RU2828365C1

RU2828365C1 - Packer with insert

Info

Publication number: RU2828365C1
Application number: RU2024110165A
Authority: RU
Inventors: Марат Мирсатович Нагуманов; Андрей Эдуардович Кунцман; Артем Леонидович Котляров; Рустам Рашитович Яруллин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер"
Filing date: 2024-04-15
Publication date: 2024-10-09

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to oil and gas industry and can be used for separate operation of wells. Packer with insert comprises rod, sealing unit, circulation holes made on both sides of packing unit, insert unit tightly installed inside rod by means of seals. Insert unit comprises a pipe connected from above to a coupling, from below resting on an annular projection made along the inner diameter of the rod, collet, pressed by the collar of the coupling, resting with the base against the end of the pipe and with the petals installed in the groove made on the rod, annular recess made along outer diameter of pipe with possibility of circulation holes connection to each other.

EFFECT: packer with an insert can be used both as a separate device, and as a unit as part of another device, communicating above- and below-packer spaces regardless of the location of the installed packer, which expands the scope of its application, and also allows to perform a number of technological operations without the need to replace the insert unit with the installed packer, which provides reduction of capital costs during round-trip operations.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для раздельной эксплуатации скважин.The invention relates to the oil and gas production industry and can be used for separate operation of wells.

Известно устройство для интенсификации добычи нефти, включающее спущенную в скважину колонну труб, пакер с установленным в нем отключателем потока, который выполнен в виде полого корпуса с отверстиями, причем внутри полого корпуса концентрично его оси расположена труба, жестко соединенная с колонной труб и снабженная верхним и нижним рядами отверстий, а также срезными штифтами, и кольцевые уплотнения, отличающееся тем, что верхний конец полого корпуса оснащен снаружи центратором, при этом труба снизу оснащена ниппелем с конической поверхностью, сужающейся сверху вниз, причем выше верхнего ряда отверстий снаружи труба оснащена срезными штифтами, а выше срезных штифтов труба на расстоянии, равном длине между ее верхним и нижним рядами отверстий, оснащена упорным кольцом, причем отверстия в полом корпусе выполнены в два ряда, при этом верхний ряд отверстий полого корпуса выполнен выше пакера, а нижний ряд отверстий полого корпуса выполнен ниже пакера, причем в исходном положении верхние, а также нижние ряды отверстий трубы и полого корпуса сообщаются между собой и одновременно сообщают надпакерное и подпакерное пространства скважины с внутренним пространством трубы, при этом срезные штифты трубы упираются в верхний торец полого корпуса, причем для отключения потока добываемой продукции из подпакерного пространства скважины труба имеет возможность ограниченного осевого перемещения вверх относительно полого корпуса и сообщения надпакерного пространства скважины с внутренним пространством трубы через его верхний ряд отверстий, при этом для отключения потока добываемой продукции из надпакерного пространства скважины труба имеет возможность ограниченного осевого перемещения вниз после разрушения срезных штифтов до опоры упорного кольца трубы в верхний торец полого корпуса и сообщения подпакерного пространства скважины с внутренним пространством трубы через совмещенные нижний ряд отверстий полого корпуса и верхний ряд отверстий трубы (патент РФ №2535544, МПК E21B 43/00, опубл. 20.12.2014).A device is known for intensifying oil production, which includes a pipe string lowered into a well, a packer with a flow shut-off device installed therein, which is made in the form of a hollow body with holes, wherein inside the hollow body concentrically to its axis there is a pipe, rigidly connected to the pipe string and provided with upper and lower rows of holes, as well as shear pins, and ring seals, characterized in that the upper end of the hollow body is equipped with a centralizer on the outside, wherein the pipe is equipped with a nipple at the bottom with a conical surface tapering from top to bottom, wherein above the upper row of holes the pipe is equipped with shear pins on the outside, and above the shear pins the pipe at a distance equal to the length between its upper and lower rows of holes is equipped with a thrust ring, wherein the holes in the hollow body are made in two rows, wherein the upper row of holes in the hollow body is made above the packer, and the lower row of holes in the hollow body is made below the packer, wherein in the initial position the upper as well as the lower rows of holes in the pipe and the hollow the housings communicate with each other and simultaneously communicate the above-packer and below-packer spaces of the well with the inner space of the pipe, wherein the shear pins of the pipe rest against the upper end of the hollow housing, and in order to shut off the flow of produced product from the below-packer space of the well, the pipe has the ability to make a limited axial movement upward relative to the hollow housing and to communicate the above-packer space of the well with the inner space of the pipe through its upper row of openings, wherein in order to shut off the flow of produced product from the above-packer space of the well, the pipe has the ability to make a limited axial movement downward after the destruction of the shear pins until the support ring of the pipe rests against the upper end of the hollow housing and to communicate the below-packer space of the well with the inner space of the pipe through the combined lower row of openings of the hollow housing and the upper row of openings of the pipe (RU Patent No. 2535544, IPC E21B 43/00, published on 20.12.2014).

