RU62155U1 - DEVICE FOR INSULATING AN INTERDIGINAL SPACE IN A WELL - Google Patents

Abstract

Предложение относится к нефтегазодобывающей отрасли, а именно к устройствам для изоляции межтрубного пространства в скважинах при закачке жидкости, газа или изоляционных растворов под давлением для повышения нефтеотдачи пластов и при ремонтно-изоляционных работах. Устройство для изоляции межтрубного пространства в скважине состоит из полого корпуса с рядом радиальных отверстий, манжеты, втулки-толкателя, жестко размещенной на полом корпусе с возможностью взаимодействия с манжетой, а также конуса, установленного на полом корпусе. Кроме того. на полом корпусе установлены плашки с плашкодержателем с возможностью выдвижения плашек в радиальном направлении при взаимодействии с конусом. Шлипсы, установленные в плашкодержателе с возможностью выдвижения в радиальном направлении, при этом внутренняя полость плашкодержателя сообщена с внутренней полостью полого корпуса рядом радиальных отверстий. Седло закреплено в полом корпусе посредством срезного элемента. Плашкодержатель соединен с полым корпусом с помощью срезных элементов. На нижнем конце жестко установлен упор-центратор. Манжета сверху и снизу оснащена размещенными на полом корпусе дополнительными уплотнительными элементами, твердость которых выше твердости манжеты. Предлагаемое устройство для изоляции межтрубного пространства в скважине имеет простую конструкцию, при этом посадка устройства в заданном интервале обсадной колонны происходит последовательно, поскольку сначала в обсадной колонне уплотняется манжета, а затем уплотняются дополнительные уплотнительные элементы, одновременно выполняющие роль опоры для манжеты, что повышает надежность посадки устройства. 1 ил. на 1 л.The proposal relates to the oil and gas industry, namely, devices for isolating the annular space in wells when injecting liquid, gas or insulating solutions under pressure to increase oil recovery and during repair and insulation works. A device for isolating the annular space in the well consists of a hollow body with a series of radial holes, a cuff, a push rod, rigidly placed on the hollow body with the possibility of interaction with the cuff, as well as a cone mounted on the hollow body. Besides. dies with a die holder are mounted on the hollow body with the possibility of extending the dies in the radial direction when interacting with the cone. Slips installed in the ram holder with the possibility of extension in the radial direction, while the inner cavity of the ram holder is in communication with the inner cavity of the hollow body near the radial holes. The saddle is fixed in the hollow body by means of a shear element. The die holder is connected to the hollow body using shear elements. A stop-centralizer is rigidly mounted on the lower end. The cuff on top and bottom is equipped with additional sealing elements placed on the hollow body, the hardness of which is higher than the cuff hardness. The proposed device for isolating the annular space in the well has a simple design, while the device is planted in a predetermined interval of the casing string, since the cuff is sealed in the casing and then additional sealing elements are sealed, which simultaneously serve as the support for the cuff, which increases the reliability of the fit devices. 1 ill. for 1 liter

Description

Предложение относится к нефтегазодобывающей отрасли, а именно к устройствам для изоляции межтрубного пространства в скважинах при закачке жидкости, газа или изоляционных растворов под давлением для повышения нефтеотдачи пластов и при ремонтно-изоляционных работах.The proposal relates to the oil and gas industry, namely, devices for isolating the annular space in wells when injecting liquid, gas or insulating solutions under pressure to increase oil recovery and during repair and insulation works.

Известно устройство (Каталог оборудования для эксплуатации газовых скважин. М. ЦИНТИХимкефтемаш 1982, стр.24-25). включающее полый корпус с радиальным отверстием, манжету, втулкутолкатель, размещенную на корпусе с возможностью взаимодействия с манжетой, конус, установленный на корпусе с возможностью осевого перемещения, цилиндр, соединенный с конусом, плашки с плашкодержателем, установленные на корпусе с возможностью выдвижения плашек в радиальном направлении при взаимодействии с конусом, храповик для фиксации втулки-толкателя относительно конуса и плашек с плашкодержателем, упорную гильзу, соединенную с корпусом над манжетой, и седло с шаром, помещенное в корпусе.A device is known (Catalog of equipment for the operation of gas wells. M. TSINTIKhimkeftemash 1982, pp. 24-25). including a hollow housing with a radial hole, a cuff, a pushrod placed on the housing with the ability to interact with the cuff, a cone mounted on the housing with the possibility of axial movement, a cylinder connected to the cone, rams with a ram holder mounted on the housing with the possibility of extending the rams in the radial direction when interacting with a cone, a ratchet for fixing the push rod with respect to the cone and rams with a ram holder, a thrust sleeve connected to the body above the cuff, and a seat with a ball eschennoe in the body.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

