RU143019U1

RU143019U1 - PACKER

Info

Publication number: RU143019U1
Application number: RU2014104061/03U
Authority: RU
Inventors: Нигаматьян Хамитович Хамитьянов; Габдрашит Султанович Абдрахманов; Фарит Фоатович Ахмадишин; Сергей Леонидович Багнюк; Виталий Евгеньевич Пронин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2014-07-10

Abstract

Пакер, содержащий полый ствол, установленные на стволе уплотнительные элементы с упорами и промежуточным упором, размещенный под ними якорный узел, включающий корпус с конусом с пазами и установленными в них плашками, связанными шарнирно с помощью регулируемых тяг с поршнем гидроцилиндра, который выполнен подпружиненным вниз относительно гидроцилиндра - в транспортное положение, полость которого сообщена с полостью ствола через радиальный канал, и раздвижной штуцер, установленный на нижнем конце полого штока, отличающийся тем, что полость гидроцилиндра соединена промывочными каналами с полостью ниже ствола, но выше раздвижного штуцера для исключения засорения полости гидроцилиндра скважинным шламом.A packer comprising a hollow barrel, sealing elements mounted on the barrel with stops and an intermediate stop, an anchor assembly located under them, including a housing with a cone with grooves and dies installed in them, pivotally connected by adjustable rods to the hydraulic cylinder piston, which is spring loaded downwardly hydraulic cylinder - in the transport position, the cavity of which is connected with the cavity of the barrel through a radial channel, and a sliding fitting installed on the lower end of the hollow rod, characterized in that The hydraulic cylinder is connected by flushing channels with a cavity below the barrel, but above the sliding fitting to prevent clogging of the hydraulic cylinder cavity with borehole sludge.

Description

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для разобщения затрубного пространства, изоляции пластов и исследования скважин при бурении.The proposal relates to the oil and gas industry and is intended to isolate the annulus, isolate formations and study wells while drilling.

Известен пакер (патент на полезную модель RU №115818, E21B 33/12, опубл. 10.05.2012, бюл. №13), содержащий полый ствол с радиальным каналом и переводником, установленные на стволе уплотнительные элементы с упорами, размещенный под ним якорный узел, включающий корпус с конусом с пазами и установленными в них плашками, связанными тягами с поршнем гидроцилиндра, полость которого сообщена с полостью ствола через радиальный канал и раздвижной штуцер, установленный на нижнем конце полого ствола и охваченный кожухом, причем раздвижной штуцер выполнен в виде элементов, ствол снизу снабжен радиальными выступами под элементы штуцера, а кожух изнутри - втулкой с внутренним конусом, расширяющимся сверху вниз, при этом элементы штуцера выполнены с возможностью перемещения вдоль и вниз по конусу и по выступам ствола с радиальным расширением при перемещении ствола вниз относительно конуса, причем при максимальном смещении вниз ствола относительно конуса элементы штуцера расположены так, что диаметр, образованный вписанной в них окружностью, не менее внутреннего диаметра ствола пакера.Known packer (patent for utility model RU No. 115818, E21B 33/12, publ. 05/10/2012, bull. No. 13), containing a hollow barrel with a radial channel and a sub, mounted on the barrel sealing elements with stops, an anchor assembly placed under it comprising a housing with a cone with grooves and dies installed in them, connected by rods to the piston of the hydraulic cylinder, the cavity of which is connected to the barrel cavity through a radial channel and a sliding fitting mounted on the lower end of the hollow barrel and covered by a casing, the sliding fitting being made in the form of an electric cops, the bottom of the barrel is equipped with radial protrusions for the fitting elements, and the inside of the casing is a sleeve with an inner cone expanding from top to bottom, while the fitting elements are made to move along and down the cone and along the protrusions of the barrel with radial expansion when moving the barrel down relative to the cone moreover, with a maximum displacement down the barrel relative to the cone, the fitting elements are arranged so that the diameter formed by the circle inscribed in them is not less than the inner diameter of the packer barrel.

