CS196196B1

CS196196B1 - Hydraulic lock of the packer

Info

Publication number: CS196196B1
Application number: CS453978A
Authority: CS
Inventors: Jan Bartusek
Original assignee: Jan Bartusek
Priority date: 1978-07-07
Filing date: 1978-07-07
Publication date: 1980-03-31

Description

Předmětem vynálezu je hydraulický zámek pakru, jehož součástí je duté válcové těleso s tlakovou komorou, přes kterou prochází centrální trubka spojená s pakrem, na níž je uspořádán uvnitř tlakové komory píst se zpětným ventilem. Je vhodný zejména pro stabilizaci pakru hlubinného testeru.The object of the invention is a hydraulic packer lock comprising a hollow cylindrical body with a pressure chamber, through which a central pipe connected to the packer passes, on which a piston with a non-return valve is arranged inside the pressure chamber. It is especially suitable for stabilization of the deep tester packer.

Vydatnost přítoku ložiskových kapalin do hlubinného vrtu, jejich teplota a tlak se zjištují pomocí hlubinných testerů, jejichž součástí je zpravidla pakr, určený k izolaci pásma přítoku. Tester s pakrem se zapouštějí do vrtu na koloně vrtných trub. Součástí pakru je elastický těsnicí prstenec, uložený mezi teleskopicky spojenými součástmi .The rate of flow of the bearing fluids into the borehole, their temperature and pressure are determined by means of deep testers, which usually include a packer, intended to isolate the inflow zone. The packer tester is embedded in a borehole on a drill pipe column. The packer includes an elastic sealing ring disposed between the telescopically coupled components.

Když kolona vrtných trub se opře patou o čelbu hlubinného vrtu, elastický těsnicí prstenec se hmotností kolony vrtných trub deformuje, dosedne na stěny vrtu a utěsní jej. Aby utěsnění vrtu, izolace pásma přítoku ložiskové kapaliny, setrvalo i při následné manipulaci s kolonou vrtných trub při jejím nadlehčení, fixuje se pakr v těsnicí poloze zámkem.When the borehole column is supported by a heel against the borehole face, the elastic sealing ring deforms with the weight of the borehole column, sits on the borehole walls and seals it. In order to seal the borehole, isolation of the bearing fluid inlet zone, even during subsequent handling of the drill pipe column when it is lifted, the packer is fixed in the sealing position by a lock.

Je známý hydraulický zámek pakru, který sestává z dutého válcového tělesa, ve kterém je vytvořena tlaková komora, a z centrální, trubky, která prochází tlakovou komorou, na níž je uspořádán uvnitř tlakové komory píst. V telese komory jsou tangenciálně uloženy dva ventily. Prvý ventil je zpětný, druhý diferenciální. Pří usazování pakru, kdy na pakr je vyvozován přítlak kolonou vrtných trub, proudí kapalina vyplňující tlakovou komoru z prostoru pod pístem do prostoru nad pístem přes zpětný ventil.A hydraulic packer lock is known which consists of a hollow cylindrical body in which a pressure chamber is formed and a central tube which passes through a pressure chamber on which a piston is arranged inside the pressure chamber. Two valves are tangentially mounted in the chamber body. The first valve is a non-return valve, the second is a differential valve. In the deposition of the packer, when the packer is exerted down pressure by the drill pipe column, the liquid filling the pressure chamber flows from the space below the piston to the space above the piston through a check valve.

V mezní poloze je pakr fixován, nebot zpětný pohyb znemožňuje zpětný ventil. Diferenciální ventil je přitom uzavřený, nebot uvnitř kolony vrtných trub a uvnitř testeru je menší tlak než vně kolony, v mezikruží vrtu, kde působí hydrostatický tlak výplachové kapaliny. Otevřením vyrovnávacího ventilu, ovládaného kolonou vrtných trub, se tlaky vyrovnají a otevře se i diferenciální ventil. Kapalina vyplňující tlakovou komoru proudí přes diferenciální ventil z prostoru pod pístem do prostoru nad pístem a pakr se uvolňuje.In the limit position, the packer is fixed because the non-return valve prevents the check valve. The differential valve is closed because there is less pressure inside the borehole column and inside the tester than outside the column, in the annular hole of the borehole where the hydrostatic pressure of the irrigation liquid is applied. By opening the balancing valve controlled by the drill pipe column, the pressures are equalized and the differential valve is opened. The fluid filling the pressure chamber flows through the differential valve from the space below the piston to the space above the piston and the packer is released.

