RU99813U1

RU99813U1 - PACKER BEYOND

Info

Publication number: RU99813U1
Application number: RU2010135262/03U
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Бахов; Александр Анатольевич Мазунин; Владимир Павлович Карасев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ОКБ Зенит" (ЗАО "ОКБ Зенит")
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2010-11-27

Abstract

1. Пакер заколонный, включающий цилиндрический корпус с центральным осевым и радиальным впускным каналами, размещенную снаружи корпуса оболочку, концевые участки которой выполнены с наружными диаметрами элементов спускаемого хвостовика, уплотнительного элемента цилиндрической формы, размещенного по наружной поверхности оболочки, обратного клапана, соединяющего центральный осевой канал корпуса с гидравлической камерой, образованной наружной поверхностью корпуса и внутренней поверхностью оболочки, отличающийся тем, что оболочка выполнена переменной толщины в осевом направлении между концевыми цилиндрическими участками и имеет свободу осевых перемещений по цилиндрическому корпусу при радиальных деформациях, периметр оболочки выполнен меньше периметра пакеруемого участка скважины. ! 2. Пакер заколонный по п.1, отличающийся тем, что материал оболочки, ее толщина и профиль по длине определяются исходя из необходимого давления начала деформации, требуемого увеличения диаметра оболочки в месте установки пакера и удерживаемого перепада давления. ! 3. Пакер заколонный по п.1, отличающийся тем, что уплотнительный элемент привулканизирован к внешней поверхности оболочки. ! 4. Пакер заколонный по п.1, отличающийся тем, что обратный клапан размещен в стенке цилиндрического корпуса. 1. Annular packer, comprising a cylindrical housing with a central axial and radial inlet channels, a shell located outside the housing, the end sections of which are made with the outer diameters of the elements of the lowering shank, a cylindrical sealing element located on the outer surface of the shell, a check valve connecting the central axial channel housing with a hydraulic chamber formed by the outer surface of the housing and the inner surface of the shell, characterized in that the shell It is filled with a variable thickness in the axial direction between the end cylindrical sections and has the freedom of axial movements along the cylindrical body under radial deformations, the perimeter of the shell is smaller than the perimeter of the packaged section of the well. ! 2. The annular packer according to claim 1, characterized in that the shell material, its thickness and profile along the length are determined based on the required pressure at the beginning of deformation, the required increase in the diameter of the shell at the installation site of the packer and the kept differential pressure. ! 3. The annular packer according to claim 1, characterized in that the sealing element is vulcanized to the outer surface of the shell. ! 4. The annular packer according to claim 1, characterized in that the check valve is placed in the wall of the cylindrical body.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована для разобщения пластов в процессе строительства нефтяных и газовых скважин.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used to separate layers during the construction of oil and gas wells.

Известен заколонный пакер (RU 2282711 С1, МПК Е21В 33/12, 2006.01), включающий цилиндрический корпус с центральным осевым и впускным каналами, размещенную снаружи корпуса продольно гофрированную оболочку, концевые участки которой выполнены с диаметрами описанных вокруг них окружностей, большими по сравнению со средней ее частью, и периметр которой в расправленном состоянии равен периметру ствола скважины в месте установки пакера, уплотнительный элемент цилиндрической формы, установленный снаружи оболочки в ее средней части, обратный клапан, размещенный во впускном канале, сообщающим центральный осевой канал корпуса с гидравлической камерой, образованной наружной поверхностью корпуса и внутренней поверхностью оболочки, снабженной переходными втулками, концентрично установленными по длине корпуса с его наружной стороны, фигурной втулкой, жестко связанной с концом корпуса, и срезной пробкой. Оболочка выполнена в виде отдельных концевых и средней секций, связанных между собой при помощи переходных втулок, установленных с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, при этом срезная пробка установлена во впускном канале со стороны внутренней поверхности корпуса, а уплотнительный элемент выполнен с замкнутой внутренней полостью, которая заполнена сырой резиной, герметиком или смесь отверждаемой смолы с жидким отвердителем в легко разрушаемых капсулах.Known annular packer (RU 2282711 C1, IPC ЕВВ 33/12, 2006.01), comprising a cylindrical body with a central axial and inlet channels, a longitudinally corrugated shell placed on the outside of the body, the end sections of which are made with diameters of the circles described around them, larger than the average its part, and the perimeter of which in the expanded state is equal to the perimeter of the wellbore at the packer installation site, a cylindrical sealing element mounted outside the shell in its middle part, a check valve, located in the inlet channel, which communicates the central axial channel of the housing with a hydraulic chamber formed by the outer surface of the housing and the inner surface of the shell, equipped with adapter sleeves concentrically mounted along the length of the housing from its outer side, a figured sleeve rigidly connected to the end of the housing, and a shear plug. The shell is made in the form of separate end and middle sections interconnected using adapter sleeves mounted with the possibility of axial movement relative to the housing, with a shear plug installed in the inlet channel from the side of the inner surface of the housing, and the sealing element is made with a closed internal cavity, which filled with crude rubber, sealant or a mixture of curable resin with a liquid hardener in easily destructible capsules.