Недостатком данного устройства является возможность закупорки полости гидроцилиндра скважинным шламом (или наполнителем тампонажных смесей) через радиальный канал полого ствола, так как поршень при движении вверх создает разрежение в полости гидроцилиндра, что может привести к заклиниванию поршня и созданию аварийной ситуации при распакеровке в скважине.The disadvantage of this device is the possibility of blocking the cavity of the hydraulic cylinder with borehole sludge (or filler of grouting mixtures) through the radial channel of the hollow barrel, since the piston, when moving upward, creates a vacuum in the hydraulic cylinder cavity, which can lead to jamming of the piston and an emergency situation when unpacking in the well.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пакер (патент RU №2459928, E21B 33/1295, опубл. 27.08.2012, бюл. №24), содержащий полый ствол, установленные на стволе уплотнительные элементы с упорами и промежуточным упором, размещенный под ними якорный узел, включающий корпус с конусом с пазами и установленными в них плашками, связанными тягами с поршнем гидроцилиндра, полость которого сообщена с полостью ствола через радиальный канал и раздвижной штуцер, установленный на нижнем конце полого штока, причем поршень выполнен подпружиненным вниз относительно гидроцилиндра - в транспортное положение, а тяги выполнены сборными, состоящими из верхней, соединенной шарнирно с плашками, и нижней, соединенной при помощи сферического соединения с поршнем, частей, которые соединены между собой при помощи резьбового соединения, регулирующего длину тяги, причем уплотнительные элементы на наружной поверхности, прилегающей к упорам, снабжены фасками, количество уплотнительных элементов больше двух, и между уплотнительными элементами размещены дополнительные промежуточные упоры, а под уплотнительными элементами установлена подвижная втулка, жестко соединенная с соответствующим промежуточным упором.The closest in technical essence and the achieved result is a packer (patent RU No. 2459928, E21B 33/1295, publ. 08/27/2012, bull. No. 24), containing a hollow barrel, sealing elements mounted on the barrel with stops and an intermediate stop, placed under them an anchor assembly, comprising a housing with a cone with grooves and dies installed in them, connected by rods to the piston of the hydraulic cylinder, the cavity of which is connected with the cavity of the barrel through a radial channel and a sliding fitting mounted on the lower end of the hollow rod, the piston being made according to spring-loaded downward relative to the hydraulic cylinder to the transport position, and the rods are prefabricated, consisting of the upper, pivotally connected to the dies, and the lower, connected by means of a spherical connection to the piston, parts that are interconnected by means of a threaded connection that regulates the length of the rod, the sealing elements on the outer surface adjacent to the stops are chamfered, the number of sealing elements is more than two, and additional intermediate e stops, and under the sealing elements installed sliding sleeve rigidly connected to the respective intermediate stop.

Недостатком данного устройства, как и предыдущего, является высокая вероятность закупорки полости гидроцилиндра скважинным шламом (или наполнителем тампонажных смесей) через радиальный канал полого ствола с последующим заклиниванием поршня и созданием аварийной ситуации при распакеровке в скважине.The disadvantage of this device, as well as the previous one, is the high probability of clogging of the hydraulic cylinder cavity with borehole sludge (or filler of grouting mixtures) through the radial channel of the hollow barrel, followed by jamming of the piston and an emergency situation when unpacking in the well.

Техническими задачами предлагаемого пакера являются повышение надежности и снижение аварийности за счет конструктивных решений, позволяющих осуществлять промывку полости гидроцилиндра от скважинного шлама при работе пакера для исключения заклинивания поршня в гидрокамере.The technical tasks of the proposed packer are to increase reliability and reduce accident rate due to design solutions that allow flushing of the hydraulic cylinder cavity from the borehole sludge during the operation of the packer to prevent piston jamming in the hydraulic chamber.

Технические задачи решаются пакером, содержащим полый ствол, установленные на стволе уплотнительные элементы с упорами и промежуточным упором, размещенный под ними якорный узел, включающий корпус с конусом с пазами и установленными в них плашками, связанными шарнирно с помощью регулируемых тяг с поршнем гидроцилиндра, который выполнен подпружиненным вниз относительно гидроцилиндра - в транспортное положение, полость которого сообщена с полостью ствола через радиальный канал, и раздвижной штуцер, установленный на нижнем конце полого штока.Technical problems are solved by a packer containing a hollow barrel, sealing elements installed on the barrel with stops and an intermediate stop, an anchor unit placed under them, including a body with a cone with grooves and dies installed in them, articulated by means of adjustable rods with a hydraulic cylinder piston, which is made spring-loaded downward relative to the hydraulic cylinder - into the transport position, the cavity of which is connected with the cavity of the barrel through a radial channel, and a sliding fitting mounted on the lower end of the hollow time.

