RU2186195C2

RU2186195C2 - Device for packer seating

Info

Publication number: RU2186195C2
Application number: RU2000117747A
Authority: RU
Inventors: Р.Г. Габдуллин; Д.В. Страхов; В.Б. Оснос; М.Ф. Асадуллин; З.Р. Салахова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д.Шашина
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2002-07-27

Abstract

FIELD: oil and gas producing industry; applicable in seating of packering devices in wells in conduction of such operations as testing of casing strings for airtightness, isolating operations, etc. SUBSTANCE: device has body separated by partition into two cavities, one of which is low-pressure, while the other, high-pressure one, and filled with fluid and provided with piston and rod, and radial channels. Installed in partition having longitudinal channel is differential valve engageable with bushing located on body. Bushing in its turn is engageable with spring centralizer. Sealing member is made in the form of expandable sleeve with flexible collar and mandrel engageable with piston rod. Mandrel partially enters packer sealing member and expands it with rod moving upward. EFFECT: simplified design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для установки пакерующих устройств в скважинах при проведении в ней работ, связанных с созданием давления над пакером, например, при испытании обсадной колонны на герметичность, проведении изоляционных работ и др. The invention relates to the oil and gas industry and is intended for the installation of packing devices in wells during work in it associated with the creation of pressure above the packer, for example, when testing the casing string for leaks, conducting insulation work, etc.

Известно устройство для посадки пакера, содержащее ствол, уплотнительный элемент, коническую втулку со шлицами, жестко соединенную и установленную с возможностью осевого перемещения относительно ствола, с полым обтекателем, разделенным герметично диафрагмой на камеру низкого давления и заполненную жидкостью камеру высокого давления с установленным поршнем, жестко соединенным со стволом, при этом коническая втулка жестко связана с обтекателем, а поршень - со стволом, плунжерная пробка выполнена с каналом и установлена с возможностью ограниченного перемещения после соединения ее ловильной головкой с подъемным кабелем-канатом (1). A device for landing a packer is known, comprising a barrel, a sealing element, a conical sleeve with slots, rigidly connected and mounted with axial movement relative to the barrel, with a hollow cowling sealed by a diaphragm into a low-pressure chamber and a liquid-filled high-pressure chamber with a mounted piston, rigidly connected to the barrel, while the conical sleeve is rigidly connected with the fairing, and the piston is connected with the barrel, the plunger plug is made with a channel and installed with the possibility of boundedness movement after its junction with a fishing head lifting cable-rope (1).

Недостатками пакера являются:
- низкая точность установки устройства в скважине, обусловленная тем, что диафрагма может разрушиться не в расчетном месте, т.к. это в значительной степени зависит от ее механических свойств и гидростатического давления столба жидкости в скважине;
- из-за нарушения герметичности в плунжере и поршне со временем усилие сжатия на уплотнительный элемент пакера снижается и может привести к полной разгерметизации.The disadvantages of the packer are:
- low accuracy of installation of the device in the well, due to the fact that the diaphragm may not collapse in the calculated place, because it largely depends on its mechanical properties and hydrostatic pressure of the liquid column in the well;
- due to a leak in the plunger and piston, the compression force on the packer sealing element decreases over time and can lead to complete depressurization.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, включающее корпус с герметичной крышкой, поперечную перегородку с продольным каналом, перекрытым клапаном, разделяющую корпус на две полости, одна из которых - низкого давления, а другая - высокого давления и заполнена жидкостью, расположенный в корпусе поршень со штоком и радиальные каналы ниже поршня (2). Существенными недостатками устройства являются:
- сложность конструкции, обусловленная необходимостью использования электропривода для клапана;
- значительные экономические затраты из-за применения дорогостоящего кабеля-каната;
после установки оборудования устройство остается в скважине, т.е. находится в агрессивной среде, благодаря воздействию которой сопрягаемые поверхности цилиндр - поршень коррелируют и теряют герметичность, что в конечном итоге приводит к разгерметизации пакера. Следствием этого является одноразовость применения устройства.The closest in technical essence to the proposed one is a device that includes a housing with a sealed cover, a transverse partition with a longitudinal channel, a valve that divides the housing into two cavities, one of which is low pressure and the other is high pressure and is filled with liquid located in the housing piston with a rod and radial channels below the piston (2). Significant disadvantages of the device are:
- design complexity due to the need to use an electric actuator for the valve;
- significant economic costs due to the use of expensive cable-rope;
after installing the equipment, the device remains in the well, i.e. It is located in an aggressive environment, due to which the mating surfaces of the cylinder - piston correlate and lose their tightness, which ultimately leads to depressurization of the packer. The consequence of this is the one-time use of the device.

