RU2128278C1

RU2128278C1 - Drilled out packer

Info

Publication number: RU2128278C1
Application number: RU97109267A
Authority: RU
Inventors: Р.Г. Габдуллин; Д.В. Страхов
Original assignee: Научно-производственное общество "Нефтяник"
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1999-03-27

Abstract

FIELD: oil extracting industry, in particular, equipment used for carrying out isolation works during major repair of oil wells. SUBSTANCE: packer has casing, sealing rings, anchor unit, cutoff valve and packing mechanism made in the form of hollow stem with piston and seat for cutoff valve and cylinder provided with annular bead. Bead defines, together with stem and piston, chamber which is communicated with casing space via radial channel. Anchor unit is positioned between sealing rings. Seat has extreme pressure retainer. Casing has setting part. Stem has detachable valve engageable with setting part. EFFECT: reduced production cost, increased efficiency by improved adhesiveness of packer to casing. 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для проведения изоляционных работ при капитальном ремонте скважин закачкой тампонирующего материала в подпакерную зону. The invention relates to the oil industry and is intended for insulation work during the overhaul of wells by injection of plugging material into the under-packer zone.

Известен "Пакер" (см. ав. св. N 597813, МКИ E 21 B 33/12 от 09.04.76 г. ), содержащий корпус с соевым каналом, связанный с корпусом клапан, кольцевой поршень с хвостовиком и толкателем, ствол и уплотнительную манжету, причем хвостовик поршня установлен с возможностью взаимодействия с клапаном. The well-known "Packer" (see av. St. N 597813, MKI E 21 B 33/12 of 09/09/76), containing a housing with a soy channel, a valve connected to the housing, an annular piston with a shank and a pusher, a barrel and a sealing cuff, and the shank of the piston is installed with the possibility of interaction with the valve.

Недостатком этого пакера является в низкой сцепляемости его с обсадной колонной скважины в связи с закреплением его в стволе скважины на уплотнительной манжете. В результате, при воздействии давления пакер может сдвинуться. The disadvantage of this packer is its low adhesion to the casing of the well in connection with fixing it in the wellbore on a sealing collar. As a result, when exposed to pressure, the packer may move.

Более близок к предлагаемому "Пакер разбуриваемый" для проведения изоляционных работ закачкой тампонирующего материала (см. ав. св. N 691552,, МКИ E 21 B 33/12 от 04.04.78 г.), содержащий корпус, уплотнительные манжеты, якорный узел, отсекающий клапан и механизм запакеровки, выполненный в виде полого штока с поршнем и седлом для отсекающего клапана и цилиндра с кольцевым выступом, образующим со штоком и поршнем камеру, сообщающуюся с внутритрубным пространством посредством радиального канала. Closer to the proposed "Drillable packer" for insulating work by injection of plugging material (see av. St. N 691552 ,, MKI E 21 B 33/12 of 04/04/78), containing a housing, sealing cuffs, anchor unit, a shut-off valve and a locking mechanism made in the form of a hollow rod with a piston and a seat for a shut-off valve and a cylinder with an annular protrusion, forming a chamber communicating with the piston and the piston with the in-tube space via a radial channel.

Недостатком пакера в том, что он недостаточно прочно удерживается в обсадной колонне скважины. Происходит это потому, что конструктивной особенностью пакера является расположение его уплотняющей манжеты между якорными узлами, поэтому при посадке уплотняющей манжеты обязательны сдвиги застопоренных якорных узлов относительно обсадной колонны, а так как якорные узлы выполнены из легко разбуриваемого материала то его посадочные поверхности сглаживаются. Кроме того, прокачку цементного раствора ведут через цилиндр посадочного инструмента, а так как цементный раствор высоко абразивен, то цилиндр посадочного инструмента изнашивается и становится непригодным к вторичному использованию. The disadvantage of the packer is that it is not held firmly enough in the casing of the well. This happens because the design feature of the packer is the location of its sealing sleeve between the anchor units, therefore, when the sealing sleeve is fitted, shifts of the locked anchor units relative to the casing are required, and since the anchor units are made of easily drilled material, its landing surfaces are smoothed. In addition, the cement mortar is pumped through the cylinder of the planting tool, and since the cement mortar is highly abrasive, the cylinder of the planting tool wears out and becomes unusable.

