RU2539468C1 - Bidirectional mechanical packer - Google Patents
Bidirectional mechanical packer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2539468C1 RU2539468C1 RU2013153052/03A RU2013153052A RU2539468C1 RU 2539468 C1 RU2539468 C1 RU 2539468C1 RU 2013153052/03 A RU2013153052/03 A RU 2013153052/03A RU 2013153052 A RU2013153052 A RU 2013153052A RU 2539468 C1 RU2539468 C1 RU 2539468C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ring
- packer
- cone
- spring
- split
- Prior art date
Links
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 title 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 7
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 24
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 241000208202 Linaceae Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Piles And Underground Anchors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при освоении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин.The invention relates to the oil and gas industry and can be used in the development and operation of oil and gas wells.
Известен пакер, который содержит ствол, верхний переводник, жестко соединенный со стволом и нижний переводник, с которым ствол соединен с помощью подвижного шпоночного соединения. Ствол с верхним переводником имеет возможность осевого перемещения относительно нижнего переводника. На стволе между верхним и нижним переводниками установлен уплотнительный элемент, с обеих сторон которого между коническими кольцами установлены раздвижные плашки. Плашки выполнены сборными и состоят из корпуса и закрепленной на нем накладки. Во внутренних полостях плашек установлен комплект стягивающих кольцевых пружин. Пакет плашек в виде стянутой кольцевыми пружинами разрезанной втулки, опирается конусными поверхностями на конические кольца. Нижний переводник соединен с хвостовиком, а верхний переводник - с колонной труб (патент РФ №2209926, МПК E21B 33/12, опубл. 10.08.2003 г.). Недостатком известного устройства является ненадежность его в работе ввиду того, что плашки без насечки могут скользить по эксплуатационной колонне, что приведет к перемещению пакера и дополнительной нагрузке на насосно-компрессорные трубы, пружины, сжимающие плашки, имеют небольшое сечение, что может приводить к коррозионным повреждениям пружин при значительных сроках установки пакера.Known packer, which contains the trunk, the upper sub, rigidly connected to the trunk and the lower sub, with which the trunk is connected using a movable keyed connection. The trunk with the upper sub has the possibility of axial movement relative to the lower sub. A sealing element is installed on the trunk between the upper and lower sub, on both sides of which sliding dies are installed between the conical rings. The dies are prefabricated and consist of a body and a lining fixed to it. A set of tightening ring springs is installed in the internal cavities of the dies. The package of dies in the form of a cut sleeve tightened by ring springs is supported by conical surfaces on conical rings. The lower sub is connected to the shank, and the upper sub is connected to the pipe string (RF patent No. 2209926, IPC E21B 33/12, published on 08/10/2003). A disadvantage of the known device is its unreliability in operation due to the fact that the dies without a notch can slide along the production casing, which will lead to movement of the packer and additional load on the tubing, the springs compressing the dies have a small cross section, which can lead to corrosion damage springs with a significant installation time of the packer.
Известен механический пакер, содержащий ствол с фигурным пазом на наружной поверхности с продольными короткими и длинными участками, жестко связанную со стволом опору, расположенные под ней с возможностью осевого перемещения относительно ствола уплотнительный элемент, конус и обойму, в которой установлены равномерно по ее окружности зубчатые шлипсы, кольцо, установленное в нижней части обоймы и с возможностью радиального вращения относительно обоймы, но жестко связанное с ней в осевом направлении, причем обойма зафиксирована относительно ствола в радиальном направлении, зубчатые шлипсы пружинами поджаты к стволу и расположены таким образом, что при контакте с конусом их наклонные плоские грани параллельны наклонным плоским граням конуса, а направляющий штифт размещен в фигурном пазу, причем зубчатые шлипсы помещены в кожух, который закреплен на обойме, имеющей в своей средней части пазы, в которых расположены центраторы с пружинами, закрепленные в обойме верхней и нижней крышками, причем под нижней крышкой расположено разрезное кольцо, на котором установлен направляющий штифт (RU 2453679, МПК E21B 33/129, опубл. 20.06.2012 г.). Недостатком данного пакера является низкая эффективность.A mechanical packer is known, comprising a barrel with a figured groove on the outer surface with longitudinal short and long sections, a support rigidly connected to the barrel, a sealing element located under it with the possibility of axial movement relative to the barrel, a cone and a clip in which gear slips are evenly arranged around its circumference , a ring mounted in the lower part of the cage and with the possibility of radial rotation relative to the cage, but rigidly connected with it in the axial direction, the cage being fixed the flax of the barrel in the radial direction, the toothed slips are spring-loaded to the barrel and arranged so that upon contact with the cone their inclined flat faces are parallel to the inclined flat faces of the cone, and the guide pin is placed in a figured groove, with the toothed slips placed in a casing that is fixed to a clip having in its middle part grooves in which centralizers with springs are located, fixed in a clip of upper and lower covers, and a split ring is located under the lower cover, on which the guide guide pin (RU 2453679, IPC E21B 33/129, publ. 06/20/2012). The disadvantage of this packer is its low efficiency.