Новым является то, что полость гидроцилиндра соединена промывочными каналами с полостью ниже ствола, но выше раздвижного штуцера для исключения засорения полости гидроцилиндра скважинным шламом.What is new is that the cavity of the hydraulic cylinder is connected by flushing channels to the cavity below the barrel, but above the sliding fitting to prevent clogging of the hydraulic cylinder cavity with borehole sludge.

На фиг. 1 изображен пакер (частично в разрезе) в транспортном положении, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 (увеличено).In FIG. 1 shows a packer (partially in section) in a transport position, in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1 (increased).

Пакер (фиг. 1) содержит ствол 1 с внутренней полостью в виде центрального проходного канала 2, установленные на стволе 1 эластичные уплотнительные элементы 3 с упорами 4, под которыми размещен якорный узел 5, включающий корпус 6 с конусом 7 с пазами 8 и установленными в них плашками 9. Плашки 9 связаны регулируемыми (благодаря резьбе 10 и шарнирам 11) тягами 12 с поршнем 13, который для фиксации его в транспортном положении подпружинен вниз относительно гидроцилиндра 14 пружиной 15. Полость 16 гидроцилиндра 14 сообщена с центральным проходным каналом 2 ствола 1 через радиальный канал 17. На нижнем конце ствола 1 установлен раздвижной штуцер 18.The packer (Fig. 1) contains a barrel 1 with an internal cavity in the form of a central passage channel 2, elastic sealing elements 3 with stops 4 mounted on the barrel 1, under which an anchor assembly 5 is placed, including a housing 6 with a cone 7 with grooves 8 and installed in them with dies 9. Dies 9 are connected by adjustable (due to the thread 10 and hinges 11) rods 12 with a piston 13, which is spring loaded downward relative to the hydraulic cylinder 14 to fix it in the transport position 15. The cavity 16 of the hydraulic cylinder 14 is in communication with the central passage channel 2 la 1 through the radial channel 17. At the lower end of the barrel 1 is installed a sliding fitting 18.

При этом полость 16 гидроцилиндра 14 соединена с помощью промывочных каналов 19 (фиг. 2), выполненных в виде наружных проточек или отверстий и т.п. в количестве от двух до четырнадцати (в зависимости от диаметра пакера), в корпусе 20 раздвижного штуцера 18 (фиг. 1) с полостью 21, расположенной ниже ствола 1, но выше раздвижного штуцера 18.In this case, the cavity 16 of the hydraulic cylinder 14 is connected using the washing channels 19 (Fig. 2), made in the form of external grooves or holes, etc. in an amount of two to fourteen (depending on the diameter of the packer), in the housing 20 of the sliding fitting 18 (Fig. 1) with a cavity 21 located below the barrel 1, but above the sliding fitting 18.

Пакер работает следующим образом.The packer works as follows.

Перед спуском пакера в скважину регулируют длину тяг 12 поршня 13, закручивая или выкручивая их (благодаря шарнирам 11) по резьбе 10 в плашках 9, добиваясь тем самым равномерного выхода плашек 9 в рабочее положение.Before the packer is lowered into the well, the length of the rods 12 of the piston 13 is adjusted, twisting or unscrewing them (thanks to the hinges 11) along the thread 10 in the rams 9, thereby achieving a uniform exit of the rams 9 to the working position.

Далее пакер благодаря переводнику 22 соединяют с колонной бурильных труб (на фиг. не показаны) и спускают в скважину до заданной глубины. В колонну труб нагнетают буровой раствор. За счет перепада давления, возникающего в центральном проходном канале 2 ствола 1 перед штуцирующим отверстием 23 раздвижного штуцера 18 и передающегося через радиальный канал 17 внутрь полости 16 гидроцилиндра 14, поршень 13, преодолевая сопротивление пружины 15, перемещается вверх. Через тяги 12 поршень 13 воздействует на плашки 9, выводя их вдоль пазов 8 вверх по конусу 7 корпуса 6 якорного узла 5 до упора в стенки скважины, фиксируя таким образом пакер в скважине.Next, the packer due to the sub 22 is connected to the drill pipe string (not shown in Fig.) And lowered into the well to a predetermined depth. Drilling fluid is pumped into the pipe string. Due to the pressure drop arising in the central passage channel 2 of the barrel 1 in front of the fitting hole 23 of the sliding fitting 18 and transmitted through the radial channel 17 into the cavity 16 of the hydraulic cylinder 14, the piston 13 moves upward overcoming the resistance of the spring 15. Through the rods 12, the piston 13 acts on the dies 9, leading them along the grooves 8 upward along the cone 7 of the housing 6 of the anchor assembly 5 until it stops against the walls of the well, thereby fixing the packer in the well.

