RU2657651C1

RU2657651C1 - Cup packer

Info

Publication number: RU2657651C1
Application number: RU2017130814A
Authority: RU
Inventors: Алексей Сергеевич Томин
Original assignee: Камышев Михаил Анатольевич
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2018-06-14

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to packers. Cup packer with the central pass-through channel contains the upper adapter, upper and lower mandrels fixed by expanding parts towards each other self-sealing cups, centralizers, lower adapter and valve. Packer is provided with an additional annular passageway. Annular passageway by means of radial openings is connected to the outer space between the cups. Central and annular passageways are formed by two concentrically mounted pipes. Outer tube is mounted on the upper and lower mandrels. Inner tube is installed in the upper and lower adapters. Adapters are provided with transverse channels connecting the central passageway of the inner tube with the space above and below the cups, and vertical grooves connecting the annular passageway with the internal cavity of the equipment installed above the packer and the space beneath the cups below the packer. Central pass-through and the annular passageway are interconnected in space below the cups by means of a valve.

EFFECT: technical result is the provision of free movement of formation fluid inside the packer during tripping operations.

1 cl, 2 dwg

Description

Заявляемое устройство относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для селективного разобщения в скважине зон обсадных колонн при проведении ремонтных, изоляционных и исследовательских работ.The inventive device relates to the oil and gas industry and can be used for selective isolation in the well of the casing zones during repair, insulation and research work.

Известен пакер, содержащий корпус с центральным каналом, верхний и нижний упоры и уплотнительный элемент, причем он имеет утолщенную и тонкостенную раструбные части, последняя из них образует с наружной стенкой корпуса полость, а верхний и нижний упоры жестко соединены с соответствующими частями уплотнительного элемента и с корпусом, при этом конструкция пакера позволяет компоновать из них двухпакерное оборудование, меняя расположение пакеров на колонне труб в соответствии с направлением действия высокого давления с тем, чтобы оно расширяюще действовало на раструбные части уплотнительных элементов (см. RU2143542). Known packer containing a housing with a Central channel, upper and lower stops and a sealing element, and it has a thickened and thin-walled bell-shaped parts, the latter of them forms a cavity with the outer wall of the housing, and the upper and lower stops are rigidly connected to the corresponding parts of the sealing element and case, while the design of the packer allows you to assemble two-packer equipment from them, changing the location of the packers on the pipe string in accordance with the direction of action of high pressure so that it iryayusche acted on the flare portion of the sealing elements (see. RU2143542).

Данная конструкция пакера позволяет производить селективную обработку пласта, включая гидроразрыв, закачку жидкости с целью повышения внутрипластового давления, изолировать интервалы водопритока в скважинах и другие работы. Однако данная конструкция не содержит средств регулировки подачи среды, что сужает область его использования.This design of the packer allows for selective treatment of the formation, including hydraulic fracturing, fluid injection in order to increase in-situ pressure, isolate the intervals of water inflow in the wells and other works. However, this design does not contain means for adjusting the flow of the medium, which narrows the scope of its use.

Известен пакер для перекрытия внутренней полости колонны труб, содержащий верхнюю и нижнюю опорные втулки, на которых установлены, соответственно, верхняя и нижняя самоуплотняющиеся манжеты, при этом верхняя самоуплотняющаяся манжета допускает перемещение снизу вверх, а нижняя самоуплотняющаяся манжета допускает перемещение сверху вниз (см. патент RU2352762). A packer is known for blocking the inner cavity of a pipe string containing upper and lower support sleeves on which upper and lower self-sealing cuffs are installed, respectively, while the upper self-sealing cuff allows movement from bottom to top, and the lower self-sealing cuff allows movement from top to bottom (see patent RU2352762).

Данная простая конструкция пакера без использования электродвигателя с кабелем обеспечивает возможностью посадки и срыва пакера в заданном интервале скважины без специальных устройств. Однако и в данной конструкции не предусмотрены средства регулировки перетекания среды между верхней и нижней самоуплотняющимися манжетами, что также сужает область его использования.This simple design of the packer without the use of an electric motor with a cable provides the possibility of landing and stalling the packer in a given interval of the well without special devices. However, this design also does not provide means for adjusting the flow of medium between the upper and lower self-sealing cuffs, which also narrows the scope of its use.

