RU1809856C

RU1809856C - Packer device

Info

Publication number: RU1809856C
Authority: RU
Inventors: Геннадий Исаакович Меерсон; Юрий Евгеньевич Ленкевич; Абдулла Закирович Субаев
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1990-07-18
Publication date: 1993-04-15

Abstract

Изобретение относитс к бурению и может быть использовано дл опрессовки ко- лонны в скважине и определени интервалов ее негерметичности. Цель - повышение надежности работы устройства при опрессовке колонны труб и обеспечение возможности неоднократного создани давлени на разных уровн х скважины. Па- керующее устройство содержит корпус 1, установленный на корпусе 1 уплотнитель- ный элемент 2 с верхней 3 и нижней 4 опорами , жестко св занную с переводником, концентрично размещенную относительно корпуса гильзу 5, образующую с корпусом разделенные перегородкой верхнюю А и нижнюю Б кольцевые камеры, заполненныеThe invention relates to drilling and can be used for crimping a column in a well and determining the intervals of its leakage. The goal is to increase the reliability of the device during pressure testing of the pipe string and to provide the possibility of repeatedly creating pressure at different levels of the well. The packaging device comprises a housing 1, a sealing element 2 mounted on the housing 1 with an upper 3 and a lower 4 supports, rigidly connected to the sub, concentrically placed relative to the housing, the sleeve 5, forming the upper chambers and the lower B separated by a partition, the annular chambers filled in

Description

жидкостью, установленные в перегородке обратный клапан 6 и перепускные золотниковые клапаны 15, установленные с возможностью взаимодействи с фиксаторами 9, размещенными в конической проточке кольцевой головки полого истока 7, концентрич- но установленного между корпусом 1 и гильзой 5. Шток 7 имеет периферийные осевой е и радиальные каналы г и д. Кольцева камера под подпружиненным поршнем 11 св зана с затрубным пространством . Плунжеры 12 после создани давле- .ни в колонне труб и сцеплени уплотнительного элемента 2 с обсадной трубой и прекращени движени верхнего кольцевого поршн 10 продолжают опускатьс , задвига фиксаторы 9 в коническую проточку головки. При этом масло поступает в нижнюю кольцевую камеру Б, сдвига нижний кольцевой поршень 11. Золотникова втулка 13 при этом опущена до посадки на упорную втулку и перекрывает каналы а. После сн ти внутритрубного давлени каналы а и б совпадают, поскольку втулка 13 возвращаетс в исходное положение, а в затрубной полости создают давление опрессовки. 2 ил.liquid installed in the baffle check valve 6 and bypass spool valves 15, mounted to interact with latches 9, placed in the conical groove of the annular head of the hollow source 7, concentrically installed between the housing 1 and the sleeve 5. The stem 7 has peripheral axial e and radial channels d and d. The annular chamber under the spring-loaded piston 11 is connected with the annulus. The plungers 12 after creating pressure in the pipe string and engaging the sealing element 2 with the casing and stopping the movement of the upper annular piston 10 continue to lower, pushing the retainers 9 into the conical groove of the head. When this oil enters the lower annular chamber B, shear the lower annular piston 11. Zolotnikova sleeve 13 is lowered to fit on the thrust sleeve and blocks the channels a. After the in-pipe pressure has been removed, the channels a and b coincide, since the sleeve 13 returns to its original position, and a crimping pressure is created in the annular cavity. 2 ill.

Изобретение относитс к бурению и может быть использовано дл опрессовки колонны в скважине и определени интервалов ее негерметичности.The invention relates to drilling and can be used to crimp a string in a well and determine the intervals of its leakage.

Цель изобретени - повышение надежности работы устройства при опрессовке колонны труб и обеспечени возмох ности. неоднократного создани давлени на разных уровн х скважины.The purpose of the invention is to increase the reliability of the device during the crimping of the pipe string and to ensure the possibility of moisture. repeatedly creating pressure at different levels of the well.

На фиг. 1 и 2 показано пакерующее устройство .In FIG. 1 and 2 show a packing device.