Nevýhodou tohoto známého hydraulického zámku pakru je relativně velký průměr, způsobený tangenciálním uložením dvou ventilů v tělese tlakové komory. Není proto použitelný v maloprůměrových vrtech, hloubených např, při geologickém průzkumu na uhlí ve zvodnělých oblastech nebo při hydrogeologickém průzkumu.The disadvantage of this known hydraulic packer lock is the relatively large diameter caused by the tangential mounting of the two valves in the body of the pressure chamber. It is therefore not applicable in small-diameter boreholes, excavated eg in geological exploration for coal in aquifers or in hydrogeological exploration.

Je také známý hydraulický zámek pakru, v jehož relativně maloprůměrovém pístu je uložen paralelně s pístnici pouze zpětný ventil. Zpětný tok kapalíny v tlakové komoře, nutný pro uvolnění pakru, je umožněn pomocí trubkového šoupátka, umístěného nad tlakovou komorou a spojeného s ní podélnými kanálky, vytvořenými ve stěnách tělesa zámku. Trubkové šoupátko je ovládáno kleštinovým výtažníkem a tlačnou pružinou.There is also known a hydraulic packer lock in which a relatively small diameter piston has only a non-return valve mounted parallel to the piston rod. The backflow of the liquid in the pressure chamber necessary to release the packer is enabled by a tubular slide located above the pressure chamber and connected thereto by longitudinal channels formed in the walls of the lock body. The pipe gate valve is controlled by a collet puller and a compression spring.

Nevýhody druhého známého typu hydraulického zámku pakru jsou obdobné jako u prvého typu. 1 když píst je relativně malého průmě ru, celkový průměr zámku je důsledkem podélných kanálků velký. Kromě toho je tlačná pružina trubkového šoupátka obtékána ložis196196 kovou a výplachovou kapalinou, takže je obtížné zabránit usazování nečistot v úložném prostoru pružiny a zadírání šoupátka.The disadvantages of the second known type of hydraulic packer lock are similar to those of the first type. Although the piston is of relatively small diameter, the overall diameter of the lock is large due to the longitudinal channels. In addition, the compression spring of the tubular spool is bypassed by the bearing and flushing fluid, making it difficult to prevent dirt from settling in the spring receptacle and seizing the spool.

Uvedené nevýhody odstraňuje hydraulický zámek pakru, jehož součástí je duté válcové těleso s tlakovou komorou, přes kterou prochází centrální trubka, na níž je uspořádán uvnitř tlakové komory píst se zpětným ventilem, hydraulický zámek podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že pod pístem i nad ním jsou v centrální trubce upraveny průtokové otvory a uvnitř centrální trubky je uloženo v rozmezí tlakové komory trubkové šoupátko s trnem vyčnívajícím z centrální trubky a opatřeným zářezy pro kleštinový výtažník upevněný na teleskopickém spojníku, uspořádaném nad dutým válcovým tělesem.These drawbacks are overcome by a hydraulic packer lock comprising a hollow cylindrical body with a pressure chamber through which a central tube passes on which a piston with a non-return valve is arranged inside the pressure chamber. The hydraulic lock according to the invention consists in the fact that Above it, flow holes are provided in the central tube and inside the central tube is located within the pressure chamber a tubular slide with a mandrel protruding from the central tube and provided with notches for a collet lift mounted on a telescopic link arranged above the hollow cylindrical body.

Výhodou hydraulického zámku pakru podle vynálezu je především konstrukční štíhlost, umožňující využití zámku u maloprůměrových testeru, zapouštěných do maloprůměrových hlubinných vrtů. V hydrogeologii, v geologickém průzkumu na uhlí, rudy a všude, kde se uplatňují malnpruměrové vrty, je možné používat stejne účinných těsnicích a testerovacích zařízení, jakých se dosud užívá v průzkumu na ropu a zemní plyn. Další výhodou hydraulického zámku podle vynálezu je jeho funkční spolehlivost. V uzavřené poloze je Šoupátko udržováno vlastní hmotností a třením, Lak že odpadá tlačná pružina, užívaná u dosud známých typů hydraulických zámků, která je příčinou poruch.The advantage of the hydraulic packer lock according to the invention is first of all the structural slenderness, enabling the lock to be used in small diameter testers embedded in small diameter deep wells. In hydrogeology, geological exploration for coal, ores, and wherever small-diameter drilling is applied, the same efficient sealing and testering devices as hitherto used in oil and gas exploration can be used. Another advantage of the hydraulic lock according to the invention is its functional reliability. In the closed position, the slider is maintained by its own weight and friction, so that the compression spring used in hitherto known types of hydraulic locks, which causes the failures, is eliminated.

