RU54393U1 - HYDROMECHANICAL PACKER - Google Patents

Abstract

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для перекрытия осевого канала обсадных труб. Пакер включает ствол с радиальными отверстиями с поршнем и конусом, соединенный через переходник с колонной труб, гидроцилиндр с якорем в виде разрезной цанги, уплотнительное кольцо, шаровой клапан с шаром и с седлом, соединенным со стволом, тарированным срезным штифтом. Якорь выполнен в виде поверхности с насечками, выступающими снаружи на нижнем конце разрезной цанги. Изнутри под якорем выполнена конусная поверхность. Ствол выполнен с возможность перемещения вверх относительно гидроцилиндра и дополнительно оснащен снизу на наружной поверхности упором, выполненным с возможностью взаимодействия с конусом, который выполнен с возможностью взаимодействия с уплотнительным кольцом. Поршень выполнен с возможностью взаимодействия с конусом и якорем. На наружной поверхности уплотнительного элемента выполнены кольцевые выборки. Конструкция предлагаемого пакера проста в обслуживании, изготовлении, эксплуатации и может многократно использоваться без дополнительных доработок.The proposal relates to the oil and gas industry and is intended to block the axial channel of casing pipes. The packer includes a barrel with radial holes with a piston and cone, connected through an adapter with a pipe string, a hydraulic cylinder with an anchor in the form of a split collet, an o-ring, a ball valve with a ball and with a seat connected to the barrel, calibrated shear pin. The anchor is made in the form of a surface with notches protruding externally at the lower end of the split collet. A conical surface is made under the anchor from the inside. The barrel is made with the ability to move upward relative to the hydraulic cylinder and is additionally equipped with a bottom on the outer surface of the emphasis made with the possibility of interaction with a cone, which is made with the possibility of interaction with the sealing ring. The piston is configured to interact with the cone and anchor. Ring samples are made on the outer surface of the sealing element. The design of the proposed packer is easy to maintain, manufacture, operate and can be used repeatedly without additional modifications.

Description

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для перекрытия затрубного пространства обсадных труб.The proposal relates to the oil and gas industry and is intended to cover the annulus of the casing.

Известен «Термостойкий пакер» (а.с. №1731937, МПК Е 21 В 33/12, опубл. БИ №17 от 07.05.92 г.), содержащий полый ствол, на котором установлен цилиндр с тонкостенной металлической оболочкой, при этом в цилиндре установлен разжимной конус с образованием зазора между ним и металлической оболочкой, в котором размещена разрезная цанга в виде клиновидных кулачков, с фигурным кольцевым пазом, в котором установлено фигурное кольцо, выходящих за пределы металлической оболочки, причем в осевом канале ствола установлено седло под шаровой клапан, а на его нижнем конце - выступ для взаимодействия с конусом.The well-known "Heat-resistant packer" (AS No. 1731937, IPC E 21 B 33/12, publ. BI No. 17 of 05/07/92), containing a hollow barrel, on which is mounted a cylinder with a thin-walled metal shell, while an expanding cone is installed in the cylinder to form a gap between it and the metal shell, in which a split collet in the form of wedge-shaped cams is placed, with a figured annular groove in which a figured ring is installed, extending beyond the metal shell, and a seat under the ball valve is installed in the axial channel of the barrel , and on his bottom con ce is a protrusion for interacting with a cone.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому пакеру является «Гидромеханический пакер» (патент RU №2235850, МПК Е 21 В 33/12, опубл. БИ №24 10.09.2004 г.), включающий ствол, соединенный через переходник с лифтовой колонной, гидроцилиндр с разжимным конусом и металлической уплотнительной оболочкой, якорь, разрезную цангу, металлическую уплотнительную оболочку, выполненную в виде конуса и снабженную уплотнительным кольцом на внешней стороне, ствол снабжен ступенчатой подпружиненной втулкой в осевом канале с седлом под шаровой клапан в верхней части и обратным клапаном, установленным с возможностью осевого перемещения и образования гидравлической связи осевого канала ствола с подпакерной полостью в крайнем нижнем положении и связанным со стволом, тарированным срезным штифтом, причем разрезная цанга жестко связана со стволом, якорь выполнен в виде кольцевого выступа с зубцами по периметру и установлен ниже места расположения металлической уплотнительной оболочки.The closest in technical essence to the claimed packer is "Hydromechanical packer" (patent RU No. 2235850, IPC E 21 B 33/12, publ. BI No. 24 09/10/2004), including a barrel connected through an adapter with an elevator column, a hydraulic cylinder with an expanding cone and a metal sealing shell, an anchor, a split collet, a metal sealing shell made in the form of a cone and equipped with a sealing ring on the outside, the barrel is equipped with a spring-loaded step in the axial channel with a seat under the ball valve in the upper parts and a check valve installed with the possibility of axial movement and the formation of hydraulic connection of the axial bore of the barrel with the under-packer cavity in the lowest position and connected with the barrel, calibrated shear pin, and the split collet is rigidly connected to the barrel, the anchor is made in the form of an annular protrusion with teeth perimeter and installed below the location of the metal sealing shell.