Задачей изобретения является создание устройства для посадки пакера упрощенной конструкции многоразового действия и не требующего больших материальных затрат. The objective of the invention is to provide a device for planting a packer simplified design of reusable action and not requiring large material costs.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, включающим корпус с герметичной крышкой, поперечную перегородку с продольным каналом, перекрытым клапаном, разделяющую корпус на две полости, одна из которых - низкого давления, а другая - высокого давления и заполнена жидкостью, расположенный в корпусе поршень со штоком и радиальные каналы ниже поршня. This problem is solved by the proposed device, comprising a housing with a sealed cover, a transverse baffle with a longitudinal channel blocked by a valve, dividing the housing into two cavities, one of which is low pressure and the other is high pressure and is filled with liquid, a piston with a rod located in the housing and radial channels below the piston.

Новым является то, что устройство снабжено втулкой с цилиндрической внутренней выборкой, зафиксированной на наружной поверхности корпуса с возможностью продольного перемещения относительно него и пружинным центратором, расположенным в верхней части корпуса; клапан выполнен дифференциальным, установлен в поперечной перегородке и зафиксирован в исходном положении упомянутой втулкой, которая при запакеровке взаимодействует с пружинным центратором, а шток поршня выполнен с присоединенным к нему через срезное кольцо дорном, частично входящим в уплотнительный элемент пакера и расширяющим его при перемещении штока вверх. New is that the device is equipped with a sleeve with a cylindrical inner selection fixed on the outer surface of the housing with the possibility of longitudinal movement relative to it and a spring centralizer located in the upper part of the housing; the valve is made differential, installed in the transverse baffle and fixed in the initial position by the mentioned sleeve, which, when locked, interacts with the spring centralizer, and the piston rod is made with a mandrel attached to it through a shear ring, partially entering the packer sealing element and expanding it when the rod moves up .

На чертеже изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе в комплекте с пакером. The drawing shows the proposed device in longitudinal section complete with a packer.

Оно состоит из корпуса 1 с герметичной крышкой 2, к которой крепится канат 3. Корпус перегородкой 4 разделен на две части, верхняя 5 из которых образует полость под атмосферным давлением, и нижняя - 6, заполненная жидкостью. В последней установлен поршень 7 со штоком 8 и выполнены радиальные каналы 9, сообщающие подпоршневую полость со скважинным пространством. В перегородке 4 установлен перепускной дифференциальный клапан 10, зафиксированный в исходном положении втулкой 11 с цилиндрической выборкой 12 и разрезным кольцом-фиксатором 13. Клапан разобщает каналы 14 и 15. На наружной поверхности корпуса свободно размещен центратор 16 с пружинами 17. It consists of a housing 1 with a sealed cover 2, to which the rope 3 is attached. The housing with a partition 4 is divided into two parts, the upper 5 of which forms a cavity under atmospheric pressure, and the lower 6, filled with liquid. In the latter, a piston 7 with a rod 8 is installed and radial channels 9 are made, communicating the under-piston cavity with the borehole space. In the partition 4, a bypass differential valve 10 is installed, fixed in the initial position by a sleeve 11 with a cylindrical selection 12 and a split retainer ring 13. The valve divides the channels 14 and 15. A centralizer 16 with springs 17 is freely placed on the outer surface of the housing.