Příklad konkrétního provedení hydraulického zámku pakru podle vynálezu je znázorněn na přiloženém výkresu, kde na obr. 1, a 3 je hydraulický zámek s pakre.m v podélném řezu, přitom na obr, I je znázorněn v poloze před usazením pakru, na obr. 2 v usazené poloze a na obr. 3 v poloze při uvolňování pakru.An example of a specific embodiment of a hydraulic packer lock according to the invention is shown in the attached drawing, in which Fig. 1 and 3 is a longitudinal section of the hydraulic packer with the packer. 3 in the packer release position.

Hydraulický zámek podle vynálezu je určen k fixování pakru JI3 v hlubinném vrtu 18. Sestává z dutého válcového tělesa cenrální trubky 2_ a trubkového šoupátka 4_. .The hydraulic lock according to the invention is intended to fix the packer 13 in a well bore 18. It consists of a hollow cylindrical body of the central tube 2 and a pipe slide 4. .

V dutém válcovém tělese J_ je vytvořena tlaková komora 1Q vyplněná olejem, přes kterou prochází centrální trubka 2_, spojená s dutou tyčí 15 pakru J_3. Na centrální trubce 2_ je uspořádán uvnitř tlakové komory 1 0 píst 6., ve kterém je umístěn zpětný ventil 3_. Pod pístem a nad ním jsou v centrální trubce 2 upraveny průtokové otvory 7_.In the hollow cylindrical body 11 an oil-filled pressure chamber 10 is formed, through which a central tube 2 is connected, connected to the hollow rod 15 of the packer 13. A piston 6 is arranged on the central tube 2 inside the pressure chamber 10, in which the check valve 3 is located. Below and above the piston, flow holes 7 are provided in the central tube 2.

Uvnitř centrální trubky 2_ je uloženo v rozmezí tlakové komory 10 trubkové Šoupátko které je opatřeno trnem 8^, vyčnívajícím z centrální trubky 2_. V trnu 8 jsou zářezy 9_ pro kleštinový výtažník 5_ upevněný na teleskopickém spojníku 11 nad dutým válcovým tělesem 1. V úrovni teleskopického spojPŘEDMĚT VInside the central tube 2 is located within the pressure chamber 10 a tubular slide which is provided with a mandrel 8 projecting from the central tube 2. In the mandrel 8, the notches 9 for the collet 5 are mounted on the telescopic link 11 above the hollow cylindrical body 1. At the level of the telescopic link.

Hydraulický zámek pakru, jehož součástí je duté válcové těleso s tlakovou komorou, přes kterou prochází centrální trubka spojená s pakrem, na níž je uspořádán uvnitř tlakové komory píst se zpětným ventilem, vyznačený tím, že pod pístem /6/ i nad ním jsou v centrální trubce /2/ upraveny průtoníku 11 jsou upraveny výtokové otvory 19.A hydraulic packer lock comprising a hollow cylindrical body with a pressure chamber, through which a central pipe connected to the packer passes, on which a piston with a non-return valve is arranged inside the pressure chamber, characterized in that The outflow openings 19 are provided in the tube (2).

Těsnicí prstenec 1 4 pakru 13 je uloTen na jeho duté tyči 15, mezi sedlem 20 a Čelem 12. Pod pakrem 13 je upevně filtr 1 6 s patou 17 .The sealing ring 14 of the packer 13 is mounted on its hollow rod 15, between the seat 20 and the face 12. Under the packer 13, a filter 16 with a foot 17 is fastened.