Известен также выбранный в качестве прототипа механический пакер с фиксатором закрытого положения, состоящий из ствола, имеющего сверху конусную резьбу, ниже - канавку под стопорное кольцо, в средней части цилиндрический выступ с фигурной выборкой под фиксатор закрытого положения, конусную резьбу в нижней части. На ствол устанавливаются: верхнее якорное устройство, узел фиксации закрытого положения, уплотнительный узел и нижнее якорное устройство. Верхнее якорное устройство состоит из фиксатора пружины, втулки пружины, прокладки пружины, кожуха пружины, верхней пружины, запорного кольца, втулки пружины клина, пружины клина, ограничительного кольца, корпуса, плашки, пружины плашек, клина, конуса, пружины конуса, фиксатора конуса. Узел фиксации закрытого состояния состоит из опоры и винтов, взаимодействующих с фигурной выборкой ствола. Уплотнительный узел состоит из уплотнения ствола, соединительной втулки с резиновыми кольцами, верхнего конусного фланца, верхней манжеты, металлических прокладочных колец, средней манжеты, нижней манжеты, нижнего конусного фланца, ствола уплотнительного узла. Нижнее якорное устройство состоит из втулки, конуса, корпуса, плашек с пружинами, фиксатора плашек с винтами, втулки фиксатора с фиксатором (http://www.petrogress.ru, пакер с фиксатором закрытого положения, изделие 20-433). Недостатками пакера, принятого за прототип, является необходимость вращения колонны насосно-компрессорных труб при установке и снятии пакера, что увеличивает операционное время, уменьшает надежность. Кроме того, данный пакер характеризуется сложностью и высокой стоимостью конструкции.Also known is a mechanical packer selected as a prototype with a closed position lock, consisting of a barrel having a tapered thread on top, a snap ring groove below, a cylindrical protrusion with a figured selection for a closed position lock, and a tapered thread in the lower part in the middle. On the barrel are installed: the upper anchor device, the unit for fixing the closed position, the sealing unit and the lower anchor device. The upper anchor device consists of a spring retainer, a spring sleeve, a spring gasket, a spring casing, an upper spring, a locking ring, a wedge spring sleeve, a wedge spring, a restrictive ring, a housing, a die, a die spring, a wedge, a cone, a cone spring, a cone retainer. The fixation unit of the closed state consists of a support and screws interacting with a curly selection of the barrel. The sealing assembly consists of a barrel seal, a connecting sleeve with rubber rings, an upper conical flange, an upper cuff, metal spacer rings, a middle cuff, a lower cuff, a lower conical flange, and a barrel of a sealing assembly. The lower anchor device consists of a sleeve, cone, housing, dies with springs, a retainer for dies with screws, a retainer sleeve with a retainer (http://www.petrogress.ru, packer with a lock for the closed position, product 20-433). The disadvantages of the packer, taken as a prototype, is the need to rotate the tubing string when installing and removing the packer, which increases operating time, reduces reliability. In addition, this packer is characterized by complexity and high cost of construction.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности и эффективности работы пакера в процессе его установки, эксплуатации и демонтажа в нефтяных и газовых скважинах.The task to which the invention is directed is to increase the reliability and efficiency of the packer during its installation, operation and dismantling in oil and gas wells.
Положительный эффект от применения пакера в скважинах заключается в повышении его надежности, увеличении его срока службы, в росте межремонтного периода скважин и соответственно увеличении добычи флюида.The positive effect of the use of the packer in wells is to increase its reliability, increase its service life, increase the well overhaul period and, accordingly, increase the production of fluid.
Технический результат достигается за счет исключения контактов плашек со стенкой эксплуатационной колонны при спуске пакера, исключения аварийных ситуаций из-за поломки пружин плашек, исключения перемещения пакера по эксплуатационной колонне из-за скольжения плашек, а также снижения трудоемкости изготовления пакера и соответственно его цены при сохранении высоких эксплуатационных качеств и надежности.The technical result is achieved by eliminating the contacts of the dies with the wall of the production casing during the descent of the packer, eliminating emergency situations due to breakage of the springs of the dies, eliminating the movement of the packer along the production casing due to slip of the dies, as well as reducing the complexity of manufacturing the packer and, accordingly, its price while maintaining high performance and reliability.