Наиболее близким к заявляемой конструкции по технической сущности и достигаемому результату является пакер для селективного перекрытия внутренней полости колонны труб или обсадной колонны по патенту RU126362 с центральным проходным каналом, образованным верхней и нижней опорными втулками, и расположенными между ними и соединенными друг с другом переходной втулкой, центратором и корпусом клапана. На верхней и нижней опорных втулках установлены расширяющими частями навстречу друг другу самоуплотняющиеся манжеты, при этом узкие концы закреплены в конусообразных втулках, охватывающих опорные втулки. Корпус клапана состоит из верхней и нижней частей, причем в верхней части выполнен центральный канал, в котором установлен подвижный шток, подпружиненный относительно установленной в нижней части верхней части корпуса клапана резьбовой втулки. Closest to the claimed design in technical essence and the achieved result is a packer for selective overlapping of the internal cavity of the pipe string or casing according to patent RU126362 with a central passage channel formed by the upper and lower support bushings, and located between them and connected to each other by a transition sleeve, centralizer and valve body. On the upper and lower support bushings, self-sealing cuffs are installed with expanding parts towards each other, while the narrow ends are fixed in conical bushings covering the support bushings. The valve body consists of upper and lower parts, and in the upper part there is a central channel in which a movable rod is installed, spring-loaded relative to the threaded sleeve installed in the lower part of the upper part of the valve body.

На верхней опорной втулке установлен входной патрубок, а на нижней опорной втулке подвешена цилиндрическая втулка с выполненными в стенке цилиндрической втулки отверстиями и установленным снизу наконечником, верхняя часть подвижного штока уплотнена относительно центрального канала, в стенке верхней части корпуса клапана выполнено четыре продолговатых отверстия, а снизу к подвижному штоку прикреплен затвор клапана, расположенный в нижней части корпуса клапана, в которой выполнено седло и в стенке нижней части корпуса клапана над седлом выполнены радиальные отверстия, причем подвижный шток с затвором установлены с возможностью замены на технологическую пробку. An inlet pipe is installed on the upper supporting sleeve, and a cylindrical sleeve with holes made in the wall of the cylindrical sleeve and a bottom mounted tip is suspended on the lower supporting sleeve, the upper part of the movable rod is sealed relative to the central channel, four oblong holes are made in the wall of the upper part of the valve body, and from the bottom a valve shutter is attached to the movable stem, located in the lower part of the valve body, in which the seat is made and in the wall of the lower part of the valve body above the seat Ohm made radial holes, and a movable rod with a shutter installed with the possibility of replacement with a technological tube.

В данной конструкции затруднено свободное перемещение пластовой жидкости внутри пакера при проведении спускоподъёмных работ, что может привести к поршневанию манжет внутри обсадной колонны. Кроме того, невозможно провести эффективную очистку внутренних полостей пакера и обрабатываемой зоны между манжетами посредством подачи потока жидкости в зону между колонной НКТ и обсадной колонной с последующим выходом жидкости с побочными продуктами через колонну НКТ на поверхность.In this design, it is difficult to freely move the formation fluid inside the packer during hoisting operations, which can lead to pistoning of the cuffs inside the casing. In addition, it is impossible to effectively clean the internal cavities of the packer and the treated area between the cuffs by supplying a fluid flow to the area between the tubing string and the casing, followed by the release of liquid with by-products through the tubing string to the surface.

Достигаемый предлагаемым изобретением технический результат: обеспечить свободное перемещение пластовой жидкости внутри пакера при проведении спускоподъёмных работ, что позволит исключить риск поршневания манжет внутри обсадной колонны и позволит проводить эффективную очистку внутренних полостей пакера и обрабатываемой зоны между манжетами посредством подачи потока жидкости в зону между колонной НКТ, установленной выше пакера, и обсадной колонной с последующим выходом жидкости с побочными продуктами через колонну НКТ на поверхность.The technical result achieved by the invention: to ensure free movement of the formation fluid inside the packer during hoisting operations, which will eliminate the risk of pistoning the cuffs inside the casing and will allow for effective cleaning of the internal cavities of the packer and the treated area between the cuffs by supplying a fluid flow into the zone between the tubing string, installed above the packer, and casing with subsequent release of liquid with by-products through the tubing string to the surface st.

Сущность заявляемого технического решения.The essence of the proposed technical solution.