Пакерующее устройство содержит корпус 1, установленный на корпусе 1 уплотни- тельный элемент 2 с верхней 3 и нижней 4 опорами, жестко св занный с колонной труб, жестко св занную с корпусом 1, кон- центрично размещенную относительно него гильзу 5, образующую с корпусом разделенные перегородкой верхнюю А и нижнюю Ь кольцевые камеры, заполненные жидкостью, установленные в перегородке клапана б с каналами дл гидравлической св зи верхней А и нижней Б кольцевых камер . Устройство снабжено полым штоком 7, концёнтрично установленным между корпусом 1 и гильзой 5 с возможностью осевого перемещени и взаимодействи с верхний опорой 3 Ьакёра, имеющим периферийные осевой е и радиальные каналы г и д, и кольцевую головку 8 с конической проточкой на верхнем торце, ограничивающую верхнюю кольцевую камеру А, фиксаторами 9, установленными в проточке головки 8 и имеющими наружную коническую поверхность под поверхность проточки, верхним кольцевым поршнем 10 с периферийными осевыми каналами, установленным над головкой- 8 штока 7 с возможностью взаимодействи с ней и фиксаторами 9.The packing device comprises a housing 1, a sealing element 2 mounted on the housing 1 with the upper 3 and lower 4 supports, rigidly connected to the pipe string, rigidly connected to the housing 1, the sleeve 5 concentrically placed relative to it, forming separate with the housing with a baffle, upper A and lower b annular chambers filled with liquid are installed in the baffle of valve b with channels for hydraulic connection of the upper A and lower B of the annular chambers. The device is equipped with a hollow rod 7, concentrically mounted between the housing 1 and the sleeve 5 with the possibility of axial movement and interaction with the upper support 3 Laker, with peripheral axial e and radial channels g and d, and an annular head 8 with a conical groove at the upper end, bounding the upper the annular chamber A, the latches 9 installed in the groove of the head 8 and having an outer conical surface under the surface of the groove, the upper annular piston 10 with peripheral axial channels mounted above the head - 8 rod 7 with the ability to interact with it and the latches 9.

Устройство снабжено нижним подпружиненным кольцевым поршнем 11, ограничивающим нижнюю кольцевую камеру Б и образующим с гильзой 5 и верхней опорой 3 уплотнительного элемента 2 подпоршне- вую камеру, гидравлически св занную с затрубным пространством плунжерами 12, размещенными в периферийных осевых каналах верхнего поршн 10 с возможностью взаимодействи с фиксаторами 9, подпружиненной золотниковой втулкой 13 с заглушкой и радиальными каналами 6, котора установлена под нижней опорой 4 уплотнительного элемента 2 и упорной втулкой 14 с фланцем, жестко св занной с нижней частью корпуса, при этом перепускныеThe device is equipped with a lower spring-loaded annular piston 11 defining the lower annular chamber B and forming, with the sleeve 5 and the upper support 3 of the sealing element 2, a piston chamber hydraulically connected to the annular space by plungers 12 located in the peripheral axial channels of the upper piston 10 to interact with clamps 9, a spring-loaded spool sleeve 13 with a plug and radial channels 6, which is installed under the lower support 4 of the sealing element 2 and the thrust sleeve 14 with the flange cement rigidly connected to the lower part of the housing, while bypass

клапана выполнены в виде золотников 15, установленных в периферийных осевых каналах штока 7 с возможностью взаимодействи с фиксаторами 9.the valve is made in the form of spools 15 installed in the peripheral axial channels of the rod 7 with the possibility of interaction with the clamps 9.