Поставленная задача решается пакером механическим, содержащим соединенные резьбой верхний ствол и нижний ствол, имеющий фигурный паз на его наружной поверхности с продольными короткими и длинными участками, на котором располагается нижний якорный узел, включающий корпус, к которому посредством резьбы присоединен нижний кожух с вставленными в него и подпружиненными радиально нижними плашками, причем в средней части корпуса выполнены прямоугольные окна, в которых установлены центраторы, подпружиненные радиально и удерживаемые верхней и нижней крышками, зафиксированными на корпусе посредством винтов, а в его нижней части выполнена кольцевая наружная канавка, посредством которой к нижней части корпуса присоединено кольцо разрезное, имеющее кольцевую внутреннюю канавку и наружный цилиндрический выступ, в которое посредством резьбы установлен фиксатор, а на верхнем стволе расположен с возможностью осевого перемещения по нему и опирающийся на цилиндрический выступ нижнего ствола конус опорный, над которым расположен нижний антиэкструзионный узел, в состав которого входят две металлические шайбы с наружными конусными поверхностями, посредством которых они взаимодействуют с установленным между ними полиуретановым кольцом, причем над нижним антиэкструзионным узлом расположены три резиновые уплотнительные манжеты, взаимодействующие между собой конусными поверхностями, над которыми расположен верхний антиэкструзионный узел, содержащий металлическую шайбу и полиуретановое кольцо, аналогичные расположенным в нижнем антиэкструзионном узле, а над ним расположен верхний якорный узел, включающий конусную муфту, закрепленную посредством резьбового соединения на верхнем конце верхнего ствола, к которой прикреплен посредством гайки верхний кожух с вставленными в него верхними плашками, стянутыми верхним пружинным кольцом, причем под плашками в верхнем кожухе расположен конус разрезной, сегменты которого стянуты двумя стопорными кольцами, и который опирается на упор, который, в свою очередь, опирается на пружинящий пакет, состоящий из двух крайних и одного среднего упорных колец, между которыми расположены два разрезных кольца, и которые все вместе расположены в стакане, имеющем наружную нижнюю конусную поверхность, являющуюся частью верхнего антиэкструзионного узла.The problem is solved by a mechanical packer, containing the upper trunk and lower trunk connected by a thread, having a figured groove on its outer surface with longitudinal short and long sections, on which there is a lower anchor assembly including a housing, to which a lower casing is inserted with threads inserted into it and spring-loaded radially lower dies, moreover, rectangular windows are made in the middle part of the housing, in which centralizers are installed, spring-loaded radially and held by the upper and a lower cover fixed to the body by means of screws, and in its lower part an annular external groove is made, by means of which a split ring is connected to the lower part of the body, having an annular internal groove and an external cylindrical protrusion in which a latch is mounted by means of a thread, and on the upper barrel is located with the possibility of axial movement along it and the supporting cone resting on a cylindrical protrusion of the lower trunk, above which there is a lower anti-extrusion unit, of which two metal washers with outer conical surfaces are used, by means of which they interact with a polyurethane ring installed between them, and above the lower anti-extrusion unit there are three rubber sealing cuffs interacting with each other by conical surfaces, over which there is an upper anti-extrusion unit containing a metal washer and a polyurethane ring similar to those located in the lower anti-extrusion unit, and above it there is an upper anchor unit including a cone a clutch fixed by a threaded connection on the upper end of the upper barrel to which the upper casing is attached by means of a nut with the upper dies tightened by the upper spring ring, with a split cone located under the dies in the upper casing, the segments of which are pulled together by two retaining rings, and which rests on an emphasis, which, in turn, rests on a spring pack consisting of two extreme and one middle persistent rings, between which two split rings are located, and which e collectively disposed in a glass having a lower outer tapered surface which forms part of the upper anti-extrusion assembly.
При помощи нижнего якорного узла пакер удерживается от перемещения вниз, при помощи верхнего якорного узла пакер удерживается от перемещения вверх, таким образом обеспечивается двухстороннее действие пакера.With the help of the lower anchor unit, the packer is kept from moving down, with the help of the upper anchor unit, the packer is kept from moving upwards, thus providing two-way action of the packer.
Согласно изобретению фигурный паз на наружной поверхности нижнего ствола выполнен замкнутым и имеет длинный и короткий вертикальные участки, которые в нижней части соединены выборкой, имеющей треугольную форму, вершина которой располагается на коротком вертикальном участке, а между длинным и коротким вертикальными участками выполнен выступ в виде параллелограмма.According to the invention, the figured groove on the outer surface of the lower barrel is closed and has long and short vertical sections, which are connected at the bottom by a triangular-shaped selection, the apex of which is located on a short vertical section, and a protrusion in the form of a parallelogram is made between the long and short vertical sections .
Технический результат изобретения достигается благодаря следующему:The technical result of the invention is achieved due to the following:
Плашки помещены в кожух, исключающий соприкосновение их со стенками эксплуатационной колонны при перемещении пакера по скважине до места установки.The dies are placed in a casing, which excludes their contact with the walls of the production string when moving the packer along the well to the installation site.
Плашки стягивает пружина со значительным поперечным сечением, что позволит ей дольше выполнять свою функцию в сложных коррозионных условиях при длительном периоде эксплуатации в скважине.The dies are pulled together by a spring with a significant cross section, which will allow it to perform its function longer in difficult corrosion conditions with a long period of operation in the well.
Установка и снятие пакера производится за счет осевого перемещения его в эксплуатационной колонне.Installation and removal of the packer is carried out due to its axial movement in the production casing.
