RU2137901C1

RU2137901C1 - Packer

Info

Publication number: RU2137901C1
Application number: RU98100534A
Authority: RU
Inventors: Р.Г. Габдуллин; Д.В. Страхов; В.Б. Оснос
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 1999-09-20

Abstract

FIELD: oil and gas production industry. SUBSTANCE: packer is used for carrying out isolating operations at overhaul repairs of wells, for temporary closing of well hole. Device has hollow barrel with plug and stopper, setting detent, actuated body, and rod of setting cylinder. Installed on barrel are following components: cone with slip sockets, sealing member, and detent of sealing member position with holding jaws. Located between slip sockets and cone are shear pins. Detent of sealing member position is provided with removable housing. It is adapted for interaction with setting detent. This detent is made in the form of locking ring. Made in hollow body and rod are circular bores for seating of locking ring. Cone is provided with additional taper-shaped supporting surface which is directed oppositely to main taper-shaped surface. Additional taper-shaped supporting surface is adapted for interaction with holding jaws through taper-shaped inserts. Application of aforesaid embodiment of packer improves efficiency of well hole closing. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для проведения изоляционных работ при капитальном ремонте скважин, для временного перекрытия ствола скважины. The invention relates to the oil industry and is intended for insulation work during the overhaul of wells, for temporary overlapping of the wellbore.

Известен "Пакер" (см. Пат. США N2221204, кл. 166-124, опуб. 1940 г.), содержащий полый ствол, установленный на стволе конус со шлипсами, уплотнительный элемент с фиксатором его положения относительно ствола, переходник с приводом, концентрично установленный относительно ствола с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с фиксатором уплотнительного элемента относительно ствола и конусом, и связанный дополнительным фиксатором со стволом патрубок. The well-known "Packer" (see US Pat. US N2221204, CL 166-124, publ. 1940), containing a hollow barrel mounted on the barrel cone with slips, a sealing element with a lock of its position relative to the barrel, an adapter with a drive, concentric mounted relative to the barrel with the possibility of axial movement and interaction with the retainer of the sealing element relative to the barrel and the cone, and connected by an additional retainer to the barrel pipe.

Для расцепления пакера от постановочной части необходимо вращение колонны труб. Это снижает надежность расцепления и увеличивает затраты времени. В связи с тем, что уплотнительный элемент остается в сжатом состоянии, упираясь в стенки ствола скважины, а основной фиксатор невозможно возвратить в исходное положение для освобождения уплотнительного элемента, снятие пакера и извлечение его из скважины затруднительно. To disengage the packer from the production part, rotation of the pipe string is necessary. This reduces the reliability of the trip and increases the time spent. Due to the fact that the sealing element remains compressed, abutting against the walls of the wellbore, and the main retainer cannot be returned to its original position to release the sealing element, it is difficult to remove the packer and remove it from the well.

Наиболее близок к предлагаемому пакер (см. Пат. Российской Федерации N2011793, МКИ % E 21 В 33/12, от 20.11.91 г.), содержащий полый ствол с заглушкой и упором, установочный фиксатор, приводной корпус и шток установочного гидроцилиндра, размещенные на стволе конус с шлипсами, уплотнительный элемент и фиксатор положения уплотнительного элемента с удерживающими губками. Closest to the proposed packer (see Pat. Of the Russian Federation N2011793, MKI% E 21 B 33/12, dated November 20, 91), containing a hollow barrel with a plug and an emphasis, an installation lock, a drive housing and a rod for the installation hydraulic cylinder, are located on the barrel there is a cone with slips, a sealing element and a position lock of the sealing element with holding jaws.

Основным недостатком этого пакера является то, что усилия сдвига пакера относительно обсадной колонны меняются в зависимости от ее диаметра потому, что в его конструкции заложена постоянная длина сжатия уплотняющих элементов, а так как стандартный разброс параметров обсадных труб достаточно большой, до 3%, причем в месте установки пакера этот диаметр не известен, то в результате плотность посадки разная, то есть меняются гарантированные усилия сдвига, что не удобно в процессе эксплуатации. The main disadvantage of this packer is that the shear forces of the packer relative to the casing vary depending on its diameter because its design includes a constant compression length of the sealing elements, and since the standard variation in casing parameters is quite large, up to 3%, and when this packer is installed at the place of installation, this diameter is not known, as a result, the landing density is different, that is, the guaranteed shear forces change, which is not convenient during operation.

Задачей изобретения является повышение качества перекрытия ствола скважины. The objective of the invention is to improve the quality of the overlapping of the wellbore.