Пакер манжетный с центральным проходным каналом, содержащий верхний переходник, верхнюю и нижнюю оправки, закрепленные расширяющимися частями навстречу друг другу самоуплотняющиеся манжеты, центраторы, нижний переходник и клапан, согласно предлагаемому техническому решению снабжен дополнительным кольцевым проходным каналом, при этом кольцевой проходной канал посредством радиальных отверстий связан с наружным пространством между манжетами, центральный и кольцевой проходные каналы образованы двумя концентрично установленными трубами, наружная труба установлена на верхней и нижней оправках, а внутренняя труба установлена в верхнем и нижнем переходниках, снабженных поперечными каналами, связывающими центральный проходной канал внутренней трубы с пространством над и под манжетами, и вертикальными пазами, связывающими кольцевой проходной канал с внутренней полостью оборудования, установленного выше пакера, и пространством под манжетами ниже пакера, при этом центральный проходной и кольцевой проходной каналы связаны между собой в пространстве ниже манжет посредством клапана. A cuff packer with a central passage channel, comprising an upper adapter, upper and lower mandrels, self-sealing cuffs, centralizers, lower adapter and valve fixed by expanding parts towards each other, according to the proposed technical solution, is provided with an additional annular passage channel, while the annular passage channel is provided through radial holes connected to the outer space between the cuffs, the central and annular passage channels are formed by two concentrically mounted pipes s, the outer pipe is mounted on the upper and lower mandrels, and the inner pipe is installed in the upper and lower adapters, equipped with transverse channels connecting the central passage channel of the inner pipe with space above and below the cuffs, and vertical grooves connecting the ring passage channel with the equipment internal cavity installed above the packer and the space under the cuffs below the packer, while the Central passage and annular passage channels are interconnected in the space below the cuffs in the middle valve.

Причинно-следственная связь.Causal relationship.

Введение дополнительного внутреннего кольцевого проходного канала и обеспечение связи между внутренними проходными каналами пакера с различными зонами внутри обсадной колонны и внутренней полостью оборудования, установленного выше пакера (колонна НКТ), позволило обеспечить свободное перемещение пластовой жидкости внутри пакера при проведении спускоподъёмных работ, что позволит исключить риск поршневания манжет внутри обсадной колонны и позволит проводить эффективную очистку внутренних полостей пакера и обрабатываемой зоны между манжетами посредством подачи потока жидкости в зону между колонной НКТ и обсадной колонной с последующим выходом жидкости с побочными продуктами через оборудование, установленное выше пакера (колонну НКТ), на поверхность, а возможность изолировать внутренние каналы пакера друг от друга посредством клапана позволяет отсечь выбранный интервал обсадной колонны для проведения необходимых работ.The introduction of an additional internal annular passage channel and the provision of communication between the internal passage channels of the packer with various zones inside the casing string and the internal cavity of the equipment installed above the packer (tubing string) made it possible to ensure free movement of formation fluid inside the packer during hoisting operations, which eliminates the risk piston cuffs inside the casing and will allow for effective cleaning of the internal cavities of the packer and the treated area between the cuffs by supplying a fluid flow into the area between the tubing string and the casing, followed by the release of liquid with by-products through the equipment installed above the packer (tubing string) to the surface, and the ability to isolate the inner channels of the packer from each other by means of a valve allows you to cut off the selected interval casing string for necessary work.

Проведенные патентные исследования показали, что заявляемое техническое решение соответствует требованиям, предъявляемым к изобретению (новизна и изобретательский уровень).Conducted patent studies have shown that the claimed technical solution meets the requirements of the invention (novelty and inventive step).

Пакер также соответствует критерию «промышленная применимость».The packer also meets the criterion of "industrial applicability".

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где представлены продольные разрезы пакера (фиг. 1), (фиг. 2). The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, which show longitudinal sections of the packer (Fig. 1), (Fig. 2).

Пакер манжетный состоит из переходника верхнего 1, оправок 2, центраторов 3, манжет 4, проставок 5, трубы наружной 6, трубы внутренней 7, переходника нижнего 8, клапана 9.The cuff packer consists of an adapter upper 1, mandrels 2, centralizers 3, cuffs 4, spacers 5, outer pipe 6, inner pipe 7, lower adapter 8, valve 9.