Разрезной конус обеспечивает высокую скорость радиального перемещения плашек к стенке эксплуатационной колонны при срабатывании верхнего якорного устройства, что способствует надежному контакту зубьев плашек со стенкой эксплуатационной колонны.The split cone provides a high speed of radial movement of the dies to the wall of the production string when the upper anchor device is triggered, which contributes to reliable contact of the teeth of the dies with the wall of the production string.
При длительных сроках эксплуатации пакера в скважине, верхний якорный узел покрывается оседающими взвешенными частицами из эксплуатационной жидкости межтрубного пространства скважины, что может приводить к заклиниванию плашек верхнего якорного устройства. С целью исключения заклинивания верхнего якорного устройства при снятии пакера конструкция кожуха плашек выполнена с захватом за конусную муфту, что способствует срыву заклинивших плашек.With long life of the packer in the well, the upper anchor assembly is covered by sedimented suspended particles from the production fluid of the annulus of the well, which can lead to jamming of the dies of the upper anchor device. In order to prevent jamming of the upper anchor device when removing the packer, the design of the die cover is made with a grip on the conical sleeve, which contributes to the breakdown of jammed dies.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен пакер механический в сборе в транспортном положении; на фиг.2 изображен пакер механический в сборе в рабочем (посаженом) положении; на фиг.3 - фиксатор нижнего якорного устройства; на фиг.4 - развертка замкнутого фигурного паза.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a mechanical packer assembly in the transport position; figure 2 shows the mechanical packer assembly in the working (planted) position; figure 3 - retainer lower anchor device; figure 4 - scan closed figured groove.
Пакер механический двухстороннего действия (фиг.1) состоит из верхнего ствола 1 и нижнего ствола 2, соединенных посредством резьбового соединения. Нижний ствол 2 по наружному диаметру больше верхнего ствола 1, и в месте соединения стволов образуется цилиндрический выступ. На верхнем конце верхнего ствола посредством резьбового соединения закреплена конусная муфта 3, к которой прикреплен посредством гайки 4 верхний кожух 5, в котором вставлены верхние плашки 6, опирающиеся на широкий выступ верхнего ствола 1. Плашки 6 стянуты верхним пружинным кольцом 7. Ниже плашек в верхнем кожухе 5 расположен конус разрезной 8, сегменты которого стянуты двумя стопорными кольцами 9. Конус разрезной опирается на упор 10, который, в свою очередь, опирается на пружинящий пакет, состоящий из двух крайних упорных колец 11 и одного среднего упорного кольца 12, между которыми расположены два разрезных кольца 13. Упор 10 и пружинящий пакет расположены в стакане 14, имеющем наружную нижнюю конусную поверхность. Все перечисленные детали расположены на верхнем стволе 1, образуют верхний якорный узел.The mechanical double-acting packer (Fig. 1) consists of an upper barrel 1 and a
Ниже верхнего якорного узла расположен верхний антиэкструзионный узел, образованный нижней конусной поверхностью стакана 14, внутренними коническими поверхностями полиуретанового кольца 15 и наружной конической поверхностью металлического кольца 16.Below the upper anchor assembly there is an upper anti-extrusion assembly formed by the lower conical surface of the cup 14, the inner conical surfaces of the polyurethane ring 15 and the outer conical surface of the metal ring 16.
Под верхним антиэкструзионным узлом расположен узел уплотнений, состоящий из верхней и нижней уплотнительных манжет 17 и расположенной между ними средней уплотнительной манжеты 18, причем нижняя манжета узла уплотнений опирается на нижний антиэкструзионный узел, аналогичный верхнему антиэкструзионному узлу, но содержащему два металлических кольца 16.A seal assembly is located under the upper anti-extrusion assembly, consisting of an upper and lower sealing cuff 17 and a middle sealing cuff 18 located between them, the lower cuff of the sealing assembly resting on a lower anti-extrusion assembly similar to the upper anti-extrusion assembly, but containing two metal rings 16.