Недостатком данного аналога является необходимость двойного спуска НКТ в скважину сначала для установки пакера, а затем для установки трубы. Вследствие отсутствия проходного канала при установленной трубе с ниппелем устройство обладает низкой функциональностью, поскольку не позволяет проводить промывку скважины и/или оборудования и геофизические исследования, а также вести добычу скважинной жидкости при помощи насоса, установленного ниже пакера.The disadvantage of this analogue is the need to lower the tubing into the well twice, first to install the packer and then to install the pipe. Due to the lack of a passage channel with the pipe with the nipple installed, the device has low functionality, since it does not allow for flushing the well and/or equipment and geophysical surveys, as well as producing well fluid using a pump installed below the packer.

Известно устройство для интенсификации добычи нефти, включающее пакер с установленным в нем отключателем потока, при этом отключатель потока выполнен в виде полого корпуса с отверстиями, расположенными ниже и выше уплотнительного элемента пакера, а внутри корпуса концентрично его оси расположена труба, которая нижней своей частью соединена с корпусом, а верхняя ее часть по наружной поверхности взаимодействует с кольцевой втулкой, имеющей возможность осевого перемещения и снабженной кольцевым уплотнением и срезными штифтами, фиксирующими ее в корпусе, которая при перемещении вниз, после срезания штифтов, перекрывает отверстия в корпусе, расположенные над уплотнительным элементом пакера, отключая тем самым поток из отверстий ниже уплотнительного элемента пакера (патент РФ №2282715, МПК E21B 43/14, опубл. 27.08.2006).A device is known for intensifying oil production, which includes a packer with a flow switch installed therein, wherein the flow switch is made in the form of a hollow housing with openings located below and above the sealing element of the packer, and inside the housing, concentrically to its axis, there is a pipe, which is connected to the housing with its lower part, and its upper part interacts along the outer surface with an annular sleeve, which has the ability to move axially and is equipped with an annular seal and shear pins, fixing it in the housing, which, when moving downwards, after shearing the pins, closes the openings in the housing located above the sealing element of the packer, thereby shutting off the flow from the openings below the sealing element of the packer (RU Patent No. 2282715, IPC E21B 43/14, published on 27.08.2006).

Недостаток данного устройства заключается в том, что при срезанной кольцевой втулке устройство из положения «закрыто» обратно не возвращается. В случае выхода трубы или кольцевой втулки из рабочего состояния, невозможна их замена без извлечения всего устройства из скважины.The disadvantage of this device is that when the annular sleeve is cut off, the device does not return from the "closed" position. If the pipe or annular sleeve fails to work, it is impossible to replace them without removing the entire device from the well.

Известен пакер многофункциональный, принятый за прототип, содержащий трубу, соединяемую сверху с колонной насосно-компрессорных труб и снизу с погружным электроприводным насосом посредством патрубка, снаружи трубы смонтированы резиновые кольцевые манжеты с механизмом расширения их, якорь, центратор и выполнен канал для герметичной проводки силового кабеля через пакер к погружному электроприводному насосу, а в трубе выполнены радиальные отверстия для сообщения с межтрубным пространством, отличающийся тем, что радиальные отверстия в стенке трубы выполнены по обе стороны кольцевых манжет и симметрично им на внутренней стороне стенки выполнены кольцевые трапециевидные канавки, сообщающиеся с межтрубными пространствами выше и ниже пакера, а на внутренней стороне стенки трубы выполнена кольцевая выемка стопорного устройства для установки в трубе сменных цилиндрических вставок для выполнения соответствующих функций технологического регламента эксплуатации скважины, спускаемых в трубу через полость колонны насосно-компрессорных труб и герметично устанавливаемых в трубе посредством уплотнений с возможностью совмещения и/или перекрытия кольцевых трапециевидных канавок в трубе и радиальных отверстий в сменных цилиндрических вставках (патент РФ №2532501, E21B 33/12, опубл. 10.11.2014).A multifunctional packer is known, adopted as a prototype, containing a pipe connected at the top with a column of pump-compressor pipes and at the bottom with a submersible electric pump by means of a branch pipe, rubber annular cuffs with a mechanism for expanding them, an anchor, a centralizer are mounted on the outside of the pipe, and a channel is made for hermetically conducting a power cable through the packer to the submersible electric pump, and radial openings are made in the pipe for communication with the inter-pipe space, characterized in that the radial openings in the pipe wall are made on both sides of the annular cuffs and symmetrically to them, on the inner side of the wall, annular trapezoidal grooves are made, communicating with the inter-pipe spaces above and below the packer, and on the inner side of the pipe wall an annular recess of a locking device is made for installing replaceable cylindrical inserts in the pipe to perform the corresponding functions of the technological regulations for the operation of the well, lowered into the pipe through the cavity of the column of pump-compressor pipes and hermetically installed in a pipe by means of seals with the possibility of combining and/or overlapping annular trapezoidal grooves in the pipe and radial holes in replaceable cylindrical inserts (RU patent No. 2532501, E21B 33/12, published 11/10/2014).