Поставленная цель достигается описываемым пакером, содержащим полый ствол с заглушкой и упором, установочный фиксатор, приводной корпус и шток установочного гидроцилиндра, размещенные на стволе конус с шлипсами, уплотнительный элемент и фиксатор положения уплотнительного элемента с удерживающими губками, новым является то, что между шлипсами и конусом размещены срезные штифты, фиксатор положения уплотнительного элемента снабжен съемным кожухом, выполненным с возможностью взаимодействия с установочным фиксатором, установочный фиксатор выполнен в виде стопорного кольца с соответствующими ему кольцевыми проточками в полом корпусе и штоке, а конус снабжен дополнительной конической опорной поверхностью, противоположно направленной основной и выполненной с возможностью взаимодействия с удерживающими губками через конические вкладыши, причем конические вкладыши и удерживающие губки выполнены самоцентрирующимися. The goal is achieved by the described packer, containing a hollow barrel with a plug and an emphasis, an installation lock, a drive housing and a rod of the installation hydraulic cylinder, cones with slips placed on the barrel, a sealing element and a position lock of the sealing element with retaining lips, new is that between the slips and shear pins are placed in the cone, the position lock of the sealing element is provided with a removable casing configured to interact with the installation latch, installation latch the torus is made in the form of a retaining ring with corresponding annular grooves in the hollow body and stem, and the cone is provided with an additional conical supporting surface opposite to the main one and configured to interact with the retaining jaws through conical inserts, the conical inserts and holding jaws made self-centering.

Исследования патентной и научно- технической литературы показали, что подобная совокупность существенных признаков является новой и ранее не использовалась, это, в свою очередь, позволяет сделать заключение о соответствии технического решения критериям "новизна" и "технический уровень". Studies of patent and scientific and technical literature have shown that such a combination of essential features is new and has not been used before, this, in turn, allows us to conclude that the technical solution meets the criteria of “novelty” and “technical level”.

На прилагаемом чертеже изображен предлагаемый пакер. The attached drawing shows the proposed packer.

Пакер содержит полый ствол 1 с заглушкой 2 и упором 3, установочный фиксатор, выполненный в виде стопорного кольца 4 с соответствующими ему кольцевыми проточками в полом корпусе и штоке; корпус 5 установочного привода (на чертеже не показан) и шток 6 установочного привода; размещенные на полом стволе 1 конус 7 со шлипсами 8 и срезными штифтами 9; уплотнительные элементы 10 с разделительным кольцом 11 между ними; фиксатор положения уплотнительного элемента с удерживающими губками 12 и съемным кожухом 13. Конус 7 снабжен дополнительной конической опорной поверхностью 14, противоположно направленной основной и выполненной с возможностью взаимодействия с удерживающими губками 12 через конические вкладыши 15, причем конические вкладыши 15 и удерживающие губки 12 выполнены самоцентрирующимися. Кроме того, пакер снабжен толкателем 16, установленным на съемном кожухе 13 между конусом 7 и приводным корпусом 5, и упорным кольцом 17. Удерживающие губки 12 и конические вкладыши 15 относительно съемного кожуха 13 уплотнены уплотнениями 18. Технологические разъемы на чертеже не показаны. The packer comprises a hollow barrel 1 with a plug 2 and an emphasis 3, an installation latch made in the form of a retaining ring 4 with its corresponding annular grooves in the hollow body and stem; the housing 5 of the installation drive (not shown) and the stem 6 of the installation drive; placed on a hollow barrel 1 cone 7 with slips 8 and shear pins 9; sealing elements 10 with a spacer ring 11 between them; the positioner of the sealing element with the retaining jaws 12 and the removable casing 13. The cone 7 is provided with an additional conical supporting surface 14, oppositely directed to the main one and configured to interact with the holding jaws 12 through the conical inserts 15, the conical inserts 15 and the retaining jaws 12 being self-centering. In addition, the packer is equipped with a pusher 16 mounted on a removable casing 13 between the cone 7 and the drive housing 5, and a thrust ring 17. The retaining jaws 12 and the conical liners 15 are sealed relative to the removable casing 13 with seals 18. The process connectors are not shown in the drawing.

Пакер работает следующим образом. The packer works as follows.