во-первых, сложность в изготовлении, высокая себестоимость, а главное недостаточно высокая надежность в работе из-за частого отказа основного узла устройства храповика, не обеспечивающего 100% жесткой фиксации втулки-толкателя относительно корпуса при установке устройства в скважине;firstly, the difficulty in manufacturing, high cost, and most importantly insufficiently high reliability due to the frequent failure of the main unit of the ratchet device, which does not provide 100% rigid fixation of the push rod relative to the housing when installing the device in the well;

во-вторых, устройство необходимо комплектовать гидравлическим якорем сверху для предотвращения перемещения устройства вверх при закачке жидкости, газа или изоляционного раствора под давлением в скважину.secondly, the device must be equipped with a hydraulic anchor from above to prevent the device from moving upward when injecting liquid, gas or insulating solution under pressure into the well.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для изоляции межтрубного пространства в скважине (патент RU №2247223, МПК 7 Е 21 В 33/12, опуб. в бюл. №6 от 27.02.2005 г.), включающее полый корпус с рядом радиальных отверстий,. манжету, втулку-толкатель, размещенную на корпусе с возможностью взаимодействия с манжетой, конус, установленный на корпусе, цилиндр, соединенный с конусом, плашки с плашкодержателем, установленные на корпусе с возможностью выдвижения плашек в радиальном направлении при взаимодействии с конусом, седло и срезные винты, при этом в плашкодержателе выполнены дополнительные сквозные радиальные отверстия, в которых установлены шлипсы с возможностью выдвижения в радиальном направлении, внутренняя полость плашкодержателя сообщена с внутренней полостью корпуса рядом The closest in technical essence is a device for isolating the annular space in the well (patent RU No. 2247223, IPC 7 E 21 B 33/12, published in Bulletin No. 6 of February 27, 2005), including a hollow body with a number of radial holes ,. a cuff, a pusher sleeve located on the housing with the possibility of interacting with the cuff, a cone mounted on the housing, a cylinder connected to the cone, dies with a die holder mounted on the housing with the possibility of extending the dies in the radial direction when interacting with the cone, seat and shear screws moreover, in the ram holder additional through radial holes are made, in which slips are mounted with the possibility of extension in the radial direction, the inner cavity of the ram holder is communicated with the inner her body cavity next

радиальных отверстий, во втулке толкателе выполнены сквозные радиальные отверстия, в которых установлены шлипсы с возможностью выдвижения в радиальном направлении, причем втулка-толкатель жестко закреплена на корпусе, а ее внутренняя полость сообщена с межтрубным пространством под манжетой.radial holes, in the sleeve of the pusher, through radial holes are made, in which slips are mounted with the possibility of extension in the radial direction, the sleeve-pusher is rigidly mounted on the housing, and its internal cavity is in communication with the annular space under the cuff.

Недостатком данного устройства являются:The disadvantage of this device are:

во-первых, сложность конструкции связанная с большим количеством узлов и деталей:firstly, the complexity of the design associated with a large number of nodes and parts:

во-вторых, возможна не герметичная посадка устройства в скважине, так как манжета при посадке сжимается при определенной нагрузке за счет веса (разгрузки) труб в зависимости от ее твердости, при этом при большом весе труб манжета может быть пережата, а при малом недостаточно плотно прижаться к стенкам обсадной колонны, в связи с чем снижается надежность посадки.secondly, a non-tight fit of the device in the well is possible, since the cuff during landing is compressed at a certain load due to the weight (unloading) of the pipes depending on its hardness, while with a large weight of the pipes the cuff can be pinched, and with a small weight it is not tight enough press against the walls of the casing, in connection with which the reliability of the landing is reduced.