На чертеже в комплекте с устройством представлен пакер, состоящий из гильзы 18 из легко разбуриваемого материала (например, алюминия), верхним торцом упирающейся в корпус 1, на наружную поверхность которой "наварен" эластичный уплотнительный элемент 19. Во внутрь гильзы с нижнего торца частично входит дорн 20 с ребристо-конической наружной поверхностью и глухой крышкой снизу, выполненный также из легко разбуриваемого материала (например, чугуна), присоединенный через срезное кольцо 21 к штоку 8 поршня 7. Устройство снабжено уплотнениями 22, 23 и 24. In the drawing, complete with the device, a packer is presented, consisting of a sleeve 18 of easily drilled material (for example, aluminum), which abuts against the housing 1 with its upper end, on the outer surface of which an elastic sealing element 19 is “welded”, partially enters into the inside of the sleeve from the lower end a mandrel 20 with a ribbed-conical outer surface and a blind cover from below, also made of easily drilled material (for example, cast iron), connected via a shear ring 21 to the piston rod 8 7. The device is equipped with seals 22, 23 and 24.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

Устройство в сборе с пакером на канате 3 спускают в скважину в требуемый интервал. После этого устройство приподнимают до упора втулки 11 в корпус центратора 16, который остается на месте благодаря пружинам 17. При дальнейшем движении устройства вверх втулка 11 сдвинется относительно корпуса 1 вниз до совмещения выборки 12 с клапаном 10. Благодаря разности площадей S₁ и S₂ клапана 10 и воздействия на него внутрискважинного давления, шток клапана с меньшей площадью сечения 25 выдавливается в выборку 12, в результате чего соединяются каналы 14 и 15, и, следовательно, полости 5 и 6. Под воздействием перепада давлений в камере 5 и скважинном пространстве поршень 7 со штоком 8 перемещаются вверх, увлекая за собой дорн 20, который расширяет гильзу 18, плотно прижимая уплотнительный элемент 19 к стенке скважины. После полного захода дорна в гильзу он упирается в торец корпуса 1 и при дальнейшем перемещении поршня 7 со штоком 8 разрушается срезное кольцо 21. Устройство освобождается от пакера и поднимается на поверхность. При необходимости пакер может быть легко разбурен.The device assembly with the packer on the rope 3 is lowered into the well at the required interval. After that, the device is lifted up to the stop of the sleeve 11 in the centralizer housing 16, which remains in place thanks to the springs 17. With a further upward movement of the device, the sleeve 11 will move relative to the housing 1 downwards to align the sample 12 with the valve 10. Due to the difference in the areas S ₁ and S _{2 of the} valve 10 and the impact of downhole pressure on it, the valve stem with a smaller cross-sectional area 25 is extruded into a sample 12, as a result of which the channels 14 and 15, and therefore the cavities 5 and 6, are connected. Under the influence of the pressure drop in the chamber 5 and the downhole m space, the piston 7 with the rod 8 moves upward, entraining the mandrel 20, which expands the sleeve 18, tightly pressing the sealing element 19 to the wall of the well. After the mandrel fully enters the sleeve, it abuts against the end of the housing 1 and with further movement of the piston 7 with the rod 8, the shear ring 21 is destroyed. The device is released from the packer and rises to the surface. If necessary, the packer can be easily drilled.

Предлагаемое устройство проще по конструкции, т.к. для привода его клапана используется внутрискважинное давление, и значительно дешевле, т.к. для спуска и подъема используется обычный канат. The proposed device is simpler in design, because downhole pressure is used to drive its valve, and much cheaper, because a standard rope is used to lower and raise.

Очень важным также является то, что после установки оборудования в скважине устройство извлекается на поверхность, т.е. оно может использоваться многократно. It is also very important that after installing the equipment in the well, the device is removed to the surface, i.e. it can be used repeatedly.

Использованная информация
1. Аналог. Патент РФ 2057896, МКИ 6 Е 21 В 33/12, 1996.Information used
1. The analogue. RF patent 2057896, MKI 6 E 21 V 33/12, 1996.

2. Прототип. А.с. 945378, МКИ Е 21 В 33/12, 1982. 2. The prototype. A.S. 945378, MKI E 21 V 33/12, 1982.

Claims

A device for planting a packer, comprising a housing with a sealed cover, a transverse partition with a longitudinal channel blocked by a valve, dividing the housing into two cavities, one of which is low pressure and the other is high pressure and is filled with liquid, a piston with a rod and radial channels below the piston, characterized in that it is equipped with a sleeve with a cylindrical inner selection fixed on the outer surface of the housing with the possibility of longitudinal movement relative to it and the spring center with a torch located in the upper part of the housing, the valve is made differential, installed in the transverse partition and fixed in the initial position by the mentioned sleeve, which, when locked, interacts with the spring centralizer, and the piston rod is made with a mandrel attached to it through a shear ring, partially entering the sealing element packer and expanding it when moving the rod up.