Пакер манжетный характеризуется тем, что включает в себя две трубы 6 и 7, установленные так, что одна из труб располагается во внутренней полости другой трубы, образуя при этом внутри пакера два внутренних канала: кольцевой проходной канал – кольцевое пространство между внутренней поверхностью трубы 6 и наружной поверхностью трубы 7, а также центральный проходной канал – внутреннее пространство трубы 7. The cuff packer is characterized in that it includes two pipes 6 and 7 installed so that one of the pipes is located in the inner cavity of the other pipe, forming two internal channels inside the packer: an annular passage channel - an annular space between the inner surface of the pipe 6 and the outer surface of the pipe 7, as well as the Central passage channel - the inner space of the pipe 7.

При этом кольцевой проходной канал (внутреннее кольцевое пространство) пакера сообщается с участком между наружной поверхностью трубы 6 и внутренней поверхностью обсадной колонны изолированным манжетами 4, а также внутренней полостью колонны НКТ, а центральный проходной канал (внутренняя полостью трубы 7) сообщается с пространством между внутренней поверхностью обсадной колонны и наружной поверхностью колонны НКТ выше манжетного пакера и внутренней полостью обсадной колонны ниже манжетного пакера. Между собой каналы сообщаются посредством клапана 9, который в закрытом состоянии разобщает данные каналы.In this case, the annular passage channel (inner annular space) of the packer communicates with the portion between the outer surface of the pipe 6 and the inner surface of the casing to the insulated cuffs 4, as well as the inner cavity of the tubing string, and the central passage channel (inner cavity of the pipe 7) communicates with the space between the inner the surface of the casing and the outer surface of the tubing string above the cuff packer and the inner cavity of the casing below the cuff packer. The channels communicate with each other by means of a valve 9, which, when closed, disconnects these channels.

Устройство работает следующим образом. Пакер манжетный, смонтированный на колонну труб НКТ (оборудование, установленное выше пакера), опускается в скважину на необходимую глубину. При этом часть пластовой жидкости из зоны ниже пакера свободно проходит через отверстие Д во внутренние полости клапана 9, затем через пазы А нижнего переходника 8 попадает во внутренний кольцевой канал пакера, затем через нижние отверстия наружной трубы 6 попадает в пространство, изолированное манжетами 4, затем через верхние отверстия наружной трубы 6 проходит во внутренний кольцевой канал пакера, затем через пазы Б верхнего переходника 1 проходит во внутреннее пространство колонны НКТ. Другая часть пластовой жидкости из зоны ниже пакера проходит через отверстие Г нижнего переходника 8, проходит во внутреннюю полость внутренней трубы 7, затем через отверстие В верхнего переходника 1 выходит в кольцевое пространство между колонной НКТ и обсадной колонной выше пакера. При подъёме пакера движение жидкости во внутренних полостях пакера и обсадной колонны происходит в порядке обратном движению жидкости при спуске.The device operates as follows. A cuff packer mounted on a tubing string (equipment installed above the packer) is lowered into the well to the required depth. In this case, part of the formation fluid from the zone below the packer freely passes through the hole D into the internal cavities of the valve 9, then through the grooves A of the lower adapter 8 it enters the inner annular channel of the packer, then through the lower holes of the outer pipe 6 it enters the space isolated by the cuffs 4, then through the upper holes of the outer pipe 6 passes into the inner annular channel of the packer, then through the grooves B of the upper adapter 1 passes into the inner space of the tubing string. Another part of the formation fluid from the zone below the packer passes through the hole D of the lower adapter 8, passes into the inner cavity of the inner pipe 7, then through the hole B of the upper adapter 1 enters the annular space between the tubing string and the casing above the packer. When the packer is raised, the movement of fluid in the internal cavities of the packer and casing occurs in the reverse order of fluid movement during descent.