Нижний антиэкструзионный узел опирается на конус опорный 19 нижнего якорного узла, который расположен на нижнем стволе 2 и в состав которого входят: конус опорный 19, корпус 20, к которому сверху на резьбе присоединен нижний кожух 21 и зафиксирован от отворачивания винтом 22. В окнах кожуха 21 располагаются нижние плашки 23, которые в транспортном положении прижаты к нижнему стволу 2 при помощи пружин 24. В нижней части корпуса 20 выполнены прямоугольные окна, в которых располагаются центраторы 25 с пружинами 26. Центраторы 25 удерживаются в корпусе 20 при помощи верхней 27 и нижней 28 крышек, соединенных с корпусом резьбой и зафиксированных от отворачивания винтами 22 и 29. К нижней части корпуса 20 присоединено кольцо разрезное 30 с фиксатором 31, удерживаемым от отворачивания винтом 32. Половинки кольца разрезного 30 соединены винтами 33 (фиг.3).The lower anti-extrusion unit rests on the support cone 19 of the lower anchor assembly, which is located on the
Для снижения ослабления нижнего ствола применяется замкнутый фигурный паз (фиг.4), который состоит из длинного вертикального участка I (рабочее положение) и короткого вертикального участка II (транспортное положение). В нижней части вертикальные участки соединены выборкой, имеющей треугольную форму. Вершина треугольной выборки располагается на коротком вертикальном участке и сторона, прилегающая к вершине, располагается вертикально, являясь продолжением наружного контура короткого вертикального участка. Сторона, прилегающая к вершине треугольной выборки с другой стороны, образует с коротким вертикальным участком острый угол, а с длинным - тупой. Основание треугольной выборки образует с длинным вертикальным участком острый угол, а с коротким - тупой. Верхнюю часть короткого вертикального участка завершает наклонный участок III, расположенный к короткому вертикальному участку под острым углом. Верхняя часть наклонного участка располагается между коротким и длинным вертикальными участками и выполнена в виде треугольного уступа, одна сторона которого располагается вертикально, а вторая - образует с длинным вертикальным участком острый угол. Между длинным и коротким вертикальными участками располагается выступ IV, выполненный в виде параллелограмма. Наружные вертикальные стороны выступа являются внутренними вертикальными сторонами короткого и длинного вертикальных участков. Верхняя сторона выступа примыкает к короткому вертикальному участку, образуя острый угол внутри параллелограмма. Нижняя сторона выступа является основанием треугольной выборки и образует с коротким вертикальным участком тупой угол внутри параллелограмма.To reduce the attenuation of the lower trunk, a closed figured groove is used (Fig. 4), which consists of a long vertical section I (working position) and a short vertical section II (transport position). In the lower part, the vertical sections are connected by a selection having a triangular shape. The top of the triangular selection is located on a short vertical section and the side adjacent to the top is located vertically, being a continuation of the outer contour of the short vertical section. The side adjacent to the apex of the triangular selection on the other hand forms an acute angle with a short vertical section, and a blunt one with a long section. The base of the triangular selection forms an acute angle with a long vertical section, and a dull angle with a short one. The upper part of the short vertical section is completed by an inclined section III located at an acute angle to the short vertical section. The upper part of the inclined section is located between the short and long vertical sections and is made in the form of a triangular ledge, one side of which is located vertically, and the second one forms an acute angle with the long vertical section. Between the long and short vertical sections is a protrusion IV, made in the form of a parallelogram. The outer vertical sides of the protrusion are the inner vertical sides of the short and long vertical sections. The upper side of the protrusion is adjacent to a short vertical section, forming an acute angle inside the parallelogram. The lower side of the protrusion is the base of the triangular selection and forms with a short vertical section an obtuse angle inside the parallelogram.
Пакер механический двухстороннего действия работает следующим образом.The mechanical double-acting packer works as follows.
Перед спуском в скважину пакер находится в вертикальном положении (фиг.1), фиксатор 31 - в точке А замкнутого паза (фиг.4). Такое положение фиксатора 31 в замкнутом пазу обусловлено весом деталей нижнего якорного узла (фиг.1). Спуск пакера в скважину осуществляется при помощи насосно-компрессорных труб (НКТ). При входе пакера в устье скважины центраторы 25 взаимодействуют со стенками эксплуатационной колонны 34 (фиг.2) и не дают возможности нижнему якорному узлу перемещаться вниз до тех пор, пока совместное усилие пружин 26 не будет преодолено силой веса спускаемых насосно-компрессорных труб. Таким образом, нижний якорный узел остановится при входе в эксплуатационную колонну скважины 34 (фиг.2), а стволы 1 и 2 со всеми расположенными на них узлами будут продолжать перемещение вниз. Одновременно фиксатор 31 будет передвигаться по короткому вертикальному участку II (фиг.4), далее по наклонному участку III до тех пор, пока не попадет в точку Б. В этой точке перемещение