RU1837098C

RU1837098C - Step-type packer

Info

Publication number: RU1837098C
Application number: SU904876919A
Authority: RU
Inventors: Станислав Маркович Толкач
Original assignee: Институт горного дела Севера СО АН СССР
Priority date: 1990-09-10
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1993-08-30

Abstract

Изобретение относитс к устройствам , (л герметизации в процессе бурени колонной двойных бурильных труб. Цель - обеспечение многократной постановки па- сера в скважине в процессе бурени без подъема бурового снар да. Дл этого корпус 1 фиксируют на шаге 9 фиксатором 3, юторый установлен в радиальных каналах орпуса и проточке 10 штанги, при этом толкатель 7 блокирует фиксатор, и уплотни- тельный элемент 4 установлен на корпусе 1 в свободном состо нии. Внутри штанги 9 установлена втулка 12 с верхним переводником 13 и нижним 14. телескопически св занным с патрубком, и центрирующие элементы 18, жестко св занные со штангой. При создании нагрузки штанга 9 перемещаетс в них, увлека корпус 1 и фиксатор 3. происходит деформаци уплотнительного элемента между верхней 5 и нижней 6 опорами , поскольку верхн опора 5 жестко св зана с корпусом, а нижн 6 - с толкателем 7. При достижении фиксатором 3 проточки 8 толкател 7 он выталкиваетс в проточку 8 и фиксирует уплотнительный элемент в сжатом состо нии. За счет сил трени пакер остаетс на месте в процессе бурени , а штанга вместе с втулкой и всем снар дом имеет возможность вращени и осевого перемещени . 3 ил. 00 00 о Ю 00The invention relates to devices (for sealing during drilling of a string of double drill pipes. The purpose is to ensure multiple placement of passera in the well during drilling without raising the drill bit. To do this, body 1 is fixed in step 9 by a retainer 3, which is installed in radial the channels of the housing and the groove 10 of the rod, while the pusher 7 locks the latch, and the sealing element 4 is installed on the housing 1. In the rod 9, a sleeve 12 is installed with an upper sub 13 and a lower 14. Telescopically connected to the nozzle, and the centering elements 18 are rigidly connected to the rod.When a load is created, the rod 9 moves into them, entraining the housing 1 and the latch 3. The sealing element is deformed between the upper 5 and lower 6 supports, since the upper support 5 is rigidly connected it is connected with the housing, and the lower 6 - with the pusher 7. When the retainer 3 reaches the groove 8 of the pusher 7, it is pushed into the groove 8 and fixes the sealing element in a compressed state. Due to the friction forces, the packer remains in place during the drilling process, and the rod, together with the sleeve and the entire projectile, has the possibility of rotation and axial movement. 3 ill. 00 00 about 00

Description

За вл емое изобретение относитс к буровой технике, устройствам дл уплотнени скважин, в частности дл уплотнени скважин в процессе бурени колонной двойных бурильных труб.The invention relates to drilling equipment, devices for sealing wells, in particular for sealing wells during the drilling of a double drill pipe string.

Цель изобретени - обеспечение многократности постановки пакера в скважине в процессе бурени без подъема снар да.The purpose of the invention is to provide multiple placement of the packer in the well during drilling without raising the projectile.

На фиг. 1 изображен пакер в транспортном положении; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг. 1.In FIG. 1 shows a packer in transport position; FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Шаговый пакер включает в себ полый корпус 1 с радиальными каналами 2, вкото- рых установлен шаровый фиксатор 3. На корпусе установлен уплотнительный элемент 4, опирающийс на. верхнюю 5 и нижнюю 6 опоры, и толкатель 7, имеющий проточку 8 под фиксатор. Верхн опора уплотнительного элемента жестко св зана с корпусом пакера, а нижн - с толкателем 7. Пола установочна штанга 9 имеет проточку 10 под фиксатор, на ее верхнем конце установлена компенсирующа втулка 11. Внутри штанги концентрично установлен патрубок 12 с верхним 13 и нижним 14 передниками дл соединени с колонной двойных бурильных труб. Верхний передник св зан с патрубком жестко, а нижний - телескопически, верхн поверхность его 15 в пределах соединени имеет форму шестигранника (или шлицевого соединени ), а нижний конец патрубка имеет ответную ей форму. Он может быть выполнен в виде шпиндел 16 жестко соединенным с патрубком , а дл фиксации нижнего переводника на нем служат полукольца 17. Между штангой и патрубком размещены центрирующие элементы 18 жестко св занные со штангой. С помощью центраторов 19 на нижнем переводнике жестко установлена .упорна втулка 20, телескопически св занна с нижним концом установочной штанги,The stepper packer includes a hollow body 1 with radial channels 2, in which a ball lock 3 is mounted. A sealing element 4 is mounted on the body and rests on it. upper 5 and lower 6 bearings, and a pusher 7 having a groove 8 under the retainer. The upper support of the sealing element is rigidly connected to the packer body, and the lower one to the pusher 7. The floor of the installation rod 9 has a groove 10 for the retainer, a compensating sleeve 11 is installed at its upper end. The pipe 12 is concentrically mounted with the upper 13 and lower 14 aprons for connecting to a double drill pipe string. The upper apron is rigidly connected to the nozzle, and the lower one is telescopically, its upper surface 15 within the joint has the shape of a hexagon (or spline connection), and the lower end of the nozzle has a reciprocal shape. It can be made in the form of a spindle 16 rigidly connected to the nozzle, and half rings 17 are used to fix the lower sub. Between the rod and the nozzle, centering elements 18 are rigidly connected to the rod. With the help of centralizers 19, a stop sleeve 20 is rigidly mounted on the lower sub, telescopically connected to the lower end of the mounting rod,

