RU2096583C1 - Device for bringing packer sealing member in operation - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas industry. SUBSTANCE: this is intended for separation of beds. Device has body - pipe union with cylindrical space and holes and spring-loaded spool. Spool is provided with limiters of its displacement. In addition, spool is made in the form of piston with axle. Mounted on axle is bush with stops which are displaced relative to each other. Located between stops is step-like limiter of axial displacement. Limiter is made in the form of split ring with shaped slots. Device permits repeated creation and removal of surplus pressure in casing string. It is reliable in operation, simple in design and is of wide application. EFFECT: high efficiency. 5 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и предназначено для разобщения пластов. The invention relates to the oil and gas industry and is intended for the separation of layers.

Известно устройство для подачи жидкости к уплотнительному элементу пакера, включающее корпус с каналом для сообщения с полостью уплотнительного элемента пакера и боковыми каналами, один из которых перекрыт установленным в корпусе полым срезным элементом, а в другом установлена подвижная пробка, установленный в корпусе поршень с фиксаторами его крайних положений, подпоршневая полость которого сообщена с боковым каналом корпуса, перекрытым полым срезным элементом [1] Однако это устройство имеет сложную конструкцию, нетехнологично в изготовлении, область его применения ограничена, оно не может быть использовано в верхних интервалах скважины. A device for supplying fluid to the sealing element of the packer is known, including a housing with a channel for communication with the cavity of the sealing element of the packer and side channels, one of which is blocked by a hollow shear element installed in the housing, and the other is equipped with a movable plug, a piston installed in the housing with its clamps extreme positions, the piston cavity of which is in communication with the side channel of the housing covered by a hollow shear element [1] However, this device has a complex structure, which is not technologically advanced tovlenii, its application field is limited, it can not be used in the upper ranges of the well.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство для подачи жидкости к уплотнительному элементу пакера, включающее корпус патрубок с выполненной в его стенке и заполненной жидкостью цилиндрической полостью и двумя отверстиями для сообщения последней с уплотнительным элементом, подпружиненный золотник с ограничителем его перемещения, установленный в цилиндрической полости между отверстиями с возможностью их сообщения между собой при осевом перемещении [2]
Однако данное устройство имеет существенные недостатки, в частности, при его использовании есть опасность преждевременного срабатывания пакера при порыве нагнетательной линии, значительной разгерметизации колонны и т.д. В случае падения давления в колонне золотник при своем перемещении приводит к преждевременному срабатыванию клапанного устройства, то есть создается аварийная ситуация. Кроме того, этот пакер нельзя устанавливать в верхних интервалах ствола скважины, где из-за незначительного перепада давления между внутриколонным и затрубным пространствами не всегда обеспечивается подготовка пакера к срабатыванию.The closest technical solution adopted for the prototype is a device for supplying fluid to the sealing element of the packer, including a pipe body with a cylindrical cavity made in its wall and filled with liquid and two holes for communicating the latter with the sealing element, a spring-loaded spool with a limiter for its movement, installed in a cylindrical cavity between the holes with the possibility of their communication with each other during axial movement [2]
However, this device has significant drawbacks, in particular, when using it there is a risk of premature packer operation when a discharge line breaks, significant depressurization of the column, etc. In the event of a drop in pressure in the column, the spool during its movement leads to premature actuation of the valve device, that is, an emergency situation is created. In addition, this packer cannot be installed in the upper intervals of the wellbore, where due to the insignificant pressure drop between the annulus and the annulus, the packer is not always prepared for operation.

Указанное устройство нецелесообразно применять для изоляции продуктивного пласта небольшой мощности при установке нескольких пакеров, так как не обеспечивается возможность последовательного приведения их в действие снизу вверх. The specified device is impractical to use to isolate a productive formation of low power when installing several packers, as it is not possible to sequentially actuate them from the bottom up.

Конструкция известного устройства сложна в изготовлении. The design of the known device is difficult to manufacture.