стволов 1, 2 (фиг.1) относительно нижнего якорного узла прекратится, и они начнут совместное перемещение вниз. При этом пружины 26 сожмутся, обеспечивая постоянный контакт центраторов 25 со стенками эксплуатационной колонны 34 (фиг.2) скважины. Такое положение деталей пакера будет сохраняться до установки спускаемой НКТ на клиновую подвеску. После наворачивания следующей спускаемой НКТ на предыдущую стоящую на клиновой подвеске колонну НКТ следует приподнять для снятия с клиновой подвески на высоту, равную или немного превышающую Нт (фиг.4), что обеспечит транспортное положение нижнего якорного узла. При подъеме колонны НКТ происходит следующее: нижний якорный узел (фиг.1), удерживаемый на стенках эксплуатационной колонны 34 (фиг.2) прижатыми к ней центраторами 25, будет оставаться на месте. Стволы 1, 2 начнут перемещение вверх относительно стоящего на месте нижнего якорного узла. Одновременно фиксатор 31 из точки Б (фиг.4) будет перемещаться относительно ствола 2 (фиг.1) вниз до соприкосновения с выступом IV (фиг.4) в точке В, после чего фиксатор 31 будет перемещаться наклонно по верхней стороне выступа IV (фиг.4), по длинному вертикальному участку I, наклонной стороне нижней выборки, образующей с длинным пазом тупой угол до точки А.Before the descent into the well, the packer is in a vertical position (figure 1), the
После снятия колоны НКТ с клиновой подвески происходит ее спуск, и стволы 1, 2 движутся вниз относительно нижнего якорного узла. Такое перемещение будет продолжаться до тех пор, пока фиксатор 31 не достигнет точки Б (фиг.4). После этого стволы 1, 2 и нижний якорный узел (фиг.1) начнут совместное перемещение вниз до установки очередной спускаемой НКТ на клиновую подвеску. Таким образом, при транспортном перемещении пакера вниз фиксатор 31 будет передвигаться в замкнутом контуре от точки Б (фиг.4) по верхней стороне выступа, длинному вертикальному участку до точки А, далее по короткому вертикальному и наклонному участкам до точки Б, обеспечивая транспортное положение нижнего якорного узла (фиг.1).After removing the tubing string from the wedge suspension, it descends, and
При достижении пакером планируемого интервала установки следует перевести нижний якорный узел из транспортного положения - в рабочее посредством следующих манипуляций: поднять колонну НКТ на высоту, не превышающую Нр (фиг.4). Одновременно фиксатор 31 (фиг.1) будет перемещаться из точки Б (фиг.4) вниз до соприкосновения с выступом IV, по верхней наклонной стороне выступа IV до длинного вертикального участка, по длинному вертикальному участку не ниже точки Г. Переключение из транспортного положения в рабочее может производиться от точки Е до точки Г. При расположении фиксатора 31 между точками Е и Г следует опустить колонну НКТ до установки (посадки) пакера. Одновременно фиксатор 31 (фиг.1) будет перемещаться вверх по длинному вертикальному участку I (фиг.4), стремясь достичь точки Д. Детали пакера будут изменять свое положение следующим образом: стволы 1, 2 (фиг.1), верхний якорный узел, верхний антиэкструзионный узел, узел уплотнений, нижний антиэкструзионный узел, конус опорный 19 будут перемещаться вниз относительно стоящего на месте нижнего якорного узла. При этом конус опорный 19 будет перемещаться вниз относительно стоящего на месте нижнего якорного узла до соприкосновения с плашками 23, которые под действием конуса опорного 19, преодолевая усилие пружин 24, начнут раздвигаться радиально до соприкосновения со стенкой эксплуатационной колонны 34 и фиксации на ней. Одновременно усилие от веса спускаемой колонны НКТ, воспринимаемое верхним стволом 1, будет передаваться через узкий выступ верхнего ствола, взаимодействующий с конусом разрезным 8, на стакан 14 и верхний антиэкструзионный узел, состоящий из конусной нижней части стакана 14, полиуретанового кольца 15 и кольца стального 16, далее на узел уплотнений, нижний антиэкструзионный узел и конус опорный 19, зафиксированный относительно стенки эксплуатационной колоны 34 нижним якорным узлом. Полиуретановые кольца 15 антиэкструзионных узлов, перемещаясь радиально по конусным поверхностям стальных колец 16, закроют зазоры между конусом опорным 19, стаканом 14 и стенкой эксплуатационной колонны 34 и исключат затекание в них резины манжет уплотнительных 17. Усилие от веса спускаемой колонны НКТ будет деформировать манжеты уплотнительные 17 и 18 таким образом, что они начнут заполнять пространство, ограниченное стенкой эксплуатационной колонны 34 и верхним и нижним антиэкструзионными узлами, разделяя внутреннее пространство эксплуатационной колонны 34 на герметично разобщенное надпакерное и подпакерное пространство.When the packer reaches the planned installation interval, the lower anchor unit should be transferred from the transport position to the working position by the following manipulations: raise the tubing string to a height not exceeding Нр (Fig. 4). At the same time, the latch 31 (Fig. 1) will move from point B (Fig. 4) down to contact with the protrusion IV, on the upper inclined side of the protrusion IV to a long vertical section, along a long vertical section not lower than point G. Switching from the transport position to the working can be carried out from point E to point G. When the