Недостатком данного пакера заколонного является повышенная сложность конструкции, большая трудоемкость и низкая технологичность изготовления конструктивных элементов.The disadvantage of this annular packer is the increased complexity of the design, the high complexity and low manufacturability of the manufacture of structural elements.

Известно устройство для цементирования обсадной колонны в скважине (RU 2101465 С1, МПК Е21В 33/14, Е21В 33/12) включающее ствол, с присоединительными резьбами на концах и с центральным осевым и радиальным каналами, размещенный вокруг ствола цилиндрический кожух с установленными на его концах кольцами и обратный клапан для перекрытия радиального канала в стволе, который сообщает центральный осевой канал с полостью, образованной наружной поверхностью ствола и внутренней поверхностью кожуха. Устройство снабжено втулкой, которая размещена концентрично на кожухе, торцы втулки жестко связаны с кожухом, причем на его наружной поверхности выполнена канавка, при этом материал втулки имеет более высокие деформационные свойства, чем материал кожуха, а втулка перекрывает собой канавку на кожухе. На внутренней поверхности кожуха выполнена дополнительная канавка, ответная канавке на его наружной поверхности. На смежные поверхности кожуха и втулки нанесен антиадгезионный материал. Полость, образованная внутренней поверхностью кожуха и наружной поверхностью ствола, заполнена несжимаемой жидкостью. Кожух и втулка выполнены с продольными гофрами. На концах ствола размещены центрирующие элементы.A device for cementing a casing string in a well (RU 2101465 C1, IPC ЕВВ 33/14, ЕВВ 33/12) including a barrel with connecting threads at the ends and with central axial and radial channels, a cylindrical casing around the barrel with its ends installed rings and a check valve for blocking the radial channel in the barrel, which communicates the central axial channel with the cavity formed by the outer surface of the barrel and the inner surface of the casing. The device is equipped with a sleeve, which is placed concentrically on the casing, the ends of the sleeve are rigidly connected to the casing, and a groove is made on its outer surface, while the material of the sleeve has higher deformation properties than the material of the casing, and the sleeve overlaps the groove on the casing. An additional groove is made on the inner surface of the casing, corresponding to a groove on its outer surface. Release material is applied to adjacent surfaces of the casing and sleeve. The cavity formed by the inner surface of the casing and the outer surface of the barrel is filled with an incompressible fluid. The casing and sleeve are made with longitudinal corrugations. Centering elements are placed at the ends of the barrel.

Недостатком данного устройство для цементирования обсадной колонны в скважине является сложность конструкции с применением гофрированных оболочек, увеличивающих диаметр пакера выше допустимых значений.The disadvantage of this device for cementing a casing string in a well is the complexity of the design using corrugated shells that increase the diameter of the packer above acceptable values.

Известен пакер (RU 2143053 С1, МПК Е21В 33/12) включающий корпус с центральным и впускным каналами, уплотнительный элемент и размещенную на корпусе оболочку, образующую с его наружной стенкой гидравлическую камеру, сообщенную впускным каналом, перекрытым обратным клапаном, с центральным каналом корпуса. Оболочка выполнена продольно-гофрированной, а уплотнительный элемент размещен снаружи ее средней части, причем концевые участки оболочки, примыкающие к уплотнительному элементу, выполнены с диаметрами описанных вокруг них окружностей, большими по сравнению со средней ее частью на величину, обеспечивающую предотвращение трения этого элемента о стенки при спуске пакера в скважину, а периметр их после выправления гофр оболочки изнутри давлением равен периметру скважины в месте установки пакера.Known packer (RU 2143053 C1, IPC ЕВВ 33/12) comprising a housing with a central and inlet channels, a sealing element and a shell located on the housing, forming a hydraulic chamber with its outer wall, communicated by an inlet channel, blocked by a check valve, with a central channel of the housing. The shell is longitudinally corrugated, and the sealing element is placed outside its middle part, and the end sections of the shell adjacent to the sealing element are made with diameters of the circles described around them, large compared to its middle part by an amount that prevents the friction of this element against the walls when the packer is lowered into the well, and their perimeter after straightening the corrugation of the shell from the inside by pressure is equal to the perimeter of the well at the packer installation site.

Недостатком данного пакера является наличие гофрированной оболочки, технологически сложной для изготовления, при этом толщина оболочки препятствует размещению ее в конструкции хвостовиков стандартных размеров.The disadvantage of this packer is the presence of a corrugated shell, technologically difficult to manufacture, while the thickness of the shell prevents its placement in the construction of shanks of standard sizes.

Задачей создания настоящей полезной модели является повышение надежности устройства, увеличение технологичности, повышение герметичности пакеровки участка скважины.The task of creating a real utility model is to increase the reliability of the device, increase manufacturability, increase the tightness of the packings of the well section.