Затем на пакер с помощью бурильных труб создают осевую нагрузку. Ствол 1 пакера перемещается вниз, воздействуя через упоры 4 на уплотнительные элементы 3, которые, деформируясь в радиальном направлении, прилегают к стенкам скважины и разобщают затрубное пространство.Then the axial load is created on the packer using drill pipes. The trunk 1 of the packer moves downward, acting through the stops 4 on the sealing elements 3, which, deforming in the radial direction, abut against the walls of the well and disconnect the annulus.

Лепестки 24 раздвижного штуцера 18 выходят наружу из гидроцилиндра 14 и под действием гидравлического давления расходятся в стороны. Проходной канал 2 пакера оказывается свободным для проведения технологических операций, например закачки бурового раствора для опрессовки скважины.The petals 24 of the sliding fitting 18 extend out of the hydraulic cylinder 14 and diverge to the sides under the influence of hydraulic pressure. The through channel 2 of the packer is free for technological operations, for example, injection of drilling fluid for pressure testing of the well.

При этом закачиваемые технологические жидкости попадают частично в полость 16 гидроцилиндра 14, увлекая за собой скважинный шлам (или частицы наполнителя), которые вымываются через четыре промывочных канала 19 (фиг. 2) корпуса 20 раздвижного штуцера 18 (фиг. 1) в полость 21 над раздвижным штуцером 18, и через раскрытый раздвижной штуцер 18 попадают в скважину.In this case, the injected technological liquids partially enter the cavity 16 of the hydraulic cylinder 14, entraining the borehole sludge (or filler particles), which are washed out through four washing channels 19 (Fig. 2) of the housing 20 of the sliding fitting 18 (Fig. 1) into the cavity 21 above sliding nozzle 18, and through the opened sliding nozzle 18 fall into the well.

Для извлечения пакера из скважины отключают буровые насосы и натягивают колонну бурильных труб. Ствол 1 пакера, поднимаясь вверх, снимает нагрузку с уплотнительных элементов 3, которые приходят в исходное положение.To remove the packer from the well, the mud pumps are turned off and the drill string is pulled. The trunk 1 of the packer, rising up, removes the load from the sealing elements 3, which come to their original position.

Плашки 9 при этом благодаря возвратной пружине 15, воздействующей на них через поршень 13 и тяги 12, и частично от трения об стенки скважины также занимают транспортное положение, а лепестки 24 раздвижного штуцера 18 входят внутрь гидроцилиндра 14.In this case, the dies 9, due to the return spring 15 acting on them through the piston 13 and the rod 12, and partly from friction against the well walls, also occupy the transport position, and the petals 24 of the sliding fitting 18 enter the inside of the hydraulic cylinder 14.

Техническими преимуществами предлагаемого пакера по сравнению с прототипом являются повышение надежности и снижение аварийности благодаря наличию промывочных каналов, позволяющих осуществлять промывку полости гидроцилиндра от скважинного шлама при работе пакера для исключения заклинивания поршня.The technical advantages of the proposed packer in comparison with the prototype are increased reliability and reduced accident rate due to the presence of flushing channels that allow washing the cavity of the hydraulic cylinder from the borehole sludge during the operation of the packer to prevent piston jamming.

Claims

A packer comprising a hollow barrel, sealing elements mounted on the barrel with stops and an intermediate stop, an anchor assembly located under them, including a housing with a cone with grooves and dies installed in them, pivotally connected by adjustable rods to the hydraulic cylinder piston, which is spring loaded downwardly hydraulic cylinder - in the transport position, the cavity of which is connected with the cavity of the barrel through a radial channel, and a sliding fitting installed on the lower end of the hollow rod, characterized in that The hydraulic cylinder is connected by flushing channels with a cavity below the barrel, but above the sliding fitting to prevent clogging of the hydraulic cylinder cavity with borehole sludge.