При этом конус разрезной 8 будет оставаться прижатым к верхнему стволу 1 до того момента пока суммарное усилие упругих элементов узла уплотнений и антиэкструзионных узлов не превысит суммарного усилия колец разрезных 13, колец стопорных 9 и сил трения. В этот момент начнется следующее изменение взаимного положения деталей верхнего якорного узла: сегменты конуса разрезного 8 начнут перемещаться радиально по наклонной конусной поверхности узкого выступа верхнего ствола 1 и упора 10, преодолевая усилия сопротивления стопорных колец 9, колец разрезных 13 и сил трения, до выхода на цилиндрическую часть узкого выступа верхнего ствола 1. В этот момент конус разрезной 8 под действием сил сопротивления упругих элементов верхнего и нижнего антиэкструзионных узлов, узла уплотнений начнет мгновенное короткое ускоренное осевое перемещение навстречу верхнему стволу 1 и плашкам 6. Под действием движущихся навстречу друг другу конуса разрезного 8 и конусной муфты 3, плашки 6, преодолевая усилие верхнего пружинного кольца 7, начнут перемещаться радиально к стенке эксплуатационной колонны 34 (фиг.2) до врезания в нее и фиксации на ней верхнего якорного узла.In this case, the split cone 8 will remain pressed against the upper barrel 1 until the total force of the elastic elements of the seal assembly and anti-extrusion assemblies exceeds the total effort of the split rings 13, retainer rings 9 and friction forces. At this moment, the following change in the relative position of the parts of the upper anchor assembly will begin: the segments of the split cone 8 will begin to move radially along the inclined conical surface of the narrow protrusion of the upper barrel 1 and the stop 10, overcoming the resistance forces of the locking rings 9, split rings 13 and friction forces, until reaching the cylindrical part of the narrow protrusion of the upper barrel 1. At this moment, the split cone 8 under the action of the resistance forces of the elastic elements of the upper and lower anti-extrusion nodes, the seal assembly will begin instantly e short accelerated axial movement towards the upper barrel 1 and dies 6. Under the action of the moving cones of the split 8 and the conical coupling 3, the dies 6, overcoming the force of the upper spring ring 7, will begin to move radially to the wall of the production casing 34 (figure 2) before cutting into it and fixing the upper anchor assembly on it.
Для демонтажа пакера необходимо выполнить подъем спускаемой колонны НКТ. При этом будут происходить следующие перемещения деталей пакера: стволы 1 и 2, конусная муфта 3 будут перемещаться вверх, освобождая плашки 6, которые под действием верхнего пружинного кольца 7 перемещаются радиально к стволу 1 и выходят из соприкосновения с эксплуатационной колонной 34 (фиг.2). Одновременно исключается рабочий зазор hp (фиг.1), что способствует взаимодействию выступа конусной муфты 3 с гайкой кожуха 4 для обеспечения дополнительного усилия, способствующего разобщению плашек 6 и стенки эксплуатационной колонны 34 (фиг.2). Одновременно возвращаются в свое первоначальное положение сегменты конуса разрезного 8 (фиг.1), кольца стопорные 9, упор 10, кольца упорные 11, кольца разрезные 13, детали антиэкструзионных узлов 15, 16 и узла уплотнений 17, 18, конус опорный 19, который войдет в соприкосновение с цилиндрическим выступом ствола 2. Под действием пружины 24 плашки 21 выйдут из соприкосновения со стенкой эксплуатационной колонны 34 (фиг.2) скважины и прижмутся к нижнему стволу 2. Одновременно фиксатор 31 будет перемещаться по длинному вертикальному участку IV (фиг.4), наклонной части нижней выборки до точки А. После этого перемещение стволов 1 и 2 (фиг.1) относительно нижнего якорного узла прекратится и начнется их совместное перемещение вверх до установки колонны НКТ на клиновую подвеску, которое сопровождается движением колонны НКТ вниз. В это время нижний якорный узел фиксируется на эксплуатационной колонне 34 (фиг.2) при помощи центраторов 25, а стволы 1 и 2 перемещаются вниз, фиксатор 31 будет перемещаться из точки А (фиг.4) по короткому вертикальному участку II, наклонному участку III до точки Б, обеспечивая транспортное положение нижнего якорного узла при подъеме пакера из скважины.To dismantle the packer, it is necessary to lift the tubing string. In this case, the following movements of the packer parts will occur:
Предложенная конструкция пакера обеспечивает установку пакера посредством осевых манипуляций колонны насосно-компрессорных труб, демонтаж за счет натяжения колонны насосно-компрессорных труб, исключение контактов плашек 6 и 23 со стенкой эксплуатационной колонны 34 (фиг.2) во время транспортировки пакера к месту установки, исключение заклинивания плашек 6 верхнего якорного узла при демонтаже пакера, исключение аварийных ситуаций из-за поломки пружин 26 центраторов 25, что в общем способствует повышению надежности работы пакера и сокращению времени и затрат на ремонт и эксплуатацию скважины.The proposed design of the packer allows the installation of the packer by axial manipulations of the tubing string, dismantling due to the tension of the tubing string, eliminating the contacts of the dies 6 and 23 with the wall of the production string 34 (figure 2) during transport of the packer to the installation site, exception jamming of the dies 6 of the upper anchor unit during dismantling of the packer, eliminating emergency situations due to breakage of the springs 26 of the centralizers 25, which generally improves the reliability of the packer and reduces s time and cost of repair and operation of the well.