Недостатками выше приведенных устройств являются большое количество узлов и деталей, сложность в изготовлении, возможность использования только единожды, так как для снятия пакера необходимо его разбуривать, и, как следствие, увеличение материальных затрат на проведение скважинных работ с использованием пакеров.The disadvantages of the above devices are the large number of components and assemblies, the difficulty in manufacturing, the ability to use only once, since to remove the packer it is necessary to drill it, and, as a result, increase the material costs for conducting well operations using packers.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции, снижение материальных затрат за счет многоразового использования пакера.The technical task of the proposed utility model is to simplify the design, reduce material costs due to the reusable use of the packer.

Техническая задача решается предлагаемым пакером, включающим ствол с конусом и радиальными отверстиями, соединенный с колонной труб через переводник и гидроцилиндр, выполненный с поршнем и цанговым якорем, конус, уплотнительное кольцо The technical problem is solved by the proposed packer, including a barrel with a cone and radial holes, connected to the pipe string through an adapter and a hydraulic cylinder made with a piston and collet anchor, cone, o-ring

с упором, шаровой клапан с шаром и седлом, соединенным со стволом, тарированным срезным штифтом.with stop, ball valve with ball and seat connected to the barrel, calibrated shear pin.

Новым является то, что разрезная цанга с якорем, расположенным снизу, установлена снизу цилиндра, а ствол выполнен с возможностью герметичного осевого перемещения вверх относительно поршня и жестко соединен с поршнем и разжимным конусом, причем радиальные каналы ствола расположены непосредственно под поршнем, при этом на наружной поверхности ствола с возможностью осевого перемещения расположены последовательно сверху вниз конус и уплотнительное кольцо с внутренней конусной поверхностью, взаимодействующей с конусом, выполненным с возможностью взаимодействия сверху с разрезной цангой, причем ниже уплотнительного кольца на стволе зафиксирован упор, взаимодействующий с уплотнительным кольцом.What is new is that a split collet with an anchor located below is mounted at the bottom of the cylinder, and the barrel is sealed axially upward relative to the piston and is rigidly connected to the piston and expanding cone, with the radial channels of the barrel located directly below the piston, while on the outside the surface of the barrel with the possibility of axial movement are arranged sequentially from top to bottom, the cone and the sealing ring with an inner conical surface interacting with a cone made with possibility of interaction with the split collet from above, and below the seal ring on the barrel fixed abutment cooperating with the sealing ring.

Новым является так же то, что на наружной поверхности уплотнительного кольца выполнены кольцевые выборки.Also new is the fact that ring samples are made on the outer surface of the sealing ring.

На чертеже изображена конструкция пакера в осевом разрезе.The drawing shows the design of the packer in axial section.

