RU2125148C1 - Packer - Google Patents
Packer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2125148C1 RU2125148C1 RU97105655A RU97105655A RU2125148C1 RU 2125148 C1 RU2125148 C1 RU 2125148C1 RU 97105655 A RU97105655 A RU 97105655A RU 97105655 A RU97105655 A RU 97105655A RU 2125148 C1 RU2125148 C1 RU 2125148C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- packer
- housing
- annular space
- seat
- central axial
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к пакерным устройствам для опрессовки обсадных колонн. The invention relates to the oil and gas industry, in particular to packer devices for crimping casing strings.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является пакер, содержащий цилиндрический корпус с центральным осевым каналом и седлом на внутренней поверхности, установленный на корпусе уплотнительный элемент, который снабжен нижней опорой и распорным кольцом, подпружиненный толкатель с поршнем, кожух, размещенный на верхнем седле корпуса клапанный узел, выполненный в виде подвижной в осевом направлении втулки, которая снабжена опорными сухарями и срезным элементом и выполнена с седлом на верхнем торце, установленный в седле втулки шаровой запорный элемент (см. а.с. N 1808993 E 21 B 33/12, 91 г.) - прототип. Closest to the claimed technical solution is a packer containing a cylindrical body with a central axial channel and a seat on the inner surface, a sealing element mounted on the body, which is provided with a lower support and a spacer ring, a spring-loaded pusher with a piston, a casing located on the upper seat of the body valve assembly made in the form of an axially movable sleeve, which is equipped with supporting crackers and a shear element and is made with a saddle at the upper end, mounted in the saddle Lki ball locking element (see.with. N 1808993 E 21 B 33/12, 91) - prototype.
Известное устройство имеет недостаток:
Наличие на кольцевой втулке двух ярусов сухарей с различными срезными элементами и необходимость в связи с этим выполнения сложной формы расточки центрального канала корпуса: наличие на кольцевой втулке двух рядов уплотнений усложняют конструкцию клапанного узла пакера. Между тем, клапанные узлы должны изготавливаться в нескольких экземплярах, т.к. после подъема или спуска пакера на новую глубину необходимо сбрасывать новый клапанный узел.A known device has the disadvantage of:
The presence on the annular sleeve of two tiers of rusks with various shear elements and the need to perform complex boring of the central channel of the housing due to this: the presence of two rows of seals on the annular sleeve complicate the design of the packer valve assembly. Meanwhile, valve assemblies should be made in several copies, because after raising or lowering the packer to a new depth, it is necessary to reset the new valve assembly.
Например, для того, чтобы определить с технологически приемлемой точностью /около 30 метров/ место повреждения обсадной колонны скважины глубиной 5000 метров, требуется 7 клапанных узлов. For example, in order to determine, with technologically acceptable accuracy / about 30 meters / the location of damage to the casing of a well with a depth of 5000 meters, 7 valve assemblies are required.
Радиальное расположение каналов, связывающих центральный канал ствола с кольцевой полостью, в которой расположен поршень, вызывает необходимость защиты резиновых уплотнений на клапанном узле, чтобы уплотнение, проходя мимо отверстий каналов, не было повреждено острыми кромками или заусенцами, оставшимися после сверления каналов. С этой целью в центральном канале ствола в месте выхода радиальных каналов выполнена расточка специальной конфигурации. The radial arrangement of the channels connecting the central bore of the barrel with the annular cavity in which the piston is located makes it necessary to protect the rubber seals on the valve assembly so that the seal passing past the channel openings is not damaged by sharp edges or burrs remaining after drilling the channels. For this purpose, a bore of a special configuration is made in the central bore of the barrel at the exit point of the radial channels.
Сложность конструкции пакера вызывает снижение технологичности его изготовления и понижает надежность устройства в целом, т.к. она является произведением надежности его составных частей, каждая из которых меньше единицы. The complexity of the design of the packer causes a decrease in the manufacturability of its manufacture and reduces the reliability of the device as a whole, because it is a product of the reliability of its components, each of which is less than one.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования пакера, в котором за счет изменения конструкции корпуса и размещения срезного элемента достигается упрощение конструкции пакера, что позволяет повысить надежность его работы и технологичность изготовления. The basis of the invention is the task of improving the packer, in which due to changes in the design of the housing and the placement of the shear element, simplification of the design of the packer is achieved, which improves its reliability and manufacturability.