При сборке снар да во врем его спуска в скважину пакер устанавливаетс в любом месте снар да с учетом глубины его постановки . При сборке компенсирующа втулка 11 входит в контакт с аналогичной компенсирующей втулкой на двойной бурильной трубе, за счет этого обеспечиваетс герметизаци межтрубного пространства, по которому на забой скважины подаетс промывочный агент,: а также выбираютс (компенсируютс ) неточности изготовлени резьбовых соединений верхнего переводника и двойной бурильной трубы.When assembling the projectile during its descent into the well, the packer is installed anywhere in the projectile taking into account the depth of its placement. During assembly, the compensating sleeve 11 comes into contact with a similar compensating sleeve on a double drill pipe, this ensures the sealing of the annular space through which a flushing agent is supplied to the bottom of the well: and also inaccuracies are made in the manufacture of threaded joints of the upper sub and the double drill pipes.

В транспортном положении при спуске в скважину или подъеме из скважины корпус пакера 1 фиксируетс на установочной штанге 9 фиксатором 3, который взаимодействует с проточкой 10 на штанге и не даетIn the transport position, when lowering into the well or lifting from the well, the packer body 1 is fixed on the mounting rod 9 with a latch 3, which interacts with the groove 10 on the rod and does not allow

перемещатьс корпусу, при этом толкательmove to the body, while the pusher

7блокируют фиксатор от перемещени в радиальном направлении, а уплотнительный элемент 4 находитс в свободном, ненапр женном состо нии, нижний переводник 14 под действием собственного веса и веса нижерасположенного снар да смещен вниз относительно шпиндел 16. Зазор между толкателем 7 и упорной втул0 кой 20 конструктивно выполнен минимальным .7 block the lock from moving in the radial direction, and the sealing element 4 is in a free, unstressed state, the lower sub 14 is shifted downward relative to the spindle 16. Under the influence of its own weight and the weight of the downstream projectile 16. The gap between the pusher 7 and the thrust sleeve 20 is structurally made minimal.

При постановке снар да на забой толкатель 7 пакера входит в контакт с упорной втулкой 2.0. Под действием веса вышераспо5 ложенного снар да или принудительно, при недостаточном его весе, установочна штанга 9 перемещаетс вниз, увлека за собой через фиксатор 3 корпус пакера 1. При смещении корпуса пакера относитель0 но толкател происходит деформаци уплотнительного элемента 4 между верхней 5 и нижней 6 опорами, в результате чего уплотнительный элемент входит в контакт со стенками скважины и перекрывает затруб5 мое пространство.. Во врем этого процесса на фиксатор 3 действует усилие со стороны верхней стенки проточки 10 на штанге 9, горизонтальна составл юща этого усили направлена в сторону толкател 7.When setting the projectile and the face, the pusher 7 of the packer comes into contact with the thrust sleeve 2.0. Under the influence of the weight of the projectile above or forcibly, with insufficient weight, the mounting rod 9 moves downward, dragging the packer body 1 through the latch 3. When the packer body is displaced relative to the pusher, the sealing element 4 deforms between the upper 5 and lower 6 supports , as a result of which the sealing element comes into contact with the walls of the borehole and closes the annulus5 my space .. During this process, the clamp 3 acts on the side of the upper wall of the groove 10 e 9, the horizontal component of the force directed toward the pusher 7.