Pakr 13 je zapouštěn do hlubinného vrtu 18, viz obr. 1, na koloně vrtných trub na obr. nezakreslených. Přes filtr 16 proudí centrální trubkou 2, trubkovým Šoupátkem 4 a výtokovými otvory 19 vrtný výplach, nacházející, se v hlubinném vrtu 1 8. Trubkové šoupátko 4_ vlastní hmotností a třením zůstává v poloze zasunuté a zabraňuje průtoku oleje v tlakové komoře 10 z jedné strany pístu 6^ na druhou přes průtokové otvory 7. Když pata 17 filtru 16 dosedne na čelbu hlubinného vrtu 18, sedlo 20 pakru 13, jeho dutá tyč J_5 a centrální trubka 2_ s pístem 6 vytvoří operu, viz obr. 2. Na duté válcové těleso £ se přenáší zatížení kolony vrtných trub, na obr. nezakreslených, olej v tlakové komoře 10 protéká přes zpětný ventil 3_ z prostoru nad pístem 6 pod něj a duté válcové těleso J_ se posilňuje po duté tyči £5, a po centrální trubce 2 směrem k pakru 13. Celo 1 2_ dutého válcového tělesa J_ tlačí na těsnicí prstenec 14, který se deformuje,^xdolehne na stěny~hlubinného vrtu 18 a utěsní jej. Se zpožděním se posouvá kleštinový výtažník 5,až se zaklesne do zářezů 9_ trnu 8 trubkového šoupátka 4_.The packer 13 is embedded in a borehole 18 (see FIG. 1) on a drill pipe column not shown in FIG. A borehole located in the borehole 18 flows through the filter 16 through the central pipe 2, the spool 4 and the outflow openings 19. When the foot 17 of the filter 16 abuts the face of the borehole 18, the packer seat 20, its hollow rod 15 and the central tube 2 with the piston 6 form an abutment, see Fig. 2. the load of the drill pipe column (not shown) is transmitted, the oil in the pressure chamber 10 flows through the non-return valve 3 from the space above the piston 6 and the hollow cylindrical body 1 is reinforced along the hollow rod 5 and the central tube 2 towards the packer 13. The whole 12 of the hollow cylindrical body 11 presses against the sealing ring 14, which is deformed, ^x abuts against the walls of the borehole 18 and seals it. With a delay, the collet pusher 5 is advanced until it engages in the notches 9 of the mandrel 8 of the spool 4.

Teleskopický spojník 11 současně uzavře výtokové otvory 19. V mezní poloze je pakr 13 fixován, nebot zpětnému pohybu brání píst 6^ a olej v tlakové komoře 10.At the same time, the telescopic link 11 closes the outflow openings 19. In the limit position, the packer 13 is fixed because the piston 6 and the oil in the pressure chamber 10 prevent backward movement.

Je-li pakr 13 součástí hlubinného testeru, na výkresu nezakresleného, proudí ložisková kapalina přes filtr 16 centrální trubkou 2_ a trubkovým šoupátkem £ do tohoto testeru. Po skončení odběru se povytáhne kolona vrtných trub, na výkresu nezakreslená, z hlubinného vrtu 1 8. Zatímco pakr 13 zůstává v těsnicí poloze nehybný, viz obr. 3, vysouvá se zpočátku teleskopický spojník 11 a s ním pomocí kleštinového výtažníku _5 i trubkové šoupátko 4. Až se přes průtokové otvory propojí prostor nad pístem 6^ v tlakové komoře 10 s prostorem pod ním, povytahuje se z hlubinného vrtu 18 i duté válcové těleso nebot olej v tlakové komoře 10 obtéká píst 6^ průtokovými otvory 7_. čelo 12 dutého válcového tělesa J_ se odlehčuje a těsnicí prstenec 14 vlivem své elastičnosti zaujme výchozí polohu.If the packer 13 is part of a deep tester, not shown in the drawing, the bearing fluid flows through the filter 16 through the central tube 2 and the pipe slide 6 into the tester. Upon completion of the sampling, the drill pipe column, not shown in the drawing, is extracted from the borehole 18. While the packer 13 remains stationary in the sealing position, see FIG. When the space above the piston 6 in the pressure chamber 10 is connected through the flow openings with the space below it, the hollow cylindrical body 18 also extends from the borehole 18 because the oil in the pressure chamber 10 flows around the piston 6 through the flow openings 7. the face 12 of the hollow cylindrical body 11 is unloaded and the sealing ring 14 assumes its initial position due to its elasticity.

Claims

The hydraulic lock according to the invention is used in particular for deep testers, where it is advantageous to mount the collet lift 5 on a telescopic equalization valve, not shown in the drawing.

The openings (7) and inside the central tube (2) are housed in the pressure chamber range (10) with a spool (4) with a mandrel (8) protruding from the central tube (2) and provided with notches (9) for the collet ladles / 5 / _r mounted on a telescopic connecting member / 11 / arranged above the cylindrical body / 1 /.