Поставленная задача решается за счет того, что в пакере, содержащем цилиндрический корпус с центральным осевым каналом и седлом на внутренней поверхности, установленный на корпусе уплотнительный элемент с нижней опорой и распорным кольцом, кожух, образующий внутренней поверхностью с наружной поверхностью корпуса кольцевое пространство, поршень, размещенный в кольцевом пространстве, подпружиненный толкатель, связанный с поршнем, клапанный узел, размещенный на седле корпуса и выполненный в виде подвижной в осевом направлении втулки с опорными сухарями, срезным элементом и седлом на верхнем торце, шаровой запорный элемент, установленный в седле втулки, новым является то, что корпус выполнен с осевыми каналами, соединяющими кольцевое пространство с центральным осевым каналом, а срезной элемент установлен на втулке с возможностью ограничения продольного перемещения шарового запорного элемента. Корпус выполнен с осевыми каналами, соединяющими кольцевое пространство с центральным осевым каналом, что позволяет избежать выполнения в центральном канале корпуса расточки специальной формы для предохранения уплотнений от повреждений. The problem is solved due to the fact that in the packer containing a cylindrical housing with a central axial channel and a saddle on the inner surface, a sealing element mounted on the housing with a lower support and a spacer ring, a casing forming an annular space with an outer surface of the housing, a piston, located in the annular space, a spring-loaded pusher associated with the piston, a valve assembly located on the saddle of the housing and made in the form of an axially movable sleeve with With rusks, a shear element and a saddle at the upper end, the ball locking element installed in the saddle of the sleeve, the new one is that the housing is made with axial channels connecting the annular space with the central axial channel, and the shear element is mounted on the sleeve with the possibility of limiting longitudinal movement ball locking element. The housing is made with axial channels connecting the annular space with the central axial channel, which allows avoiding a special form in the central channel of the housing of the housing to protect the seals from damage.
Срезной элемент установлен на втулке с возможностью ограничения продольного перемещения шарового запорного элемента, что позволяет упростить конфигурацию втулки и сухарей, уменьшить количество деталей клапанного узла. The shear element is mounted on the sleeve with the possibility of limiting the longitudinal movement of the ball locking element, which allows to simplify the configuration of the sleeve and crackers, to reduce the number of parts of the valve assembly.
На фиг. 1 показан пакер в продольном разрезе: левая половина - в исходном положении, правая в рабочем, на фиг. 2 - элемент, перекрывающий центральный осевой канал - шаровой кран. In FIG. 1 shows a packer in longitudinal section: the left half is in the initial position, the right half is in the working position, in FIG. 2 - an element that overlaps the central axial channel is a ball valve.
Пакер содержит корпус 1 с верхней 2 и нижней 3 муфтами. В корпусе 1 и в муфтах 2 и 3 выполнен центральный осевой канал 4. Корпус 1 снабжен кожухом 5, между внутренней поверхностью которого и наружной поверхностью корпуса 1 образовано кольцевое пространство, в котором размещен с возможностью осевого перемещения поршень 6. Кольцевое пространство соединено с центральным осевым каналом 4 осевыми каналами 7. Поршень 6 кинематически связан с толкателем 8, установленном на корпусе 1 с возможностью осевого перемещения. Между буртиками толкателя 8 и кожуха 5 расположена пружина 9. Толкатель 8 кинематически связан с распорным кольцом 10, установленным подобно поршню 6 и толкателю 8, на корпусе 1 с возможностью осевого перемещения. The packer comprises a housing 1 with upper 2 and lower 3 couplings. A central axial channel 4 is made in the housing 1 and in the couplings 2 and 3. The housing 1 is provided with a casing 5, between the inner surface of which and the outer surface of the housing 1 an annular space is formed in which the piston 6 is axially moved. The annular space is connected to the central axial channel 4 axial channels 7. The piston 6 is kinematically connected with the pusher 8 mounted on the housing 1 with the possibility of axial movement. A spring 9 is located between the shoulders of the pusher 8 and the casing 5. The pusher 8 is kinematically connected with the spacer ring 10, mounted like a piston 6 and the pusher 8, on the housing 1 with the possibility of axial movement.
Над нижней муфтой 3 на корпусе 1 расположена опора 11. Между распорным кольцом 10 и опорой 11 размещен резиновый уплотнительный элемент 13. Above the lower sleeve 3 on the housing 1 is a support 11. Between the spacer ring 10 and the support 11 is placed a rubber sealing element 13.
В нижнюю муфту 3 ввернута на резьбе ловушка 13, снабженная отверстиями для прохода жидкости. In the lower sleeve 3, a trap 13 is screwed onto the thread, provided with holes for the passage of fluid.