Задачей изобретения является создание экономичного пакера с высокой сцепляемостью с обсадной колонной скважины. The objective of the invention is to provide an economical packer with high adhesion to the casing of the well.

Поставленная задача решается описываемым пакером разбуриваемым для проведения изоляционных работ закачкой тампонирующего материала, содержащий корпус, уплотнительные манжеты, якорный узел, отсекающий клапан и механизм запакеровки, выполненный в виде полого штока с поршнем и седлом для отсекающего клапана и цилиндра с кольцевым выступом, образующим со штоком и поршнем камеры, сообщающуюся с внутритрубным пространством посредством радиального канала. Новым является то, что якорный узел размещен между уплотнительными манжетами, седло снабжено фиксатором предельного давления, корпус выполнен с посадочным местом, а полый шток снабжен съемным клапаном, выполненным с возможностью взаимодействия с указанным посадочным местом. The problem is solved by the described packer drilled for performing insulating work by injection of the plugging material, comprising a housing, sealing cuffs, an anchor assembly, a shut-off valve and a sealing mechanism made in the form of a hollow stem with a piston and a seat for the shut-off valve and cylinder with an annular protrusion forming with a rod and the piston of the chamber, communicating with the in-tube space through a radial channel. New is that the anchor assembly is located between the sealing cuffs, the seat is equipped with a limit pressure lock, the housing is made with a seat, and the hollow stem is equipped with a removable valve configured to interact with the specified seat.

Исследования патентной и научно-технической литературы показали, что подобная совокупность существенных признаков является новой и ранее не использовалась, это, в свою очередь, позволяет сделать заключение о соответствии технического решения критериям "новизна" и "технический уровень". Studies of patent and scientific and technical literature have shown that such a combination of essential features is new and has not been used before, this, in turn, allows us to conclude that the technical solution meets the criteria of "novelty" and "technical level".

На прилагаемом чертеже изображен предлагаемый пакер разбуриваемый. The attached drawing shows the proposed packer drillable.

Пакер содержит корпус 1, уплотнительные манжеты, якорный узел, отсекающий клапан и механизм запакеровки, выполненный в виде полого штока с поршнем и седлом для отсекающего клапана и цилиндра с кольцевым выступом, образующим со штоком и поршнем камеру, сообщающуюся с внутритрубным пространством посредством радиального канала, отличающийся тем, что якорный узел размещен между уплотнительными манжетами, седло снабжено фиксатором предельного давления, корпус выполнен с посадочным местом, а полый шток снабжен съемным клапаном, выполненным с возможностью взаимодействия с указанным посадочным местом. The packer comprises a housing 1, sealing cuffs, an anchor assembly, a shut-off valve and a locking mechanism made in the form of a hollow rod with a piston and a seat for the shut-off valve and a cylinder with an annular protrusion, forming a chamber communicating with the rod and piston through the radial channel, characterized in that the anchor assembly is located between the sealing cuffs, the seat is equipped with a limit pressure lock, the housing is made with a seat, and the hollow stem is equipped with a removable valve made with the ability to interact with the specified footprint.

Пакер разбуриваемый состоит из двух основных частей: - посадочного инструмента и уплотнительного узла, изготавливаемого из легко разбуриваемых материалов (например: чугун, дюраль, алюминий и т.п.). The drillable packer consists of two main parts: - a landing tool and a sealing assembly made of easily drilled materials (for example: cast iron, duralumin, aluminum, etc.).