Корпус 1 выполнен с верхними и нижними радиальными каналами, сообщающими внутритрубное пространство соответственно с пространством над верхним поршнем 10 и через радиальный канал золотниковой втулки 13 с затрубным пространством. Корпус 1 имеет упор, а фланец отверсти ж, сообщающие пространство под заглушкой золотниковой втулки с затрубным пространством , золотникова втулка установлена в корпусе с возможностью осевого перемещени между торцевым упором корпуса 1 и упорной втулкой 14с разобщением трубного и затрубного пространств при превышении давлени внутри труб относительно I трубного давлени , Золотникова втулка 13The housing 1 is made with upper and lower radial channels communicating the in-tube space, respectively, with the space above the upper piston 10 and through the radial channel of the spool sleeve 13 with the annulus. The housing 1 has a stop, and the flange of the hole w, communicating the space under the plug of the spool sleeve with the annulus, the spool sleeve is mounted in the housing with the possibility of axial movement between the end stop of the housing 1 and the stop sleeve 14 with uncoupling of the pipe and annular spaces when the pressure inside the pipes exceeds I pipe pressure, Zolotnikova sleeve 13

подпружинена пружиной 16.spring loaded 16.

В корпусе 1 выполнен верхний канал 17. Нижний кольцевой поршень 11 подпружинен пружиной 18.The upper channel 17 is made in the housing 1. The lower annular piston 11 is spring-loaded with a spring 18.

Пакерующее устрой :тво работает следующим образом. Прои: водитс спуск уст- ройства на заданную . При этом воPacking device: your works as follows. Proy: the device is driven down to the set one. Moreover, in

врем спуска или подъема устройства внут- ритрубна и затрубна полости сообщаютс через радиальные каналы а и б, что исключает возможность гидроразрыва пласта при спуске и осложнений при подъеме (пор- шневание, уменьшени противодавлени на пласт).the time of descent or ascent of the device, the annular and annular cavities are communicated through the radial channels a and b, which excludes the possibility of hydraulic fracturing during descent and complications during the rise (pistoning, reduction of back pressure on the formation).

После спуска устройства на заданную глубину на буровом насосе создаетс расчетный расход дл данного диаметра канала б дл создани необходимого перепада давлени . При этом золотникова втулка 13, сжима пружину 16, опускаетс до посадки на упорную втулку 14, перекрыва проход из внутритрубной полости через радиальные каналы а и б в затрубную полость.After the device is lowered to a predetermined depth, a calculated flow rate is created on the mud pump for a given diameter of channel b to create the necessary pressure drop. In this case, the spool sleeve 13, compressing the spring 16, is lowered before landing on the thrust sleeve 14, blocking the passage from the in-tube cavity through the radial channels a and b into the annular cavity.

Давление во внутритрубной полости повышаетс и избыточное давление через отверстие 17 в корпусе 1 воздействует на верхний кольцевой поршень 10, который вместе с плунжерами 12 опускаетс вниз, толка перед собой полый шток 7 с золотниками 15 и фиксаторами 9. Полый шток 7, двига сь по гильзе 5, передвигает верхнюю опору 3 уплотнительного элемента 2, котора сжимает уплотнительный элемент 2, опирающийс на опорную поверхность нижней опоры 4. При этом масло из кольцевой камеры А через радиальные отверсти в, г, д и обратный клапан 6 перетекает в кольцевую камеру Б, в результате чего нижний кольцевой поршень 11 опускаетс вместе с полным штоком 7. После сцеплени уплотнительного элемента 2 с обсадной трубой движение верхнего кольцевого поршн 10 прекращаетс , а плунжера 12 продолжают опускатьс , задвига фиксаторы 9 в конический зазор между кольцевой головкой 8 и корпусом 1, которые фиксируют уплотнительный элемент 2 в сжатом состо нии . При этом полые золотники 15 опускаютс , раздел отверсти г и д, образу систему предотвращени разгерметизации затрубного пространства после сн ти избыточного давлени с внутренней полости пакерующего устройства. Выжимаемое при этом масло из вертикального отверсти е поступает в нижнюю кольцевую камеру Б, сдвига нижний кольцевой поршень 11, который сжимает пружину 18.The pressure in the inner tube increases and the overpressure through the hole 17 in the housing 1 acts on the upper annular piston 10, which, together with the plungers 12, drops down, pushing the hollow stem 7 with spools 15 and clamps 9. The hollow stem 7 moving along the sleeve 5, moves the upper support 3 of the sealing element 2, which compresses the sealing element 2, resting on the supporting surface of the lower support 4. In this case, the oil from the annular chamber A through the radial holes c, d, e and the check valve 6 flows in the ring chamber B, as a result of which the lower annular piston 11 is lowered together with the full rod 7. After the sealing element 2 is engaged with the casing, the movement of the upper annular piston 10 is stopped and the plunger 12 continues to lower, sliding the latches 9 into the conical gap between the annular head 8 and a housing 1, which fix the sealing element 2 in a compressed state. In this case, the hollow spools 15 are lowered, the openings d and d are divided, to form a system for preventing depressurization of the annulus after the overpressure has been removed from the internal cavity of the packing device. The oil squeezed out from the vertical hole e enters the lower annular chamber B, shear the lower annular piston 11, which compresses the spring 18.