Центральный осевой канал 4 снабжен седлом конической формы, выполненным в корпусе 1, на котором размещены клапанный узел, включающий втулку 14, два сухаря 15, закрепленные на втулке 14 срезным элементом 16, и снабженный размещенным на верхнем торце втулки 14 седлом с расположенным на нем шаровым запорным элементом 17. Центральный осевой канал перекрывают шаровым краном 18. The central axial channel 4 is provided with a conical shaped seat made in the housing 1, on which a valve assembly is located, including a sleeve 14, two crackers 15, mounted on a sleeve 14 with a shear element 16, and equipped with a saddle located on the upper end of the sleeve 14 with a ball mounted thereon the locking element 17. The Central axial channel is blocked by a
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Спускают пакер на заданную глубину на колонне бурильных или насосно-компрессорных труб /не показана/, на которую пакер крепится верхней муфтой 2. В процессе спуска пакера жидкость, находящаяся в скважине, поступает через отверстия в ловушке 13 в центральный осевой канал 4, отжимает шаровой запорный элемент 17 до упора в срезной элемент 16 и поднимается по трубному каналу колонны труб. The packer is lowered to a predetermined depth on a string of drill or tubing (not shown), onto which the packer is attached by the upper sleeve 2. During the descent of the packer, the liquid in the well, through the holes in the trap 13, enters the central axial channel 4, squeezes the ball the locking element 17 to the stop in the shear element 16 and rises along the pipe channel of the pipe string.
После достижения заданной глубины спуск прекращают и создают с помощью насосов в трубном, а следовательно, и в центральном осевом канале 4 давление, достаточное для срабатывания пакера, но меньше, чем требующееся для среза срезного элемента 16. Под действием этого давления шаровой запорный элемент 17 прижимается к седлу втулки 14, давление жидкости из центрального осевого канала 4 по осевым каналам 7 передается в кольцевое пространство и воздействует на находящийся в нем поршень 6. Под действием давления жидкости поршень 6 движется вниз, движение поршня 6 передается толкателю 8, который своим буртиком сжимает пружину 9, опирающуюся своим нижним торцом на оставшийся неподвижный буртик кожуха 5. Перемещение толкателя 8 вызывает движение распорного кольца 10, которое сжимает в осевом направлении уплотнительный элемент 12, который опирается при этом своим нижним торцом на опору 11, остающейся неподвижной, т.к. ее перемещению препятствует нижняя муфта 3. Под действием сжимающего осевого усилия уплотнительный элемент 12, сохраняя объем и силу несжимаемости резины, увеличивает свой наружный диаметр, т.к. изменению внутреннего диаметра препятствует корпус 1. Изменение наружного диаметра уплотнительного элемента 12 приводит к герметизации межтрубного пространства. Об окончании процесса герметизации судят по увеличению давления в трубном канале, которое контролируют по манометру. After reaching the specified depth, the descent is stopped and created using pumps in the pipe, and therefore in the central axial channel 4, a pressure sufficient to trigger the packer, but less than that required to cut the shear element 16. Under the influence of this pressure, the ball locking element 17 is pressed to the seat of the sleeve 14, the fluid pressure from the central axial channel 4 through the axial channels 7 is transferred to the annular space and acts on the piston 6 located therein. Under the action of the fluid pressure, the piston 6 moves downward, moving The piston 6 is transmitted to the pusher 8, which compresses the spring 9 with its shoulder, resting its lower end against the remaining stationary shoulder of the casing 5. The movement of the pusher 8 causes the spacer ring 10 to move, which compresses the sealing element 12 in the axial direction, which is supported by its lower end on the support 11, which remains stationary, because its movement is prevented by the lower coupling 3. Under the action of compressive axial forces, the sealing element 12, while maintaining the volume and incompressibility of the rubber, increases its outer diameter, because the change in the inner diameter is prevented by the housing 1. Changing the outer diameter of the sealing element 12 leads to the sealing of the annulus. The end of the sealing process is judged by the increase in pressure in the pipe channel, which is controlled by a manometer.
Запирают герметично трубный канал с помощью шарового крана 18 и подают в межтрубное пространства жидкость под давлением опрессовки, которое меньше, чем давление срабатывания пакера. The tube channel is sealed with a
Если давление после отключения насосов и запирания межтрубного пространства с течением времени остается неизменным, это свидетельствует о том, что колонна обсадных труб выше места расположения пакера герметична. If the pressure after switching off the pumps and locking the annulus remains unchanged over time, this indicates that the casing string above the location of the packer is tight.