Таким образом, изобретение позволяет повысить надежность и эффективность работы пакера в процессе его установки, эксплуатации и демонтажа в нефтяных и газовых скважинах.Thus, the invention improves the reliability and efficiency of the packer during its installation, operation and dismantling in oil and gas wells.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013153052/03A RU2539468C1 (en) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | Bidirectional mechanical packer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013153052/03A RU2539468C1 (en) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | Bidirectional mechanical packer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2539468C1 true RU2539468C1 (en) | 2015-01-20 |
Family
ID=53288538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013153052/03A RU2539468C1 (en) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | Bidirectional mechanical packer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2539468C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176208U1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-01-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Модуль" | PACKER MECHANICAL BILATERAL ACTION |
RU210650U1 (en) * | 2021-11-29 | 2022-04-25 | Акционерное Общество "Инженерный Центр Судостроения" | STORM PACKER LOWER MECHANICAL ANCHOR |
RU2787672C1 (en) * | 2022-06-01 | 2023-01-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтяник" | Retrievable packer |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1404636A1 (en) * | 1985-08-19 | 1988-06-23 | Северо-Кавказский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности | Packer |
RU2101461C1 (en) * | 1996-03-12 | 1998-01-10 | Мирсат Мирсалимович Нагуманов | Packer |
RU2250351C2 (en) * | 2002-12-18 | 2005-04-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Self-detaching bidirectional action packer with electromechanical drive |
RU56937U1 (en) * | 2006-04-10 | 2006-09-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | PACKER |
RU2294427C2 (en) * | 2002-07-29 | 2007-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Кавказтрансгаз" Открытого акционерного общества "Газпром" | Mechanical packer |
RU2453679C1 (en) * | 2011-01-12 | 2012-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью Производственно-торговая фирма "НиГМаш" | Mechanical packer |
-
2013
- 2013-11-28 RU RU2013153052/03A patent/RU2539468C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1404636A1 (en) * | 1985-08-19 | 1988-06-23 | Северо-Кавказский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности | Packer |
RU2101461C1 (en) * | 1996-03-12 | 1998-01-10 | Мирсат Мирсалимович Нагуманов | Packer |
RU2294427C2 (en) * | 2002-07-29 | 2007-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Кавказтрансгаз" Открытого акционерного общества "Газпром" | Mechanical packer |
RU2250351C2 (en) * | 2002-12-18 | 2005-04-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Self-detaching bidirectional action packer with electromechanical drive |
RU56937U1 (en) * | 2006-04-10 | 2006-09-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | PACKER |
RU2453679C1 (en) * | 2011-01-12 | 2012-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью Производственно-торговая фирма "НиГМаш" | Mechanical packer |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176208U1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-01-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Модуль" | PACKER MECHANICAL BILATERAL ACTION |
RU210650U1 (en) * | 2021-11-29 | 2022-04-25 | Акционерное Общество "Инженерный Центр Судостроения" | STORM PACKER LOWER MECHANICAL ANCHOR |
RU2787672C1 (en) * | 2022-06-01 | 2023-01-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтяник" | Retrievable packer |
RU218115U1 (en) * | 2023-01-24 | 2023-05-11 | Дмитрий Александрович Березкин | PRESERVATION CAP FOR SEALING AND FIXING TWO CASINGS OF LARGE AND SMALL DIAMETERS BETWEEN THEM |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2447256C1 (en) | Bridge plug | |
RU2453679C1 (en) | Mechanical packer | |
RU2477781C1 (en) | Hydraulic anchor | |
RU2539468C1 (en) | Bidirectional mechanical packer | |
RU2397307C1 (en) | Hydro-mechanical anchor | |
RU2676108C1 (en) | Hydraulically installed packer | |
RU2470142C1 (en) | Packer (versions) | |
RU191401U1 (en) | Mechanical packer | |
RU2440484C1 (en) | Packer-plug | |
RU148471U1 (en) | MECHANICAL PACKER OF BILATERAL ACTION WITH THE POSSIBILITY OF INSTALLATION AT SMALL DEPTH | |
RU2517362C2 (en) | Bidirectional mechanical packer | |
RU150381U1 (en) | BILTER PACKER BILATERAL ACTION | |
RU2294427C2 (en) | Mechanical packer | |
US3043372A (en) | Anchoring device | |
RU176208U1 (en) | PACKER MECHANICAL BILATERAL ACTION | |
RU2490423C2 (en) | Mechanical packer (versions) | |
RU2352762C1 (en) | Released bidirectional packer on cable | |
RU129983U1 (en) | MECHANICAL ANCHOR PACKER | |
RU2397310C1 (en) | Packer | |
RU2727998C1 (en) | Disconnector | |
RU2455457C1 (en) | Packer-anchor and method of well annular space separation by packer-anchor | |
RU142771U1 (en) | PACKER | |
RU2397311C1 (en) | Packer | |
RU58161U1 (en) | PACKER PLUG | |
RU2160356C2 (en) | Double-acting hydraulic packer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201129 |