8 is connected by means of a thread, the nipple 27, in turn, acts on the dies of the armature 32, which move radially along the outer plane of the cone 26, causing the lower armature to jam when interacting with the borehole walls, then the sealing elements 23 are compressed and the trapezoidal sections 22 are moved in the radial direction by the action of the cone 25 on them until the upper anchor is jammed when interacting with the borehole walls. The annular space is sealed (packer). Then the pressure of the supplied liquid increases to 12-14 MPa and when the working chamber formed between the piston 16 and the bushing of the relay 14 is filled, it acts on the end face of the bushing of the relay 14, moving it towards the nipple 27. Thus, the bushing of the relay 14 acts on the cheeks 17, 18 which are connected to the ball 1 by means of pins 19 and rotate the ball 1 by 90 °, opening the full bore of the packer. The packer-anchor device is moved to the working position.

Гидравлическое пакерно-якорное устройство можно использовать многократно. Для перевода из рабочего положения в транспортное необходимо произвести натяжение колонны труб с усилием, превышающим допустимое усилие натяжения без потери герметичности пакеровки. При натяжении колонны труб происходит передача осевого движения втулки возврата 13 шара 1 через муфту 12, втулка возврата и шара 1 действует на втулку реле 14, подтягивая ее, втулка реле 14, в свою очередь, через щечки 17, 18 воздействует на пальцы 19, вдетые в шар 1, поворачивая шар 1 на 90° и закрывая проходной канал пакера. Гидравлический корпус 9 под осевым усилием начинает двигаться в сторону ниппеля 27 вместе с элементами пакера, находящимися в зацеплении друг с другом, таким образом, происходит осевое движение штока 8, который резьбой соединен с ниппелем 27, ниппель 27, в свою очередь, воздействует на плашки якоря 32, осуществляя расклинивание нижнего якоря, затем происходит возращение в первоначальное состояние уплотнительных элементов и расклинивание верхнего якоря.The hydraulic packer-anchor device can be used multiple times. To transfer from the working position to the transport one, it is necessary to tension the pipe string with a force exceeding the permissible tension force without losing the tightness of the packer. When tensioning the pipe string, the axial movement of the return sleeve 13 of the ball 1 is transmitted through the sleeve 12, the sleeve of the return and the ball 1 acts on the sleeve of the relay 14, pulling it, the sleeve of the relay 14, in turn, through the cheeks 17, 18 acts on the fingers 19 inserted into ball 1, turning ball 1 by 90 ° and closing the bore of the packer. The hydraulic body 9, under axial force, begins to move towards the nipple 27 together with the packer elements that are in engagement with each other, thus there is an axial movement of the rod 8, which is threaded to the nipple 27, the nipple 27, in turn, acts on the rams armature 32, wedging the lower armature, then the sealing elements return to their original state and the upper armature wedges.

Полезная модель позволит обеспечить надежное разобщение надпакерных и подпакерных межтрубных интервалов обсаженного ствола при эксплуатации нефтяных, газоконденсатных и газовых скважин.The utility model will ensure reliable separation of the above-packer and below-packer annular intervals of a cased hole during the operation of oil, gas condensate and gas wells.

Claims

A hydraulic packer-anchor device with a full bore for the casing, including a rod, sealing elements installed on the rod, rams of the lower anchor assembly and trapezoidal sections of the upper anchor assembly, characterized in that a ball is mounted in the inner cavity of the pipe, compressed by a support ring and a sleeve on the one hand, and a seat with a thrust sleeve on the other, with the ability to rotate through 90 °, opening or closing the internal passage channel, due to interaction, by means of fingers with cheeks, which, in turn, are acted upon by the relay sleeve, which moves in the axial direction when creating on its end of the overpressure of the liquid pumped through the coupling and the return sleeve screwed into it into the chamber formed by the piston and the relay sleeve, and to close the ball, the return sleeve acts in the axial direction opposite to the direction of the fluid pressure with the relay sleeve by contacting the end surfaces of the belts , located on the ends of the return sleeve and the relay sleeve.