0 По достижении фиксатором 3 проточки0 When the latch reaches 3 grooves

8толкател 7 он выталкиваетс под действием указанной силы в проточку 8. Установочна штанга 9 конструктивно выполнена таким образом, что после выталкивани 8, the pusher 7, it is pushed under the action of the indicated force into the groove 8. The mounting rod 9 is structurally designed so that after the pusher

5 фиксатора в проточку шпиндель имеет возможность сместитьс вниз еще на некоторое рассто ние так, чтобы проточка 10 на установочной штанге оказалась ниже фиксатора , а тело штанги блокировало фикса0 тор от радиального перемещени . Таким образом толкатель 7 оказываетс зафиксированным относительно корпуса 1, а уплотнительный элемент 4 - в деформированном состо нии и плотном контакте со стенками5 of the retainer into the groove, the spindle has the ability to move down another distance so that the groove 10 on the mounting rod is lower than the retainer and the body of the rod blocks the retainer from radial movement. Thus, the pusher 7 is fixed relative to the housing 1, and the sealing element 4 is in a deformed state and in close contact with the walls

5 скважины. При этом со стороны упругого уплотнительного элемента на толкатель через нижнюю опору 6 действует вертикальна сила упругой деформации, котора на наклонной поверхности проточки 8 толкате0 л располагаетс на вертикальную и горизонтальную составл ющие, последн действует на фиксатор 3 и направлена в сторону-установочной штанги 9.5 wells. Moreover, from the side of the elastic sealing element, the pusher through the lower support 6 is affected by the vertical force of elastic deformation, which on the inclined surface of the groove 8 of the pusher 0 l is located on the vertical and horizontal components, the latter acts on the latch 3 and is directed towards the mounting rod 9.

Перемеща сь вниз, шпиндель 16 упира5 етс в торец проточки 15-ниж него переводника 14 и передает осевое усилие на породоразрушающий инструмент, после чего возможен процесс углублени скважины. Вращающий момент от станка на долото передаетс через патрубок 12 и установленн;ый на нем шпиндель 16 посредством шестигранного соединени 15 на нижний переводник 14. Очистной агент, подаваемый на э збой по межтрубному пространству, на забое скважины обогащаетс шламом, мен ет направление движени и по внутренней т зубе колонны двойных бурильных труб поступает на поверхность. При этом пакер, наход сь в тесном контакте со стенки скважины , преп тствует прохождению очистно- го агента в затрубное пространство. За счет сил трени между уплотнительным элементом и стенками скважины пакер остаетс на одном месте, а установочна штанга вместе со всем снар дом вращаетс и перемешива- етс в осевом направлении. I После углублени на длину установочной штанги или по окончании рейса снар д г риподнимаетс над забоем, нижний переводник 14 под действием собственного веса v веса расположенного ниже снар да сме- цаетс вниз и при совпадении проточки 10 t-a установочной штанге 9 с фиксатором 3 госледний под действием горизонтальной составл ющей силы упругой деформации уплотнительногр элемента перемещаетс в гроточку 10, освобожда толкатель, который под действием вертикальной составл ющей упом нутой силы перемещаетс вниз v упругий элемент приобретает первона-- Moving downward, the spindle 16 abuts against the end of the groove of the 15th lower sub 14 and transfers the axial force to the rock cutting tool, after which the process of deepening the well is possible. The torque from the machine to the bit is transmitted through the nozzle 12 and the spindle 16 installed on it by means of the hexagonal connection 15 to the lower sub 14. The cleaning agent supplied to the pipe through the annulus is enriched in the borehole bottom, changes the direction of movement and along the inner tooth of the double drill pipe string enters the surface. In this case, the packer, being in close contact with the borehole wall, prevents the passage of the treatment agent into the annulus. Due to frictional forces between the sealing element and the borehole walls, the packer remains in one place, and the positioning rod, together with the entire projectile, rotates and mixes in the axial direction. I After deepening by the length of the mounting rod or at the end of the flight, the projectile rises above the face, the lower sub 14, under the influence of its own weight v, the weight of the shell located below, moves downward and, when the groove 10 ta of the installation rod 9 coincides with the lock 3, the last one under the action the horizontal component of the elastic deformation force of the sealing element moves into the mainsail 10, releasing the pusher, which, under the action of the vertical component of the said force, moves downward; the elastic element acquires pervona--

чальную форму и пакер переходит в транспортное положение и либо опускаетс вниз дл поворотной установки, либо поднимаетс на поверхность.the initial shape and the packer moves to the transport position and either drops down for a rotary installation or rises to the surface.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A step packer comprising a hollow body with radial channels, a ball retainer installed in the radial channels of the body, a sealing element with upper and lower supports, and a pusher with a groove for the retainer and a hollow rod having a groove for the retainer concentrically mounted inside the housing with the possibility of axial movement and placing its groove below the ball retainer, characterized in that. that, in order to ensure its multiple placement in the well during drilling without raising the drill, the packer is equipped with a nozzle concentrically mounted in the cavity of the rod with an upper and telescopically connected lower adapters for connecting to the double drill pipe string and centering elements installed in the upper part of the nozzle rigidly connected to the rod, while the upper support of the sealing element is rigidly connected to the housing, and the lower support is connected to the pusher,