RU2055977C1

RU2055977C1 - Packer device

Info

Publication number: RU2055977C1
Application number: RU92001137A
Authority: RU
Inventors: Александр Павлович Шульгин
Original assignee: Александр Павлович Шульгин
Priority date: 1992-10-19
Filing date: 1992-10-19
Publication date: 1996-03-10

Abstract

FIELD: gas and oil producing industry. SUBSTANCE: packer device has body and end piece screwed on the body and having tapered surface. Metal stepped packing member is installed for pressing its lower end into rock when axial load is applied to packing member. Branch pipe of valve unit is spring-loaded relative to body, and its bottom is made for rupture by means of fluid pressure. Inlet valve unit is made in form of bushings each of which has dead bottom protruding beyond the end piece outline. Bushings are installed on the outer end face and taper side surfaces of end piece for grinding their bottoms with rock during rotation of drill pipe string. EFFECT: higher efficiency of packer device due to possibility of treatment of bottom-hole formation zone with reversed pulses under conditions of depression-repression. 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к устройствам, изолирующим забой скважины от ствола в процессе ее бурения, с последующим воздействием на пласт способами депрессии или репрессии с целью его изучения на приток флюида, улучшения коллекторских свойств и изменения прочностных характеристик. Так, пакеры применяются в устройствах, предназначенных для испытания перспективных интервалов в процессе бурения, при нагнетании под давлением тампонирующих и других смесей бурения при нагнетании под давлением тампонирующих и других смесей в трещиноватые и перистые породы для ликвидации поглощений, укрепления стенки скважины, при проведении гидрогеологических и инженерно-геологических исследований путем нагнетания воды, соляно-кислотных смесей. The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to devices that isolate the bottom of the well from the wellbore during its drilling, followed by exposure to the formation by methods of depression or repression in order to study the fluid flow, improve reservoir properties and change strength characteristics. So, packers are used in devices designed to test promising intervals during drilling, when injecting plugging and other drilling mixtures under pressure, when injecting plugging and other mixtures under pressure into fractured and cirrus rocks to eliminate the absorption, strengthen the borehole wall, while conducting hydrogeological and engineering-geological research by injection of water, hydrochloric acid mixtures.

Недостатками известных пакерных устройств являются: наличие резинового уплотнительного элемента, обладающего сравнительно низкими прочностными характеристиками, которые в сочетании с большой способностью к различным по величине, в том числе и остаточным, деформациям, приводит к излишнему усложнению механизма распакеровки, составлению резины или всего прибора в скважине, попадания кусков резины в систему очистки буровой жидкости, что в конечном итоге обусловливает низкую надежность их работы. The disadvantages of the known packer devices are: the presence of a rubber sealing element with a relatively low strength characteristics, which, combined with a high ability to vary in size, including residual, deformations, leads to unnecessarily complicated unpacking mechanism, rubber or the entire device in the well , pieces of rubber falling into the drilling fluid purification system, which ultimately leads to low reliability of their work.

Целью изобретения является повышение надежности работы пакерного устройства за счет изменения конфигурации (формы) его посадочного места, приведшее к возможности использования более прочных материалов и непосредственно осевой силы при его распакеровке. The aim of the invention is to increase the reliability of the packer device by changing the configuration (shape) of its seat, which led to the possibility of using more durable materials and direct axial force when unpacking.

В предложенном пакерном устройстве, включающее уплотнительный элемент, согласно изобретению с целью повышения надежности его работы, уплотнительный элемент выполнен цельнометаллическим, имеет цилиндрическую ступенчатую форму и оборудован механизмами распакеровки, а также создания депрессии и репрессии на пласт. In the proposed packer device, comprising a sealing element, according to the invention in order to increase the reliability of its operation, the sealing element is made of all-metal, has a cylindrical stepped shape and is equipped with unpacking mechanisms, as well as creating depression and repression on the formation.

Механизм распакеровки включает кольцевые выступы и канавки на торце ступени с возможностью их вдавливания в горную породу на забое скважины при создании осевой нагрузки на пакер. The unpacking mechanism includes annular protrusions and grooves at the end of the stage with the possibility of pressing them into the rock at the bottom of the well when creating an axial load on the packer.

Механизм создания депрессии на пласт выполнен в виде впускного клапана, имеющего жесткое донышко, выступающее за тело пакера с возможностью его стачивания в горную породу при вращении бурильной колонны, нагруженной осевой силой. The mechanism of creating a depression on the formation is made in the form of an inlet valve having a rigid bottom protruding beyond the body of the packer with the possibility of its draining into the rock during rotation of the drill string, loaded with axial force.

Механизм создания репрессии на пласт выполнен в виде мембранного предохранительного клапана, выполняющего в зависимости от режима работы функции обратного и уравнительного клапана, имеет жесткое донышко с возможностью его разрыва давлением буровой жидкости. The mechanism for creating repression on the reservoir is made in the form of a membrane safety valve, which, depending on the operating mode, performs the functions of a check valve and equalizing valve, has a hard bottom with the possibility of bursting by drilling fluid pressure.

На чертеже изображено пакерное устройство, частичный разрез. The drawing shows a packer device, a partial section.