Если давление жидкости с течением времени уменьшается, выясняют, по какой причине это происходит: негерметичность колонны обсадных труб выше места расположения пакера или пакер не обеспечивает полной герметизации межтрубного пространства. If the fluid pressure decreases over time, find out why this is happening: leaking casing string above the location of the packer or packer does not provide complete sealing of the annulus.
Для проверки работоспособности пакера отпирают межтрубное пространство, включают насосы и с их помощью поддерживают давление в межтрубном пространстве: одновременно шаровой кран 18, перекрывающий ранее трубный канал. Давление в трубном канале и центральном осевом канале 4 падает, поршень 6 и толкатель 8 под действием сил упругости пружины 9 и давления жидкости в межтрубном пространстве возвращаются в исходное положение, однако, уплотнительный элемент 12 остается в рабочем положении, т.к. давление жидкости в межтрубном пространстве воздействует на его верхний торец, заменяя действие поршня 6. Если пакер не обеспечивает достаточной герметичности, жидкость, находящаяся в межтрубном пространстве, проходит через уплотнительный элемент 12 в пространство под пакером, через отверстия в ловушке 13 поступает в центральный осевой канал 4, поднимает запорный элемент 17 и по трубному каналу поступает к устью скважины. Если это движение жидкости не наблюдается, то значит она уходит из межтрубного пространства через место повреждения колонны обсадных труб, расположенное выше места нахождения пакера. To test the packer’s operability, the annular space is unlocked, the pumps are turned on, and with their help, the pressure in the annulus is maintained: at the same time, a
Закончив проверку, включают насос. After checking, turn on the pump.
Когда перепад давления над и под уплотнительным элементом 12 исчезает, уплотнительный элемент 12 под действием внутренних сил упругости восстанавливает свою первоначальную форму. When the pressure drop above and below the sealing element 12 disappears, the sealing element 12 restores its original shape under the action of internal elastic forces.
Если в дальнейшем требуется опустить пакер на глубину больше предыдущей, это осуществляют, наращивая колонну бурильных или обсадных труб, после чего повторяют опрессовку, так как это описано выше. If in the future it is required to lower the packer to a depth greater than the previous one, this is done by building up a string of drill or casing pipes, after which the crimping is repeated, as described above.
Если требуется поднять пакер выше, то во избежание возникновения поршневого эффекта /свабирования/ поднимают давление в трубном канале и, следовательно, в центральном осевом канале 4. Это давление должно быть больше, чем давление, при котором срабатывает пакер. Под действием этого давления шаровой запорный элемент 17 прижимается жидкостью к седлу втулки 14, герметизируя центральный осевой канал 4. Элементы пакера снова перемещаются в рабочее положение. Давление жидкости, воздействуя на торце втулки 14, стремится переместить ее вниз по центральному каналу 4, но этому препятствуют сухари 15, закрепленные на втулке 14 с помощью срезного элемента 16, т.к. они опираются на седло в центральном осевом канале 4. При дальнейшем повышении давления сила, обусловленная им, действующая на торце втулки 14, достигает величины, при которой происходит срез по двум поверхностям срезного элемента 16. Ничем не удерживаемая теперь втулка 14 по центральному осевому каналу 4 выдавливается в ловушку 13. Туда же падают сухари 15. If you want to raise the packer higher, then in order to avoid the occurrence of a piston effect (swab), increase the pressure in the pipe channel and, therefore, in the central axial channel 4. This pressure should be greater than the pressure at which the packer is activated. Under the influence of this pressure, the ball locking element 17 is pressed by the fluid to the seat of the sleeve 14, sealing the central axial channel 4. The packer elements are again moved to the operating position. The pressure of the liquid, acting on the end face of the sleeve 14, tends to move it down the central channel 4, but this is prevented by crackers 15, mounted on the sleeve 14 with a shear element 16, because they rest on the saddle in the central axial channel 4. With a further increase in pressure, the force due to it acting on the end face of the sleeve 14 reaches a value at which shear occurs on the two surfaces of the shear element 16. The sleeve 14 is now not held by the central axial channel 4 extruded into the trap 13. There crackers 15 fall.
После этого выключают насосы. Поршень 6, толкатель 8, распорное кольцо 10 и уплотнительный элемент 12 под действием сил упругости пружины 9 и резины уплотнительного элемента 12 возвращаются в исходное положение, т.к. исчезает перепад давления в центральном осевом канале 4 и межтрубном пространстве. After that, the pumps are turned off. The piston 6, the pusher 8, the spacer ring 10 and the sealing element 12 under the action of the elastic forces of the spring 9 and the rubber of the sealing element 12 are returned to their original position, because the pressure drop in the central axial channel 4 and the annulus disappears.