Задачей полезной модели является снижение металлоемкости и повышении надежности посадки устройства в обсадной колонне скважины.The objective of the utility model is to reduce the metal consumption and increase the reliability of planting the device in the casing of the well.

Поставленная задача решается устройством для изоляции межтрубного пространства в скважине, включающим полый корпус с рядом радиальных отверстий, манжету, втулку-толкатель, жестко размещенную на полом корпусе с возможностью взаимодействия с манжетой, конус, установленный на полом корпусе, плашки с плашкодержателем, установленные на полом корпусе с возможностью выдвижения плашек в радиальном направлении при взаимодействии с конусом, шлипсы, установленные в плашкодержателе с возможностью выдвижения в радиальном направлении, при этом внутренняя полость плашкодержателя сообщена с внутренней полостью полого корпуса рядом радиальных отверстий, упор-центратор, седло и срезные винты.The problem is solved by a device for isolating the annular space in the well, including a hollow body with a number of radial holes, a cuff, a push rod rigidly placed on the hollow body with the ability to interact with the cuff, a cone mounted on the hollow body, dies with a die holder mounted on the floor the case with the possibility of extending the dies in the radial direction when interacting with the cone, slips installed in the die holder with the possibility of extending in the radial direction, while the morning cavity of the die holder is in communication with the internal cavity of the hollow body by a series of radial holes, an emphasis-centralizer, a saddle and shear screws.

Новым является то, что манжета сверху и снизу оснащена, размещенными на полом корпусе, дополнительными уплотнительными элементами, твердость которых выше твердости манжеты.What is new is that the cuff on top and bottom is equipped with additional sealing elements placed on the hollow body, whose hardness is higher than the cuff hardness.

На фигуре изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе перед установкой в скважине.The figure shows the proposed device in longitudinal section before installation in the well.

Устройство для изоляции межтрубного пространства в скважине состоит из полого корпуса 1 с рядом радиальных отверстий 2, манжеты 3, втулки-толкателя 4, жестко размещенной на полом корпусе 1 с возможностью взаимодействия с манжетой 3, а также конуса 5, установленного на полом корпусе 1. Кроме того, на полом корпусе установлены плашки 6 с плашкодержателем 7 с возможностью выдвижения плашек 6 в радиальном направлении при взаимодействии с конусом 5.A device for isolating the annular space in the well consists of a hollow body 1 with a number of radial holes 2, a sleeve 3, a push rod 4, rigidly placed on the hollow body 1 with the possibility of interaction with the sleeve 3, as well as a cone 5 mounted on the hollow body 1. In addition, on the hollow body, there are dies 6 with a die holder 7 with the possibility of extending the dies 6 in the radial direction when interacting with the cone 5.

Шлипсы 8, установленные в плашкодержателе 7 с возможностью выдвижения в радиальном направлении, при этом внутренняя полость 9 плашкодержателя 7 сообщена с внутренней полостью 10 полого корпуса 1 рядом радиальных отверстий 2.Slips 8 installed in the ram holder 7 can be extended in the radial direction, while the inner cavity 9 of the ram holder 7 is in communication with the inner cavity 10 of the hollow body 1 by a number of radial holes 2.

Седло 11 закреплено в полом корпусе 1 посредством срезного элемента 12. Плашкодержатель 7 соединен с полым корпусом 1 с помощью срезных элементов 13. На нижнем конце жестко установлен упор-центратор 14.The saddle 11 is fixed in the hollow body 1 by means of a shear element 12. The ram holder 7 is connected to the hollow body 1 by means of shear elements 13. A stop-centralizer 14 is rigidly mounted on the lower end.

Манжета 3 сверху и снизу оснащена размещенными на полом корпусе 1, дополнительными уплотнительными элементами 15 и 16 соответственно, твердость которых выше твердости манжеты 3.The cuff 3 above and below is equipped with additional sealing elements 15 and 16, placed on the hollow body 1, respectively, whose hardness is higher than the hardness of the cuff 3.