Корпус устройства 1 имеет в верхней части резьбу 2 для подсоединения к бурильным утяжеленным трубам, а в нижней фигурный кольцевой пояс с выступом 3 и канавкой 4, являющимися главными уплотнительными элементами механизма распакеровки. Переводник 5 с передовым наконечником 6, соединенные посредством резьбы с коэффициентом пакера, образуют сложную ступенчатую форму, причем все поверхности, соединенные точками а-б-в-г-д-е, являются уплотнительными. Центральное приемно-заборное отверстие 7 в верхней части свободно соединено с внутренним диаметром бурильных труб, а в нижней части заканчивается системой нормально закрытых клапанов. Впускные клапаны в торце 8 и на конической части 9 передовой насадки служат для сообщения подпакерного пространства с внутренней полостью бурильных труб и создания допрессии на испытуемые пласты. Каждый клапан состоит из корпуса с глухим жестким донышком 10, выступающим за уплотнительные поверхности в-д-е передового наконечника, стоп кольца 11 и резинового кольца 12. Клапан 13 в режиме депрессии пласта, т.е. его испытания, работает как обратный клапан. Он состоит из седла 14, патрубка 15, жесткого донышка 16, перепускных отверстий 17 и регулируемым упором 18 для гидроразрыва, работает как уравнительный клапан. В этом случае жесткое донышко 16 разрывается давлением буровой жидкости. The housing of the device 1 has a thread 2 in the upper part for connection to heavy drill pipes, and in the lower figured annular belt with a protrusion 3 and a groove 4, which are the main sealing elements of the unpacking mechanism. An adapter 5 with an advanced tip 6, connected by a thread with a packer coefficient, forms a complex stepped shape, and all surfaces connected by points a-b-c-d-d-e are sealing. The central intake hole 7 in the upper part is freely connected to the inner diameter of the drill pipe, and in the lower part it ends with a system of normally closed valves. The inlet valves at the end 8 and on the conical part 9 of the front nozzle serve to communicate the under-packer space with the internal cavity of the drill pipe and create additional pressure on the test formations. Each valve consists of a housing with a dull hard bottom 10, protruding beyond the sealing surfaces of the forward tip, stop ring 11 and rubber ring 12. Valve 13 in the mode of depression of the formation, i.e. His test, works like a check valve. It consists of a seat 14, a nozzle 15, a hard bottom 16, bypass holes 17 and an adjustable stop 18 for hydraulic fracturing, works as a balancing valve. In this case, the hard bottom 16 is broken by the pressure of the drilling fluid.

Пакерное устройство работает следующим образом. Packer device operates as follows.

Пласт, подлежащий испытанию или обработке, вскрывают долотом, оборудованным передовым наконечником. В образовавшуюся выточку а-б-в-г-д-е (см.чертеж) спускают пакерное устройство такой же формы (размера). При этом внутренняя полость бурильных труб свободна от буровой жидкости. Затем бурильную колонну вращают и нагружают осевой силой, величина которой с учетом частоты вращения колонны, материала, толщины донышка впускного клапана и абразивных свойств горной породы приводит к быстрому стачиванию его выступающей части. При последующем увеличении осевой нагрузки на пакер и его полной остановке уплотнительные элементы механизма распакеровки вдавливаются в породу и окончательно отсекают пласт от затрубного пространства бурильной колонны. Вследствие депрессии пласта трубы заполнены жидкостью, пластовый флюид разрывает донышки впускных клапанов, проходит в центральное отверстие передового наконечника под обратный клапан, открывает его и попадает внутрь бурильных труб. Время отбора пластового флюида в трубы определяется расчетно-опытным путем. Для срыва пакерного устройства с него снимают осевую нагрузку, приводят во вращение колонну бурильных труб и поднимают ее. При затруднениях распакеровки, связанных с прихватом бурильной колонны, циркуляцию промывочной жидкости восстанавливают путем включения буровых насосов. Вступает в действие механизм создания репрессии на пласт, при котором жесткое донышко обратного (теперь уже циркуляционного) клапана разрывается давлением буровой жидкости. The formation to be tested or processed is opened with a bit equipped with an advanced tip. A packer device of the same shape (size) is lowered into the formed recess a-b-c-d-d (see drawing). In this case, the internal cavity of the drill pipe is free of drilling fluid. Then the drill string is rotated and loaded with axial force, the value of which, taking into account the rotational speed of the string, the material, the thickness of the bottom of the intake valve and the abrasive properties of the rock, leads to the rapid grinding of its protruding part. With a subsequent increase in the axial load on the packer and its complete stop, the sealing elements of the unpacking mechanism are pressed into the rock and finally cut off the formation from the annulus of the drill string. Due to the depression of the formation, the pipes are filled with fluid, the formation fluid breaks the bottoms of the intake valves, passes into the central hole of the advanced tip under the check valve, opens it and enters the drill pipe. The time of formation fluid formation into the pipes is determined by calculation and experimental means. To break the packer device, the axial load is removed from it, the drill pipe string is rotated and raised. In the event of unpacking difficulties associated with sticking the drill string, flushing fluid circulation is restored by turning on the mud pumps. The mechanism of creating repression on the formation comes into play, in which the rigid bottom of the check valve (now circulating) is burst by the pressure of the drilling fluid.

Claims

PACKING DEVICE, consisting of a hollow body connected to the drill string, mounted on the body of the sealing element located in the cavity of the valve body, including a pipe with a bottom and bypass channels, and an inlet valve assembly for communicating the borehole space under the sealing element with the body cavity, characterized in that it is equipped with a thread connected to the housing with a tip with a conical lateral surface, the sealing element is made of metal, has a stepped shape and is installed with the ability to push its lower end into the rock when creating an axial load on the sealing element, the valve pipe is spring-loaded relative to the body, and its bottom is made with the possibility of rupture by liquid pressure, the intake valve assembly is made in the form of bushings, each of which has a blind bottom protruding beyond the tip dimension, while the sleeve is installed on the outer end and conical side surfaces of the tip with the possibility of grinding their bottom on the rock during rotation of the drill string.