Задачей изобретения является повышение надежности работы устройства при одновременном упрощении его конструкции и расширение области применения. The objective of the invention is to increase the reliability of the device while simplifying its design and expanding the scope.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для приведения в действие уплотнительного элемента пакера, включающем корпус-патрубок с выполненной в его стенке и заполненной жидкостью цилиндрической полостью и двумя отверстиями для сообщения последней с уплотнительным элементом, подпружиненный золотник с ограничителем его перемещения, установленный в цилиндрической полости между отверстиями с возможностью их сообщения между собой при осевом перемещении и кольцо, золотник выполнен в виде поршня с осью, на которой размещена втулка с упорами, смещенными друг относительно друга, причем между упорами установлен ограничитель перемещения золотника, выполненный в виде разрезного кольца с фигурными пазами, взаимодействующими с упорами. The problem is solved due to the fact that in the device for actuating the sealing element of the packer, comprising a pipe body with a cylindrical cavity made in its wall and filled with liquid and two holes for communicating the latter with the sealing element, a spring-loaded spool with a limiter for its movement, installed in the cylindrical cavity between the holes with the possibility of their communication with each other during axial movement and the ring, the spool is made in the form of a piston with an axis on which on the sleeve with stops displaced relative to each other, and between the stops there is a spool movement limiter made in the form of a split ring with curly grooves interacting with the stops.

Благодаря размещению на оси золотника-поршня втулки со смещенными друг относительно друга упорами, между которыми установлен ограничитель перемещения золотника, представляющий собой разрезное кольцо с фигурными пазами, достигается возможность многократного создания и снятия избыточного давления в обсадной колонне за счет последовательного взаимодействия упоров втулки с фигурными пазами ограничителя, что исключает преждевременное срабатывание устройства при непредвиденных падениях давления в процессе цементирования скважин. Due to the placement on the axis of the piston-piston of the sleeve with stops displaced relative to each other, between which a spool movement limiter is installed, which is a split ring with curly grooves, it is possible to repeatedly create and relieve excess pressure in the casing due to the successive interaction of the sleeve stops with curly grooves limiter, which eliminates the premature operation of the device with unforeseen pressure drops in the process of cementing wells.

На фиг. 1 изображено устройство в исходном, транспортном положении; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 устройство после создания в обсадной колонне давления; на фиг. 4 устройство после сброса давления; на фиг. 5 - устройство в конечном (открытом) положении. In FIG. 1 shows the device in its original, transport position; in FIG. 2 section aa in figure 1; in FIG. 3 device after creating pressure in the casing string; in FIG. 4 device after depressurization; in FIG. 5 - device in the final (open) position.

Устройство (см. фиг. 1) включает корпус-патрубок 1 с выполненной в его стенке и заполненной жидкостью цилиндрической полостью, сообщающейся с уплотнительным элементом и через отверстие 2 с осевым каналом пакера, золотник 3, на оси 4 которого размещена втулка 5 со смещенными друг относительно друга вдоль ее оси упорами 6 и 7, размещенный между упорами шаговый ограничитель осевых перемещений 8, выполненный в виде разрезного кольца с фигурными пазами 9 и 10, пружину 11 и пробку 12. The device (see Fig. 1) includes a housing-pipe 1 with a cylindrical cavity made in its wall and filled with liquid, communicating with the sealing element and through the hole 2 with the axial channel of the packer, spool 3, on the axis 4 of which is placed sleeve 5 with offset each other relative to the other along its axis by stops 6 and 7, a step limiter of axial displacements 8 located between the stops, made in the form of a split ring with curly grooves 9 and 10, a spring 11 and a stopper 12.

Необходимая герметичность соединений в устройстве обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами 13. The necessary tightness of the joints in the device is ensured by rubber o-rings 13.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