Несанкционированные перетоки жидкости в процессе работы устройства исключаются уплотнительными элементами 17, 18 и 19.Unauthorized fluid flows during the operation of the device are excluded by the sealing elements 17, 18 and 19.

Устройство для изоляции межтрубного пространства в скважине работает следующим образом.A device for isolating the annular space in the well works as follows.

Устройство посредством муфты 20 присоединяют к колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 21 и спускают в обсадную колонну 22.The device through the coupling 20 is connected to the tubing string 21 and lowered into the casing 22.

После спуска устройства на колонне НКТ 21 в обсадную колонну 22, с устья скважины в НКТ 21 бросают шар 23 на седло 11 и создают избыточное давление во внутренней полости 10 полого корпуса 1, которое через ряд радиальных отверстий 2 корпуса 1 передается на шлипсы 8, выдвигая их до упора в обсадную колонну 22. Величина создаваемого избыточного давления достаточна для заякоревания плашкодержателя 7 шлипсами 8 в обсадной колонне 22 и заведомо меньше давления среза винтов 12, удерживающих седло 13 с шаром 23. Не сбрасывая избыточного давления в НКТ 18 разгружают часть их веса на плашкодержатель 8, предварительно срезав винты 13. Конус 5 раздвигает плашки 6 и прижимает их к обсадной колонне 22, на которую фактически передается вся величина разгруженной части веса НКТ 21, при этом происходит увеличение осевой нагрузки на манжету 3, и при достижении определенной нагрузки, манжета 3 в следствии того, что ее твердость меньше твердости дополнительных уплотнительных элементов 15 и 16 принимает форму цилиндра, радиально расширяясь наружу и уплотняясь в обсадной колонне 22 по всей своей высоте, при этом втулка-толкатель 4 с полым корпусом 1, а также с сжимающимися дополнительными уплотнительными элементами 15 и 16 опускаются вниз, относительно находящихся в неподвижном состоянии остальных деталей устройства.After lowering the device on the tubing string 21 to the casing 22, from the wellhead into the tubing 21 throw a ball 23 onto the seat 11 and create excess pressure in the internal cavity 10 of the hollow body 1, which is transmitted through the series of radial holes 2 of the housing 1 to the slips 8, pushing them all the way to the casing 22. The amount of excess pressure created is sufficient to anchor the ram holder 7 with slots 8 in the casing 22 and is obviously less than the shear pressure of the screws 12 holding the seat 13 with the ball 23. I unload the overpressure in the tubing 18 part of their weight on the die holder 8, having previously cut off the screws 13. The cone 5 pushes the dies 6 and presses them to the casing 22, to which the entire unloaded part of the weight of the tubing 21 is actually transferred, while the axial load on the sleeve 3 is increased, and when a certain load, the cuff 3 due to the fact that its hardness is less than the hardness of the additional sealing elements 15 and 16 takes the form of a cylinder, radially expanding outward and compacting in the casing 22 over its entire height, while the sleeve the tuner 4 with a hollow body 1, as well as with compressible additional sealing elements 15 and 16 are lowered relative to the rest of the device parts that are stationary.

Колонну НКТ 19 полностью разгружают на устройство, при этом увеличиваются в диаметре уже дополнительные уплотнительные элементы 15 и 16 благодаря воздействию на них, соответственно нижнего торца втулки-толкателя 4 и верхнего торца конуса 5.The tubing string 19 is completely unloaded onto the device, while additional sealing elements 15 and 16 are already increasing in diameter due to the impact on them, respectively, of the lower end of the push rod 4 and the upper end of the cone 5.