После фиксации уплотнительного элемента 2 давление во внутритрубной полости снимаетс и золотникова втулка 13 под действием, пружины 16 возвращаетс в исходное положение, соедин отверсти а и б. Усиление пружины 16 регулируетс упорным винтом 19. Отверсти ж служат дл выравнивани давлени в затрубной и подзолотниковой полост х во врем спуска и подъема устройства.After fixing the sealing element 2, the pressure in the in-tube cavity is removed and the spool sleeve 13 is acted upon, the springs 16 are returned to their original position, connecting the holes a and b. The reinforcement of the spring 16 is adjusted by the stop screw 19. The holes W serve to equalize the pressure in the annular and podzolotnik cavities during the descent and lifting of the device.

После сброса давлени во внутритрубной полости устройства в затрубной полости создаетс давление опрессовки, которое свидетельствует о негерметичности S соединени устройства с обсадной трубой. После сброса избыточного опрессовоч- ного давлени из затрубной полости уплотнительный элемент 2 с верхней опорой 3 занимает исходное положение и пакерую0 щее устройство готово к перемещению по колонне обсадных труб и последующим оп- рессовкам.After the pressure has been relieved in the in-tube cavity of the device, a crimping pressure is generated in the annular cavity, which indicates a leakage S of the connection between the device and the casing. After the overpressure pressure has been relieved from the annular cavity, the sealing element 2 with the upper support 3 takes up its initial position and the packer is ready to move along the casing string and subsequent pressure testing.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A packer device including

5 housing, a sealing element with upper and lower supports mounted on the housing, an adapter, rigidly connected to the pipe colony, rigidly connected to the adapter, concentrically placed relative to the housing, forming a sleeve with the housing, the upper and lower annular chambers filled with liquid separated by a partition, a non-return valve installed in the partition and bypass valves with channels for hydraulic communication of the upper and lower chambers, characterized in that, in order to increase the reliability of the device during pressurization In addition to pipe columns and the possibility of repeatedly creating pressure at different levels of the well, the device is equipped with a hollow rod concentrically mounted between the body and sleeve with the possibility of axial movement and interaction with the upper support of the packer having peripheral axial, radial channels and a ring head with a conical a groove at the upper end, bounding the upper annular chamber, with fixators installed in the groove of the head and having an outer conical surface under the groove surface the upper annular piston with peripheral axial channels mounted above the head

5 rod with the ability to interact with it and the retainers, the lower spring-loaded annular piston, limiting the lower annular chamber and forming with a sleeve and upper support sealing

0 element piston chamber hydraulically connected with the annulus, plungers placed in the peripheral axial channels of the upper piston. With the possibility of interaction with the clamps,

5 a spring-loaded spool sleeve with a plug and radial channels, which is installed under the lower support of the sealing element and a thrust sleeve with a flange rigidly connected to the lower part of the housing, while the bypass valves

made in the form of spools installed in the peripheral axial channels of the stem with the possibility of interacting with clamps, the housing is made with upper and lower radial channels communicating the in-tube space with the space above the upper piston and through the radial channel of the spool sleeve with the annular space, the housing has a stop, a flange holes, I say 0

the space under the plug of the spool sleeve with the annulus, the spool sleeve being installed in the housing with the possibility of axial movement between the end stop of the housing and the thrust sleeve with separation of the pipe and annular spaces when the pressure inside the pipes exceeds the annular pressure.