Посадочный инструмент содержит два гидроцилиндра 1 с размещенными в нем поршнями 2 и 3, жестко связанными между собой; упорный корпус 4, присоединенный к гидроцилиндрам 1 снизу (см. черт.). К поршню 2 сверху (см. черт.) при помощи упора 5 прикреплен полый шток 6, выполненный с возможностью осевого, возвратно-поступательного перемещения относительно поршней 2 и 3. Шток 6 при посредством переводника 7 присоединен к колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) (на черт. не показаны). В осевом направлении переводник 7 зафиксирован относительно корпуса 1 направляющей 8. Поршни 2 и 3 закреплены на полом штоке 9, в нижней части которого установлен срезной обратный клапан, состоящий из прижимной втулки 10, срезной втулки-седла 11 и шара 12. Прижимная втулка 10 поджата штоком 13, выполненным с окнами 14 для прохода жидкости и пазом для установки стопорного кольца 15, при помощи которого и крепится уплотнительный узел к посадочному инструменту. В нижней части штока 13 установлен, при помощи срезных винтов 16, клапан 17. The landing tool contains two hydraulic cylinders 1 with pistons 2 and 3 located in it, rigidly connected to each other; thrust housing 4 connected to the hydraulic cylinders 1 from the bottom (see diagram). A hollow rod 6 is attached to the piston 2 from the top (see the diagram) by means of an abutment 5, which is capable of axial, reciprocating movement relative to the pistons 2 and 3. The rod 6, by means of an adapter 7, is connected to the tubing string (not shown in damn). In the axial direction, the sub 7 is fixed relative to the housing 1 of the guide 8. The pistons 2 and 3 are mounted on a hollow stem 9, in the lower part of which a shear check valve is installed, consisting of a pressure sleeve 10, a shear sleeve-saddle 11 and a ball 12. The pressure sleeve 10 is preloaded rod 13, made with windows 14 for the passage of fluid and a groove for installing the retaining ring 15, with which the sealing assembly is attached to the landing tool. In the lower part of the rod 13 is installed, using shear screws 16, a valve 17.

Уплотнительный узел состоит из корпуса 18, выполненный в нижней части (см. черт.) с посадочным местом 19 под клапан 17. К верхней части корпуса 18 привинчена втулка 20, для фиксации стопорного кольца 15 в уплотнительном узле. Между упорным корпусом 4 посадочного инструмента и толкателем 21, размещенного на корпусе 18, установлено прижимное кольцо 22, опирающееся на упругое кольцо 23, которое поджимает клинья 24, внутренняя поверхность которых снабжена наклонными зубцами для фиксации от осевого перемещения относительно корпуса 18, снабженного по внешней поверхности встречно-направленными наклонными круговыми зубцами. На корпусе 18, кроме толкателя 21, размещены толкатели 25 и 26, и упор 27; между толкателем 21, 25 и между толкателем 26 и упором 27 размещены уплотнительные манжеты 28 и 29 соответственно. Между толкателем 25, 26 установлены разрывные плашки 30. Для соблюдения необходимой герметичности пакер снабжен уплотнительными кольцами 31, 32, 33, 34, 35. The sealing assembly consists of a housing 18, made in the lower part (see diagram) with a seat 19 for the valve 17. A sleeve 20 is screwed to the upper part of the housing 18 to fix the snap ring 15 in the sealing assembly. Between the thrust housing 4 of the landing tool and the pusher 21 located on the housing 18, a clamping ring 22 is mounted, which rests on an elastic ring 23, which compresses the wedges 24, the inner surface of which is provided with inclined teeth for fixing from axial movement relative to the housing 18 provided on the outer surface counter-directional inclined circular teeth. On the housing 18, in addition to the pusher 21, there are pushers 25 and 26, and a stop 27; between the pusher 21, 25 and between the pusher 26 and the stop 27 are placed sealing cuffs 28 and 29, respectively. Bursting dies 30 are installed between the pusher 25, 26. To maintain the necessary tightness, the packer is equipped with o-rings 31, 32, 33, 34, 35.

Пакер работает следующим образом. The packer works as follows.