Благодаря специальной форме по площади контакта дополнительных уплотнительных элементов 15 и 16 с манжетой 3, дополнительные уплотнительные элементы 15 и 16 принимают формы конусов, утолщенных к манжете, поэтому дополнительные уплотнительные элементы 15 и 16, расположенные соответственно выше и ниже манжеты 3 выполняют функции опорных механизмов, предотвращающих сдвиг манжеты 3. По окончании разгрузки колонны НКТ 21 на устройство дополнительные уплотнительные элементы 15 и 16, также принимают форму цилиндров, расширяясь радиально наружу, и продолжают удерживать манжету 3, герметично прижимая ее к стенкам обсадной колонны 22.Due to the special shape in terms of the contact area of the additional sealing elements 15 and 16 with the cuff 3, the additional sealing elements 15 and 16 take the form of cones thickened to the cuff, therefore, the additional sealing elements 15 and 16 located respectively above and below the cuff 3 serve as supporting mechanisms, preventing cuff shift 3. Upon completion of unloading the tubing string 21 to the device, additional sealing elements 15 and 16 also take the form of cylinders, expanding radially outward, and lzhayut hold collar 3 sealingly pressing it against the walls of the casing 22.

Нагрузка, при которой происходит посадка устройства (герметичное прижатие манжеты 3 и дополнительных 15 и 16 уплотнительных элементов к стенкам обсадной колонны 22) зависит от твердости дополнительных уплотнительных элементов 15 и 16, которая подбирается исходя из ожидаемой нагрузки и от веса колонны НКТ 21 при ее разгрузке.The load at which the device is seated (tightly pressing the cuff 3 and additional 15 and 16 sealing elements to the walls of the casing 22) depends on the hardness of the additional sealing elements 15 and 16, which is selected based on the expected load and the weight of the tubing string 21 when unloading .

Далее повышают избыточное давление в НКТ 21 до среза винтов 12, при этом седло 11 с шаром 23 падает на забой скважины.Next, increase the overpressure in the tubing 21 to the cutoff of the screws 12, while the saddle 11 with the ball 23 falls on the bottom of the well.

Устройство установлено и может быть использовано по своему назначению для изоляции межтрубного пространства между НКТ 21 и обсадной колонной 22 при проведении различных технологических операций в скважине по повышению нефтеотдачи пластов и ремонтно-изоляционных работах.The device is installed and can be used for its intended purpose to isolate the annulus between the tubing 21 and the casing 22 during various technological operations in the well to increase oil recovery and repair and insulation works.

Предлагаемое устройство для изоляции межтрубного пространства в скважине имеет простую конструкцию, при этом посадка устройства в заданном интервале обсадной колонны происходит последовательно, поскольку сначала в обсадной колонне уплотняется манжета, а затем уплотняются дополнительные уплотнительные элементы, одновременно выполняющие роль опоры для манжеты, что повышает надежность посадки устройства.The proposed device for isolating the annular space in the well has a simple design, while the device is planted in a predetermined interval of the casing string, since the cuff is sealed in the casing and then additional sealing elements are sealed, which simultaneously serve as the support for the cuff, which increases the reliability of the fit devices.

Claims (1)

Устройство для изоляции межтрубного пространства в скважине, включающее полый корпус с рядом радиальных отверстий, манжету, втулку-толкатель, жестко размещенную на полом корпусе с возможностью взаимодействия с манжетой, конус, установленный на полом корпусе, плашки с плашкодержателем, установленные на полом корпусе с возможностью выдвижения плашек в радиальном направлении при взаимодействии с конусом, шлипсы установленные в плашкодержателе с возможностью выдвижения в радиальном направлении, при этом внутренняя полость плашкодержателя сообщена с внутренней полостью полого корпуса рядом радиальных отверстий, упор-центратор, седло и срезные винты, отличающееся тем, что манжета сверху и снизу оснащена, размещенными на полом корпусе, дополнительными уплотнительными элементами, твердость которых выше твердости манжеты.

Device for isolating the annular space in the well, including a hollow body with a number of radial holes, a cuff, a push rod, rigidly placed on the hollow body with the possibility of interaction with the cuff, a cone mounted on the hollow body, dies with a die holder mounted on the hollow body with the possibility the extension of the dies in the radial direction when interacting with the cone, the slips installed in the die holder with the possibility of extension in the radial direction, while the internal cavity of the die holder For communicating with the internal cavity of the hollow body by a series of radial holes, an emphasis centralizer, a saddle and shear screws, characterized in that the cuff is equipped with additional sealing elements placed on the hollow body on the hollow body and whose hardness is higher than the cuff hardness.