Недостаток известного устройства заключается в том, что без замены вставки для промывки погружного насоса на другую, из рассмотренных в прототипе, невозможно проведение геофизических исследований, что требует дополнительных временных затрат, а также отсутствует возможность проведения только прямой или только обратной промывок скважины.The disadvantage of the known device is that without replacing the insert for flushing the submersible pump with another one, from those considered in the prototype, it is impossible to conduct geophysical studies, which requires additional time costs, and there is no possibility of conducting only direct or only reverse flushing of the well.

Также во всех рассмотренных аналогах отсутствует информация о применении предлагаемых устройств в качестве узла в составе другого устройства.Also, all the analogs considered lack information on the use of the proposed devices as a unit in another device.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что пакер со вставкой может применяться и как отдельное устройство, и как узел в составе другого устройства, сообщая над- и подпакерное пространства независимо от месторасположения установленного пакера, что расширяет область его применения, а также проведении ряда технологических операций без необходимости смены узла вставки при установленном пакере, что обеспечивает сокращение капитальных затрат при проведении спуско-подъемных операций (СПО).The technical result of the proposed invention is that a packer with an insert can be used both as a separate device and as a unit in another device, communicating the above- and below-packer spaces regardless of the location of the installed packer, which expands the scope of its application, as well as carrying out a number of technological operations without the need to change the insert unit with the packer installed, which ensures a reduction in capital costs when carrying out tripping operations (TO).

Технический результат достигается:The technical result is achieved:

- в пакере со вставкой, содержащем шток, уплотнительный узел, циркуляционные отверстия, выполненные по обе стороны от уплотнительного узла, узел вставки, герметично установленный внутрь штока при помощи уплотнений, причем узел вставки содержит трубу, сверху соединенную с муфтой, снизу опирающуюся на кольцевой выступ, выполненный по внутреннему диаметру штока, цангу, поджатую буртом муфты, основанием опирающуюся в торец трубы и лепестками установленную в проточку, выполненную на штоке, кольцевую выемку, выполненную по наружному диаметру трубы с возможностью сообщения циркуляционных отверстий между собой.- in a packer with an insert, containing a rod, a sealing unit, circulation holes made on both sides of the sealing unit, an insert unit, hermetically installed inside the rod using seals, wherein the insert unit contains a pipe connected to a coupling at the top, resting at the bottom on an annular projection made along the inner diameter of the rod, a collet pressed by a collar of the coupling, resting with its base on the end of the pipe and installed with its petals in a groove made on the rod, an annular recess made along the outer diameter of the pipe with the possibility of communicating the circulation holes with each other.

Кроме того, на внутреннем диаметре трубы может быть выполнено седло для установки запорного элемента.In addition, a saddle for installing a shut-off element can be made on the inner diameter of the pipe.

На чертеже представлен пакер со вставкой.The drawing shows a packer with an insert.

Пакер со вставкой содержит шток 1, на котором установлен уплотнительный узел 2. Выше и ниже уплотнительного узла 2 выполнены циркуляционные отверстия 3, 4. Внутрь штока 1 герметично при помощи уплотнений 5, 6 установлен узел вставки, состоящий из трубы 7, которая сверху соединена с муфтой 8, а снизу упирается в кольцевой выступ 9, выполненный по внутреннему диаметру штока 1. На муфту 8 установлена цанга 10, поджатая буртом 11 муфты 8, при этом цанга 10 основанием упирается в торец трубы 7, а лепестками установлена в проточку 12, выполненную по внутреннему диаметру штока 1 в его верхней части. Муфта 8 в верхней части имеет проточку 13 для захвата инструментом при извлечении вставки из скважины. По наружному диаметру трубы 7 выполнена кольцевая выемка 14, образующая со штоком камеру, сообщающую циркуляционные отверстия 3, 4 между собой.The packer with an insert comprises a rod 1, on which a sealing unit 2 is installed. Circulation holes 3, 4 are made above and below the sealing unit 2. An insert unit consisting of a pipe 7, which is connected to a coupling 8 at the top and rests against an annular projection 9 made along the inner diameter of the rod 1, is installed hermetically inside the rod 1 using seals 5, 6. A collet 10 is installed on the coupling 8, pressed by a flange 11 of the coupling 8, while the collet 10 rests with its base against the end of the pipe 7, and its petals are installed in a groove 12 made along the inner diameter of the rod 1 in its upper part. The coupling 8 has a groove 13 in its upper part for gripping with a tool when extracting the insert from the well. An annular recess 14 is made along the outer diameter of pipe 7, forming a chamber with the rod, communicating circulation openings 3, 4 with each other.