После спуска пакера на колонне НКТ на необходимую глубину внутри посадочного инструмента создают избыточное давление, в результате реактивной силы и благодаря подвижности соединения штока 6 относительно посадочного инструмента в осевом направлении, корпуса 1 пойдут вниз, оказывая давление через опорный корпус 4 на прижимное кольцо 22, которое воздействует на клиновой толкатель 21 и через упругое кольцо 23 на клинья 24, а поршни 2 и 3 - вверх, увлекая за собой через штоки 9, 13 и стопорное кольцо 15 корпус 18 вместе с упором 27. В результате уплотнительные манжеты 28 и 29 равномерно сжимаются сверху и снизу толкателем 21 и упором 27, воздействуя через толкатели 25 и 26 на разрывные плашки 30, по достижению расчетной величины нагрузки, внутренние перемычки плашек 30 разрушаются и плашки 30 прижимаются к внутренней поверхности обсадной трубы, фиксируя местоположение пакера внутри скважины в осевом направлении. При дальнейшем увеличении давления уплотнительные элементы плотно прилегают к внутренней поверхности обсадной трубы, герметизируя ее, а клин 24 фиксирует конечное состояние пакера, дискретно перемещаясь относительно зубьев корпуса 18. По достижению расчетного давления срезается стопорное кольцо 15, то есть процесс запакеровки завершен. В дальнейшем при увеличении давления на определенную, расчетную величину срывается срезная втулка 11 и вместе с шаром опускается на дно штока 13. Через окна 14 штока 13 объединяется внутреннее пространство НКТ и внутреннее пространство обсадной колонны ниже места установки пакера, следовательно можно производить любые необходимые технологические процессы ниже места пакеровки (например установку цементного моста). По завершении работ посадочный инструмент извлекают, создавая на устье скважины усилие на колонне НКТ, направленное вверх, которое передается посадочному инструменту, в результате чего клапан 17, садится в посадочное место 19 корпуса 18, этом, срезные винты 16 разрушаются и посадочный инструмент извлекают. After the packer is lowered on the tubing string to the required depth inside the landing tool, excessive pressure is created, as a result of the reactive force and due to the mobility of the rod 6 connection relative to the landing tool in the axial direction, the bodies 1 will go down, exerting pressure through the support body 4 on the pressure ring 22 acts on the wedge pusher 21 and through the elastic ring 23 on the wedges 24, and the pistons 2 and 3 - up, entraining through the rods 9, 13 and the locking ring 15 of the housing 18 together with the stop 27. As a result, the seal The cuffs 28 and 29 are uniformly compressed from above and below by the pusher 21 and the stop 27, acting through the pushers 25 and 26 on the bursting dies 30, upon reaching the calculated load value, the internal jumpers of the dies 30 are destroyed and the dies 30 are pressed against the inner surface of the casing, fixing the location packer inside the borehole in the axial direction. With a further increase in pressure, the sealing elements adhere tightly to the inner surface of the casing, sealing it, and the wedge 24 fixes the final state of the packer, moving discretely relative to the teeth of the housing 18. Upon reaching the design pressure, the snap ring 15 is cut off, i.e., the sealing process is completed. In the future, when the pressure increases by a certain, calculated value, the shear sleeve 11 breaks off and, together with the ball, falls to the bottom of the rod 13. Through the windows 14 of the rod 13, the inner tubing space and the inner casing space below the installation site of the packer are combined, therefore, any necessary technological processes can be performed below the packer location (e.g. cement bridge installation). Upon completion of work, the landing tool is removed, creating upward pressure on the tubing string at the wellhead, which is transmitted to the landing tool, as a result of which the valve 17 sits in the seat 19 of the housing 18, this, the shear screws 16 are destroyed and the landing tool is removed.

Предложенный пакер по сравнению с известными пакерами имеет в 2,5 - 3 раза меньше веса, более надежен в эксплуатации, что повышает качество ремонтных работ, снижает затраты на его разбуривание. The proposed packer in comparison with known packers has 2.5 to 3 times less weight, is more reliable in operation, which improves the quality of repair work, reduces the cost of drilling it.

Источники информации
1. Аналог: "Пакет", ав. св. N 597813, МКИ E 21 B 33/12 от 09.04.76 г.Sources of information
1. Analog: "Package", av. St. N 597813, MKI E 21 B 33/12 from 04/09/76

2. Прототип: "Пакер разбуриваемый", ав. св. N 691552, МКИ E 21 B 33/12 от 04.04.78 г. 2. Prototype: "Drillable packer", av. St. N 691552, MKI E 21 B 33/12 dated 04/04/78.

Claims

A packer drilled for insulating work by injection of the plugging material, comprising a housing, sealing cuffs, an anchor assembly, a shut-off valve and a sealing mechanism made in the form of a hollow rod with a piston and a seat for the shut-off valve and a cylinder with an annular protrusion, forming a chamber with a rod and piston, communicating with the in-tube space by means of a radial channel, characterized in that the anchor assembly is located between the sealing lips, the seat is equipped with a limit pressure lock, which pus formed with a seat and a hollow stem provided with a removable valve adapted to cooperate with said seat.