Для проведения работ на участке между манжетами 4 необходимо подать поток жидкости в пакер через внутреннюю полость колоны НКТ. При достижении определённого значения расхода потока жидкости клапан 9 закроется, при этом прекратится циркуляция жидкости между внутренним пространством колонны НКТ и пространством между колонной НКТ и обсадной колонной. При этом на участке между манжетами 4 будет расти давление жидкости. После выполнения необходимых работ подача потока жидкости прекращается, при этом открывается капан 9 и возобновляется возможность циркуляции жидкости между внутренними полостями колонны НКТ и обсадной колонны. После этого манжетный пакер может быть перемещён на другой обрабатываемый интервал.To carry out work in the area between the cuffs 4, it is necessary to supply a fluid stream to the packer through the internal cavity of the tubing string. Upon reaching a certain value of the flow rate of the fluid, the valve 9 closes, while the circulation of the fluid between the inner space of the tubing string and the space between the tubing string and casing is stopped. In this case, in the region between the cuffs 4, the fluid pressure will increase. After performing the necessary work, the flow of fluid is stopped, while the trap 9 is opened and the possibility of circulation of fluid between the internal cavities of the tubing string and casing string is resumed. After that, the cuff packer can be moved to another processed interval.

После выполнения необходимых работ внутренние полости пакера и клапана 9 могут быть очищены от грязи, песка и т. д. Для этого необходимо подать поток жидкости в пространство между колонной НКТ (оборудования, установленного выше пакера) и обсадной колонной, при этом жидкость проходит в отверстие В переходника верхнего 1, затем попадает во внутреннюю полость внутренней трубы 7, выходит из отверстий Г переходника нижнего 8 в зону ниже пакера, далее жидкость поступает снизу через отверстие Д во внутреннюю полость клапана 9, проходит через пазы А переходника нижнего 8 во внутренний кольцевой канал пакера, выходит через нижние отверстия наружной трубы 6 в пространство, ограниченное манжетами 4, входит во внутренний кольцевой канал пакера через верхние отверстия наружной трубы 6, проходит через пазы Б переходника верхнего 1 во внутреннюю полость колонны НКТ и по ней поступает на поверхность.After performing the necessary work, the internal cavities of the packer and valve 9 can be cleaned of dirt, sand, etc. To do this, it is necessary to supply a fluid flow into the space between the tubing string (equipment installed above the packer) and the casing, while the fluid passes into the hole In the adapter of the upper 1, then it enters the inner cavity of the inner pipe 7, leaves the holes G of the adapter of the lower 8 in the area below the packer, then the liquid flows from below through the hole D into the inner cavity of the valve 9, passes through the grooves A the lower adapter 8 into the inner annular channel of the packer, exits through the lower holes of the outer pipe 6 into the space bounded by the cuffs 4, enters the inner annular channel of the packer through the upper holes of the outer pipe 6, passes through the grooves B of the adapter of the upper 1 into the inner cavity of the tubing string and it enters the surface.

Такая конструкция манжетного пакера с двумя внутренними каналами, имеющими возможность разъединения посредством клапана, позволяет повысить эффективность эксплуатации инструмента за счёт того, что возможность свободного перемещения пластовой жидкости внутри пакера при проведении спускоподъёмных работ предотвращает эффект поршневания манжет внутри обсадной колонны, а также позволяет провести эффективную очистку внутренних полостей пакера и обрабатываемой зоны между манжетами посредством подачи потока жидкости в зону между колонной НКТ и обсадной колонной, с последующим выходом жидкости с побочными продуктами через колонну НКТ на поверхность.This design of the cuff packer with two internal channels, which can be disconnected by means of a valve, makes it possible to increase the efficiency of the tool due to the fact that the possibility of free movement of the reservoir fluid inside the packer during hoisting operations prevents the effect of pistoning of the cuffs inside the casing, and also allows for effective cleaning the internal cavities of the packer and the treated area between the cuffs by supplying a fluid flow to the area between the columns second tubing and the casing, followed by liquid yield with by-products through the tubing to the surface.

Claims

A cuff packer with a central passage channel, comprising an upper adapter, upper and lower mandrels, self-sealing cuffs, centralizers, a lower adapter and a valve, which are provided with an additional annular passage channel, wherein the annular passage channel is provided with radial holes, fixed by expanding parts towards each other connected to the outer space between the cuffs, the central and annular passage channels are formed by two concentrically installed pipes, the outer pipe is renewed on the upper and lower mandrels, and the inner pipe is installed in the upper and lower adapters, equipped with transverse channels connecting the central passage channel of the inner pipe with space above and below the cuffs, and vertical grooves connecting the ring passage channel with the internal cavity of the equipment installed above the packer , and the space under the cuffs below the packer, while the Central passage and annular passage channels are interconnected in the space below the cuff by means of a valve.