Перемещают пакер вверх, демонтируя по мере подъема колонну бурильных или насосно-компрессорных труб. В процессе подъема в трубный канал доливают жидкость, которая проходя через центральный осевой канал 4, заполняет освобождающееся пространство под пакером. Жидкость, не успевшая перелиться через кольцевой зазор между внутренней поверхностью обсадной колонны и наружной поверхностью уплотнительного элемента 12 из межтрубного пространства в пространство под пакером, вытесняется вверх к устью скважины и направляется в трубный канал. The packer is moved up, disassembling the drill string or tubing as it rises. During the lifting process, fluid is added to the pipe channel, which, passing through the central axial channel 4, fills the vacant space under the packer. The fluid that has not had time to flow through the annular gap between the inner surface of the casing and the outer surface of the sealing element 12 from the annulus to the space below the packer is forced up to the wellhead and sent to the pipe channel.
После подъема пакера на заданную отметку в трубный канал вводят новый клапанный узел, который под действием собственного веса достигает седла в центральном осевом канале 4. При последующей подаче жидкости под давлением в трубный канал клапанный узел подается вниз до упора сухарями 15 в коническую поверхность седла в центральном осевом канале 4. After raising the packer to a predetermined mark, a new valve assembly is introduced into the pipe channel, which, under the action of its own weight, reaches the seat in the central axial channel 4. When the fluid is subsequently supplied under pressure into the pipe channel, the valve assembly is fed down to the stop with crackers 15 into the conical surface of the seat in the central axial channel 4.
В дальнейшем все действия с пакером производятся так, как это описано выше. In the future, all actions with the packer are performed as described above.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97105655A RU2125148C1 (en) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | Packer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97105655A RU2125148C1 (en) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | Packer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2125148C1 true RU2125148C1 (en) | 1999-01-20 |
| RU97105655A RU97105655A (en) | 1999-04-20 |
Family
ID=20191775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97105655A RU2125148C1 (en) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | Packer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2125148C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2529063C1 (en) * | 2013-07-09 | 2014-09-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Device for selective implosive processing of productive bed |
| RU2606481C2 (en) * | 2012-10-01 | 2017-01-10 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Well tool with stressed seal |
-
1997
- 1997-04-04 RU RU97105655A patent/RU2125148C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2606481C2 (en) * | 2012-10-01 | 2017-01-10 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Well tool with stressed seal |
| RU2529063C1 (en) * | 2013-07-09 | 2014-09-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Device for selective implosive processing of productive bed |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20090218107A1 (en) | Reservoir Tool for Packer Setting | |
| US6213217B1 (en) | Gas operated apparatus and method for maintaining relatively uniformed fluid pressure within an expandable well tool subjected to thermal variants | |
| EP2607613A1 (en) | An annular barrier with a self-actuated device | |
| US4595060A (en) | Downhole tool with compressible well fluid chamber | |
| US6202748B1 (en) | Multi-stage maintenance device for subterranean well tool | |
| US9587452B2 (en) | Cycle device | |
| US7699111B2 (en) | Float collar and method | |
| RU2125148C1 (en) | Packer | |
| RU2292442C1 (en) | Interval packer device, hydro-mechanical packer and repression-depression action hydraulic packer (its variants) | |
| RU2698348C1 (en) | Packing unit of packer | |
| SU1808993A1 (en) | Packer | |
| RU2312204C1 (en) | Device for pipe string pressure-testing | |
| RU2175710C2 (en) | Packer ( variants ) | |
| CN213510523U (en) | Hydraulic balancing device of oil pipe cutter | |
| RU2220274C1 (en) | Hydraulic anchor | |
| RU194454U1 (en) | Borehole Hydromechanical Packer | |
| RU2214503C1 (en) | Device for cementing of additional casing string | |
| RU89595U1 (en) | DEVELOPMENT UNIT FOR WELL INSULATION | |
| RU42856U1 (en) | DEVICE FOR CEMENTING AN EXTRA CASING | |
| RU2134770C1 (en) | Packer for double-stage cementation of casing string | |
| CN107939334B (en) | Plunger type expansion packer | |
| RU2234594C1 (en) | Device for cementing additional casing pipe | |
| WO2024076240A1 (en) | A packer setting device | |
| RU50247U1 (en) | INTERVAL PACKING DEVICE, HYDROMECHANICAL PACKER, PACKER VALVE ASSEMBLY OF THE TWO-SIDED ACTION AND HYDRAULIC PACKER OF THE REPRESSION-DEPRESSION ACTION (ITS OPTIONS) | |
| RU1809856C (en) | Packer device |