Пакер со вставкой работает следующим образом.The packer with insert works as follows.

Пакер со вставкой спускают на колонне труб и устанавливают в скважине при необходимости проведения таких технологических операций, как, например, промывка скважины и/или других элементов внутрискважинного оборудования, когда требуется сообщение над- и подпакерного пространств, или проведение геофизических исследований, когда необходим открытый проходной канал, а также при эксплуатации скважины, при этом нет необходимости в смене узла вставки, что сокращает затраты на проведение СПО. Возможно проведение как прямой, так и обратной промывки при установленном пакере, когда кольцевое пространство скважины перекрыто уплотнительным узлом 2. При этом жидкость, поступающая в скважину через затрубное пространство над пакером при обратной промывке, при достижении пакера будет проходить через циркуляционное отверстие 3, камеру, образованную кольцевой выемкой 14 и штоком 1, циркуляционное отверстие 4 и далее на забой скважины, затем подниматься по внутритрубному пространству. В случае проведения прямой промывки жидкость будет двигаться в обратном направлении. Открытый проходной канал при установленном узле вставки позволяет беспрепятственно проводить эксплуатацию скважины или геофизические исследования.The packer with the insert is lowered on a pipe string and installed in the well when it is necessary to perform such technological operations as, for example, flushing the well and/or other elements of the downhole equipment, when communication between the spaces above and below the packer is required, or conducting geophysical surveys, when an open passage channel is required, as well as during well operation, while there is no need to change the insert unit, which reduces the costs of performing tripping. It is possible to perform both direct and reverse flushing with the packer installed, when the annular space of the well is blocked by the sealing unit 2. In this case, the liquid entering the well through the annular space above the packer during reverse flushing, upon reaching the packer, will pass through the circulation hole 3, the chamber formed by the annular recess 14 and the rod 1, the circulation hole 4 and further to the well bottom, then rise along the intra-tube space. In the case of direct flushing, the liquid will move in the opposite direction. An open flow channel with the insertion unit installed allows for unimpeded well operation or geophysical exploration.

Узел вставки может быть изначально установлен в пакер перед спуском в скважину, а может легко устанавливаться и при необходимости так же легко извлекаться при помощи канатной техники, колтюбинга на ГНКТ, штангами или инструментом, устанавливающимся в проточку 13, при этом нет необходимости срыва пакера.The insertion unit can be initially installed in the packer before lowering into the well, or it can be easily installed and, if necessary, just as easily removed using cable technology, coiled tubing, rods or a tool installed in groove 13, without the need to tear off the packer.

Пакер со вставкой может выполнять функцию узла герметизации в отдельном устройстве, например, содержащем кабельный ввод, при этом сообщая над- и подпакерное пространства в обход уплотнительного узла, что значительно расширяет область его применения.A packer with an insert can perform the function of a sealing unit in a separate device, for example, containing a cable entry, while communicating the above- and below-packer spaces bypassing the sealing unit, which significantly expands the scope of its application.

Также, к примеру, при проведении технологических операций, когда необходим перекрытый проходной канал, на внутреннем диаметре трубы может быть выполнено седло для установки запорного элемента (на чертеже не показано), который после проведения необходимых действий можно убрать любым известным способом и пакер со вставкой будет применяться, как описано ранее.Also, for example, when carrying out technological operations, when a closed flow channel is required, a saddle can be made on the internal diameter of the pipe for installing a shut-off element (not shown in the drawing), which, after carrying out the necessary actions, can be removed in any known way and the packer with the insert will be used as described earlier.

Таким образом, предлагаемое техническое решение имеет более широкую область применения благодаря универсальности конструкции, а также способствует сокращению капитальных затрат при проведении СПО.Thus, the proposed technical solution has a wider scope of application due to the versatility of the design, and also helps to reduce capital costs during the implementation of SPO.

Claims

1. A packer with an insert comprising a rod, a sealing unit, circulation holes made on both sides of the sealing unit, an insert unit hermetically installed inside the rod using seals, characterized in that the insert unit comprises a pipe connected to a coupling at the top, resting at the bottom on an annular projection made along the inner diameter of the rod, a collet pressed by a collar of the coupling, its base resting on the end of the pipe and its petals installed in a groove made on the rod, an annular recess made along the outer diameter of the pipe with the possibility of communicating the circulation holes with each other.

2. A packer with an insert according to item 1, characterized in that a seat for installing a shut-off element is made on the inner diameter of the pipe.