Пакер включает ствол 1 с радиальными отверстиями 2, поршнем 3 и разжимным конусом 4, гидроцилиндр 5 с якорем 6 в виде разрезной цанги 7, соединенный через переводник 8 с колонной труб (на чертеже не показана), уплотнительный элемент 9, шаровой клапан с шаром 10 и с седлом 11, закрепленным в стволе 1 тарированным срезным штифтом 12. Якорь 6 выполнен в виде поверхности с насечками, выступающими снаружи над нижним концом разрезной цанги 7. Изнутри под якорем 6 выполнен разжимной конус 4. Ствол 1 выполнен с возможностью перемещения вверх относительно гидроцилиндра 5 и дополнительно оснащен снизу на наружной поверхности упором 13, который взаимодействует с уплотнительным элементом 9, взаимодействующим с конусом 14. При движении вверх ствола 1 разжимной конус 4 взаимодействует с якорем 6. Возможные перетоки жидкости предотвращаются при помощи самоуплотняющихся манжет 15, 16 и 17. На наружной поверхности уплотнительного элемента 9 выполнены кольцевые выборки.The packer includes a barrel 1 with radial holes 2, a piston 3 and an expanding cone 4, a hydraulic cylinder 5 with an anchor 6 in the form of a split collet 7, connected through an adapter 8 to a pipe string (not shown in the drawing), a sealing element 9, a ball valve with a ball 10 and with a saddle 11 fixed in the barrel 1 with a calibrated shear pin 12. The anchor 6 is made in the form of a surface with notches protruding externally above the lower end of the split collet 7. From the inside under the anchor 6 there is an expandable cone 4. The barrel 1 is arranged to move upward relative to the hydraulic of the cylinder 5 and is additionally equipped with a stop 13 which interacts with the sealing element 9 interacting with the cone 14 from the bottom on the outer surface. When moving up the barrel 1, the expanding cone 4 interacts with the armature 6. Possible fluid flows are prevented by self-sealing cuffs 15, 16 and 17 On the outer surface of the sealing element 9, annular samples are made.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Колонну труб (на чертеже не показана) соединяют с переводником 8 и пакер в сборе без шара 10 спускают в скважину, при необходимости, промывку ствола скважины производят через внутреннее пространство колонны труб и ствола 1. По достижении интервала установки (на чертеже не показан), с устья (на чертеже не показано) скважины сбрасывают шар 10, который садится в седло 11. Затем создают в колонне труб и стволе 1 избыточное давление, которое через радиальные каналы 2 передается в гидроцилиндр 5 и на поршень 3. Под воздействием избыточного давления поршень 3 со стволом 1, разжимным конусом 4 и упором 13 перемещаются вверх, при этом якорь 6 за счет движения разжимного конуса 4 A pipe string (not shown in the drawing) is connected to the sub 8 and the packer assembly without ball 10 is lowered into the well, if necessary, the wellbore is flushed through the interior of the pipe string and barrel 1. Upon reaching the installation interval (not shown in the drawing), the ball 10 is dropped from the wellhead (not shown in the drawing), which sits in the seat 11. Then, overpressure is created in the pipe string and barrel 1, which is transmitted through the radial channels 2 to the hydraulic cylinder 5 and to the piston 3. Under the influence of the overpressure, the piston l 3 with the barrel 1, the expanding cone 4 and the stop 13 are moved up, while the anchor 6 due to the movement of the expanding cone 4