После спуска пакера с устройством для подачи жидкости к уплотнительному элементу на обсадной колонне в заданный интервал скважины и освобождения отверстия 2 от его перекрытия создают избыточное давление (см.фиг.2) в осевом канале корпуса-патрубка 1, например, 2МПа, и жидкость из полости обсадной колонны через отверстие 2, сжимая пружину 11 (на сжатие пружины расходуется, например, 1,5 МПа), перемещает в осевом направлении поршень 3 с втулкой 5. При этом упор 7 выходит из фигурного паза 10 шагового ограничителя осевых перемещений 8, а упор 6, взаимодействуя с фигурным пазом 9, проворачивает втулку 5, тем самым устанавливая упор 7 напротив следующего фигурного паза 10. При снятии избыточного давления в колонне обсадных труб поршень 3 с втулкой 5 под действием сжатой пружины 11 перемещается в обратном направлении. При этом упор 6 втулки 5 выходит из фигурного паза 9, а упор 7, взаимодействуя с фигурным пазом 10, проворачивает втулку 5, тем самым устанавливая упор 6 напротив фигурного паза 9 (фиг.3). After the packer is lowered with a device for supplying fluid to the sealing element on the casing in a predetermined interval of the well and releasing the hole 2 from its overlap, excessive pressure is created (see Fig. 2) in the axial channel of the body-pipe 1, for example, 2MPa, and liquid from the cavity of the casing through the hole 2, compressing the spring 11 (for example, 1.5 MPa is used to compress the spring), moves the piston 3 with the sleeve 5 in the axial direction. In this case, the stop 7 leaves the figured groove 10 of the step limiter of axial displacements 8, and emphasis 6, interactions tvuya with shaped groove 9, sleeve 5 cranks, thereby placing emphasis next figure 7 opposite the groove 10. When removing the excess pressure in the casing string 3 with the piston sleeve 5 under the action of the compressed spring 11 moves in the opposite direction. In this case, the stop 6 of the sleeve 5 leaves the figured groove 9, and the stop 7, interacting with the figured groove 10, rotates the sleeve 5, thereby installing the stop 6 opposite the figured groove 9 (Fig. 3).

В зависимости от количества выполненных в шаговом ограничителе осевых перемещений 8 фигурных пазов 9 и 10 повторяют циклы создания и снятия избыточного давления в обсадной колонне. При последнем снятии избыточного давления в обсадной колонне упор 7 втулка 5, взаимодействуя с фигурным пазом 10, проворачивает втулку 5, при этом упор 7 получает возможность перемещаться по продольному пазу шагового ограничителя осевых перемещений 8. Тем самым поршень 3 с втулкой 5 смещаются в крайнее левое положение до упора в торец пробки 12 (фиг.4), открывая доступ для подачи жидкости к уплотнительному элементу пакера из обсадной колонны. Depending on the number of axial displacements performed in the step limiter 8, figured grooves 9 and 10 repeat the cycles of creating and relieving excess pressure in the casing string. When the overpressure was last removed in the casing, the stop 7 sleeve 5, interacting with the figured groove 10, rotates the sleeve 5, while the stop 7 gets the opportunity to move along the longitudinal groove of the step limiter of axial displacements 8. Thus, the piston 3 with the sleeve 5 are shifted to the leftmost position until it stops at the end of the plug 12 (figure 4), allowing access to supply fluid to the sealing element of the packer from the casing.

Преимуществом предлагаемого устройства перед известным является исключение опасности преждевременного срабатывания пакера из-за повышения надежности его работы, расширение области применения, в том числе обеспечение возможности его применения при изоляции продуктивного пласта небольшой мощности. The advantage of the proposed device over the well-known is the elimination of the danger of premature packer operation due to increased reliability of its operation, expansion of the scope, including the possibility of its use when isolating a productive formation of small capacity.

Кроме того, конструкция известного устройства проста в изготовлении. In addition, the design of the known device is easy to manufacture.

Claims (1)

Устройство для приведения в действие уплотнительного элемента пакера, включающее корпус-патрубок с выполненной в его стенке и заполненной жидкостью цилиндрической полостью и двумя отверстиями для сообщения последней с уплотнительным элементом, подпружиненный золотник с ограничителем его перемещения, установленный в цилиндрической полости между отверстиями с возможностью их сообщения между собой при осевом перемещении и кольца, отличающееся тем, что золотник выполнен в виде поршня с осью, на которой размещена втулка с упорами, смещенными друг относительно друга, причем между упорами установлен ограничитель перемещения золотника, выполненный в виде разрезного кольца с фигурными пазами. A device for actuating the sealing element of the packer, comprising a pipe body with a cylindrical cavity made in its wall and filled with liquid and two holes for communicating the latter with the sealing element, a spring-loaded spool with a limiter for its movement, installed in the cylindrical cavity between the holes with the possibility of their communication with each other during axial movement and the ring, characterized in that the spool is made in the form of a piston with an axis on which the sleeve with stops is placed, is displaced relative to each other, and between the stops there is a limiter for the movement of the valve, made in the form of a split ring with curly grooves.

Images