Поставленная задача решается тем, что на пакере заколонном снаружи корпуса установлена оболочка, имеющая свободу осевых перемещений по цилиндрическому корпусу при радиальных деформациях, концевые участки оболочки выполнены с наружными диаметрами элементов спускаемого хвостовика, защищающие рабочую часть оболочки и уплотнительный элемент от повреждений. Между концевыми цилиндрическими участками оболочка выполнена переменной толщины в осевом направлении. Периметр оболочки выполнен меньше периметра пакеруемого участка скважины. Материал оболочки, ее толщина и профиль по длине определяются исходя из необходимого давления начала деформации, требуемого увеличения диаметра оболочки в месте установки пакера и удерживаемого перепада давления. Уплотнительный элемент привулканизирован к внешней поверхности оболочки. Обратный клапан размещен в стенке цилиндрического корпуса.The problem is solved in that a casing is installed on the packer outside the casing, having freedom of axial movement along the cylindrical casing under radial deformations, the end sections of the casing are made with the outer diameters of the elements of the lowering shank protecting the working part of the casing and the sealing element from damage. Between the end cylindrical sections, the shell is made of variable thickness in the axial direction. The perimeter of the shell is made smaller than the perimeter of the packaged section of the well. The material of the casing, its thickness and profile along the length are determined based on the required pressure at the beginning of deformation, the required increase in the diameter of the casing at the installation site of the packer and the kept differential pressure. The sealing element is vulcanized to the outer surface of the shell. The check valve is located in the wall of the cylindrical body.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 приведен общий вид пакера заколонного.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, where in Fig.1 shows a General view of the annular packer.

Пакер заколонный содержит цилиндрический корпус 1 с центральным осевым и радиальным впускным каналами, оболочку 2, с привулканизированным элементом уплотнительным 4 и клапан обратный 3, установленный в радиальном впускном канале корпуса 1.The annular packer contains a cylindrical housing 1 with a central axial and radial inlet channels, a shell 2, with a vulcanized sealing element 4 and a check valve 3 installed in the radial inlet channel of the housing 1.

Пакер заколонный работает следующим образом.Packer casing works as follows.

Пакер заколонный в составе обсадной колонны спускают на проектную глубину и производят процесс цементирования. Задействование пакера заколонного производится повышением давления внутри обсадной колонны. Под действием избыточного давления жидкость через обратный клапан попадает во внутреннюю полость между корпусом 1 и оболочкой 2, при этом средняя часть оболочки 2 пластически деформируется с увеличением ее диаметра (фиг.2). При достижении расчетного давления происходит разобщение участка скважины за счет прилегания деформируемой части оболочки 2 к стенке ствола скважины. Уплотнительный элемент 4 обеспечивает требуемый уровень герметичности пакеровки участка скважины. Клапан обратный 3 обеспечивает сохранение избыточного давления в полости между корпусом 1 и оболочкой 2 после сброса давления из центрального канала корпуса пакера заколонного. После окончания операции задействования пакера заколонного допускается неоднократный сброс и подъем давления внутри корпуса пакера до значений, допускаемых в ходе дальнейших работ с обсадной колонной.The casing packer as a part of the casing is lowered to the design depth and the cementing process is carried out. The annular packer is activated by increasing the pressure inside the casing. Under the action of excess pressure, the fluid through the check valve enters the internal cavity between the housing 1 and the shell 2, while the middle part of the shell 2 is plastically deformed with an increase in its diameter (Fig. 2). When the calculated pressure is reached, the section of the well is disconnected due to the fit of the deformable part of the shell 2 to the wall of the wellbore. The sealing element 4 provides the required level of tightness of the packer section of the well. The check valve 3 ensures the preservation of excess pressure in the cavity between the housing 1 and the shell 2 after depressurization from the central channel of the annular packer body. After the operation is completed, the annular packer is allowed to repeatedly release and increase the pressure inside the packer body to the values allowed during further work with the casing.

Таким образом, заявляемая полезная модель, пакер заколонный, по сравнению с известными решениями позволяет:Thus, the claimed utility model, the annular packer, in comparison with the known solutions allows:

- упростить изготовление элементов и сборку пакера заколонного;- to simplify the manufacture of elements and the assembly of the annular packer;

- предохранить от повреждений оболочку пакера заколонного при спуске в скважину;- protect the casing packer from damage during descent into the well from damage;

- обеспечить эксплуатационную надежность;- ensure operational reliability;

- повысить герметичность пакеровки участка скважины.- increase the tightness of the packer section of the well.

Claims

1. Annular packer, comprising a cylindrical housing with a central axial and radial inlet channels, a shell located outside the housing, the end sections of which are made with the outer diameters of the elements of the lowering shank, a cylindrical sealing element located on the outer surface of the shell, a check valve connecting the central axial channel housing with a hydraulic chamber formed by the outer surface of the housing and the inner surface of the shell, characterized in that the shell It is filled with a variable thickness in the axial direction between the end cylindrical sections and has the freedom of axial movements along the cylindrical body under radial deformations, the perimeter of the shell is smaller than the perimeter of the packaged section of the well.

2. The annular packer according to claim 1, characterized in that the shell material, its thickness and profile along the length are determined based on the required pressure at the beginning of deformation, the required increase in the diameter of the shell at the installation site of the packer and the kept differential pressure.

3. The annular packer according to claim 1, characterized in that the sealing element is vulcanized to the outer surface of the shell.

4. The annular packer according to claim 1, characterized in that the check valve is placed in the wall of the cylindrical body.