прижимается к стенке скважины, а уплотнительный элемент 9 от движения упора 13 со стволом 1 натягивается на конус 14, расширяется в диаметре и заполняет затрубное пространство, прижимаясь к стенке скважины. После взаимодействия разжимного конуса 4 с якорем 6, последний дожимается к стенке скважины, окончательно фиксируя пакер в интервале установки, при этом уплотнительное кольцо 9 фиксируется в прижатом к стенке скважины состоянии, гидравлически разобщая скважину. Для более надежного гидравлического разобщения скважины на наружной поверхности уплотнительного элемента 9 выполнены кольцевые выборки. После установки пакера в колонне труб и стволе 1 увеличивают избыточное давление до срезания тарированного срезного штифта 12, что определяется падением давления в колонне труб на устье скважины. После чего шар 10 с седлом 11 освобождает внутреннее пространство ствола 1 и падает на забой скважины (на чертеже не показан). Далее возможно проведение любых технологических операций, например, добыча продукции пласта, закачка необходимых химических реагентов и/или тампонажного раствора и т.п. Для извлечения пакера из скважины колонну труб со стволом 1 приподнимают вверх, при этом якорь 6, двигаясь по разжимному конусу 4 вверх, отходит от стенки скважины, освобождаясь от взаимодействия с конусной поверхностью 4, и при соприкосновении с поршнем 3 освобождается и уплотнительный элемент 9. Далее пакер извлекают из скважины. После извлечения пакер приводят в исходное состояние, устанавливают внутри ствола при помощи тарированного срезного элемента 12 седло 11 и шар 10, и пакер готов к последующей эксплуатации.pressed against the wall of the well, and the sealing element 9 from the movement of the stop 13 with the barrel 1 is tensioned on the cone 14, expands in diameter and fills the annulus, pressing against the wall of the well. After interaction of the expanding cone 4 with the anchor 6, the latter is pressed against the well wall, finally fixing the packer in the installation interval, while the sealing ring 9 is fixed in the state pressed against the well wall, hydraulically disconnecting the well. For a more reliable hydraulic separation of the borehole, annular samples are made on the outer surface of the sealing element 9. After installing the packer in the pipe string and wellbore 1, the overpressure is increased until the tared shear pin 12 is cut off, which is determined by the pressure drop in the pipe string at the wellhead. After that, the ball 10 with the saddle 11 releases the inner space of the barrel 1 and falls on the bottom of the well (not shown in the drawing). Further, it is possible to carry out any technological operations, for example, production of formation products, injection of necessary chemicals and / or grout, etc. To remove the packer from the well, the pipe string with the barrel 1 is lifted upward, while the anchor 6, moving upward along the expanding cone 4, moves away from the well wall, being released from interaction with the conical surface 4, and when the piston 3 is in contact with it, the sealing element 9 is also released. Next, the packer is removed from the well. After extraction, the packer is returned to its original state, installed inside the barrel using a calibrated shear element 12, the saddle 11 and ball 10, and the packer is ready for subsequent operation.

Конструкция предлагаемого пакера проста в обслуживании, изготовлении и эксплуатации, а также может многократно использоваться без дополнительных доработок, в результате чего снижаются материальные затраты.The design of the proposed packer is easy to maintain, manufacture and operate, and can also be reused without additional modifications, resulting in reduced material costs.

Claims (2)

1. Гидромеханический пакер, включающий ствол с радиальными каналами, гидроцилиндр, соединенный через переходник с колонной труб, с поршнем, соединенным с разжимным конусом, уплотнительное кольцо, разрезную цангу с якорем, выполненную с возможностью взаимодействия изнутри с разжимным конусом, шаровой клапан с седлом, выполненным в виде втулки, которая соединена со стволом, тарированным срезным элементом, отличающийся тем, что разрезная цанга с якорем, расположенным снизу, установлена снизу цилиндра, а ствол выполнен с возможностью герметичного осевого перемещения вверх относительно поршня и жестко соединен с поршнем и разжимным конусом, причем радиальные каналы ствола расположены непосредственно под поршнем, при этом на наружной поверхности ствола с возможностью осевого перемещения расположены последовательно сверху вниз конус и уплотнительное кольцо с внутренней конусной поверхностью, взаимодействующей с конусом, выполненным с возможностью взаимодействия сверху с разрезной цангой, причем ниже уплотнительного кольца на стволе зафиксирован упор, взаимодействующий с уплотнительным кольцом.1. Hydro-mechanical packer, including a barrel with radial channels, a hydraulic cylinder connected through an adapter with a pipe string, with a piston connected to an expanding cone, a sealing ring, a split collet with an anchor, made with the possibility of interaction from the inside with an expanding cone, a ball valve with a seat, made in the form of a sleeve, which is connected to the barrel, calibrated shear element, characterized in that the split collet with an anchor located at the bottom, mounted on the bottom of the cylinder, and the barrel is made with the possibility of sealing axial displacement upward relative to the piston and is rigidly connected to the piston and expanding cone, and the radial bore of the barrel are located directly below the piston, while on the outer surface of the barrel with the possibility of axial displacement are sequentially from top to bottom the cone and the sealing ring with the inner conical surface interacting with the cone made with the possibility of interaction from above with a split collet, and below the sealing ring on the barrel fixed stop interacting with o-ring. 2. Гидромеханический пакер по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности уплотнительного кольца выполнены кольцевые выборки.

2. The hydromechanical packer according to claim 1, characterized in that ring samples are made on the outer surface of the sealing ring.