Пакер на колонне насосно-компрессорных труб (на чертеже не показаны) в составе с установочным приводом спускают в скважину на заданную глубину. По достижению заданной глубины в колонне насосно-компрессорных труб создают избыточное давление, это вызывает перемещение корпуса 5 установочного привода вниз, а штока 6 установочного привода вверх. Корпус 5 установочного привода воздействует на толкатель 16 и перемещает его и взаимодействующий с ним конус 7 вниз. Одновременное с корпусом 5 перемещение штока 6 передвигает полый ствол 1, а вместе с ним упор 3 вверх. В результате такого перемещения уплотняющие элементы 10 и шлипсы 8 находятся под двухсторонним воздействием. При наращивании усилия срезается срезной штифт 9. Это вызывает перемещение шлипс 8 в радиальном направлении до упора их в стенки обсадной колонны скважины (на чертеже не показана). После упора шлипс 8, удерживающих пакер в конечном положении, дальнейшее перемещение штока 6 и корпуса 5 сжимает уплотняющие элементы 10, которые перекрывают обсадную колонну скважины. The packer on the tubing string (not shown in the drawing) as part of the installation drive is lowered into the well to a predetermined depth. Upon reaching the specified depth in the tubing string create excessive pressure, this causes the housing 5 of the installation drive to move down, and the stem 6 of the installation drive up. The housing 5 of the installation drive acts on the plunger 16 and moves it and the cone 7 interacting with it down. Simultaneously with the housing 5, the movement of the rod 6 moves the hollow barrel 1, and with it the emphasis 3 up. As a result of this movement, the sealing elements 10 and the slips 8 are double-sided. When increasing the force, the shear pin 9 is cut off. This causes the slip 8 to move radially until they abut against the walls of the well casing (not shown). After stopping, the slip 8 holding the packer in the final position, further movement of the rod 6 and the housing 5 compresses the sealing elements 10, which overlap the casing of the well.

Далее повышают давление до расчетного, что вызывает срезание стопорного кольца 4. После чего колонну насосно-компрессорных труб с установочным приводом извлекают из скважины, а пакер остается, перекрывая обсадную колонну. Then, the pressure is increased to the calculated one, which causes the retainer ring 4 to be cut off. After that, the tubing string with the installation drive is removed from the well, and the packer remains, blocking the casing.

При необходимости съема пакера в скважину опускают ловитель (на чертеже не показан), который захватывает зубья съемного кожуха 13. При подъеме съемный кожух 13, двигаясь вверх (по чертежу), упирается в толкатель 16, одновременно освобождая конические вкладыши 15, которые расходятся в радиальном направлении и освобождают удерживающие губки 12 от зацепления с насечкой полого корпуса 1. Толкатель 16 одновременно перемещает конус 7 вверх (по чертежу), что, в свою очередь, освобождает шлипсы 8 и уплотнительные элементы 10. Дальнейший подъем ловителя извлекает пакер из скважины. If it is necessary to remove the packer, a catcher (not shown) is lowered into the well, which captures the teeth of the removable casing 13. When lifting, the removable casing 13, moving up (according to the drawing), rests on the pusher 16, while releasing the conical liners 15, which diverge in the radial direction and release the retaining jaws 12 from engagement with the notch of the hollow body 1. The pusher 16 simultaneously moves the cone 7 upwards (according to the drawing), which, in turn, releases the slips 8 and the sealing elements 10. Further lifting of the catcher removes hacks the packer from the well.

Предлагаемая конструкция пакера обеспечивает более надежную его фиксацию и разобщение колонны, что дает возможность использовать пакер не только в проведении ремонтных работ, но и для разобщения обводненных пластов при эксплуатации скважин, а это, в свою очередь, позволит кратно снизить затраты на изоляционные работы по сравнению с традиционным оборудованием. The proposed design of the packer provides a more reliable fixation and uncoupling of the column, which makes it possible to use the packer not only in repair work, but also for uncoupling of waterlogged formations during well operation, and this, in turn, will allow to reduce the cost of insulation work by a factor of several with traditional equipment.

Использованная литература:
1. Пакер. Пат. США N2221204, кл. 166-124, опуб. 1940, - аналог.References:
1. Packer. Pat. U.S. N2221204, CL 166-124, publ. 1940 - analogue.

2. Пакер. Пат. Российской Федерации N 2011793, МКИ 5 E 21 В 33/12 от 20.11.91, - прототип. 2. Packer. Pat. Russian Federation N 2011793, MKI 5 E 21 B 33/12 from 11/20/91, - prototype.

Claims

A packer comprising a hollow barrel with a plug and an emphasis, an installation retainer, a drive housing and a mounting cylinder rod, a cone with slips placed on the barrel, a sealing element and a position lock of the sealing element with holding jaws, characterized in that shear pins are placed between the slips and the cone, the position lock of the sealing element is provided with a removable casing configured to interact with the installation latch, the installation latch is made in the form of a locking ring with there are annular grooves in the hollow body and stem, and the cone is equipped with an additional conical supporting surface opposite to the main one and configured to interact with the retaining jaws through the conical inserts, moreover, the conical inserts and holding jaws are made self-centering.