RU2189430C1

RU2189430C1 - Packer

Info

Publication number: RU2189430C1
Application number: RU2001111313/03A
Authority: RU
Inventors: Р.Г. Габдуллин; И.Г. Юсупов; Н.Г. Ибрагимов; Е.П. Жеребцов; Д.В. Страхов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть"
Priority date: 2001-04-23
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2002-09-20

Abstract

FIELD: oil producing industry; applicable in protection of casing strings from high-pressure effect. SUBSTANCE: packer includes sealing unit which consists of deformed branch pipe, flexible collar and expanding member connected through shear member with cylinder connected with drive via tie. Expanding member inner diameter is selected for outer diameter of plunger installed on lower end of tubing string with sealing member for engagement with internal wall of expanding member. Plunger has anchor unit including wedge installed in its annular bore for radial motion and thrusting with its upper end against circular boss, and engageable from below with slips, and slips with supporting branch pipe freely fitted on plunger and connected with it by shear member and engageable with plunger sealing member made in the form of a set of similar metal rings and self-sealing collars. EFFECT: higher operating reliability and prolonged service life. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к средствам защиты обсадной колонны от воздействия высокого давления. The invention relates to the oil industry, and in particular to means for protecting the casing from high pressure.

Известен "Пакер", включающий корпус, установленный в корпусе патрубок с расположенным на его наружной поверхности уплотнителем и связанный с приводом расширяющий конус (1). Known "Packer", comprising a housing mounted in the housing pipe with a seal located on its outer surface and connected to the drive expansion cone (1).

Недостатком данной конструкции является большое усилие посадки, большой ход расширяющего конуса при посадке, что приводит к увеличению массы и габаритов. The disadvantage of this design is the large landing force, the large stroke of the expanding cone during landing, which leads to an increase in weight and dimensions.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является "Пакер", содержащий уплотнительный узел, состоящий из деформируемого патрубка, эластичной манжеты и расширяющего элемента, соединенного через срезной элемент с цилиндром, связанным с приводом через тягу, при этом внутренний диаметр расширяющего элемента выбран под наружный диаметр плунжера, установленного на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб, с уплотнительным элементом для взаимодействия с внутренней стенкой расширяющего элемента (2). The closest in technical essence to the proposed one is the "Packer", containing a sealing assembly consisting of a deformable nozzle, an elastic sleeve and an expanding element connected via a shear element to a cylinder connected to the drive through a rod, while the inner diameter of the expanding element is selected for the outer diameter a plunger mounted on the lower end of the tubing string with a sealing element for interacting with the inner wall of the expansion element (2).

Недостатки известного пакера. The disadvantages of the famous packer.

Закачка воды в пласт, как правило, происходит в пульсирующем режиме. Посадка плунжера в расширяющий элемент в известной конструкции осуществляется без должного контроля, она может быть как со слабой, так и с высокой нагрузкой со стороны НКТ. В первом случае, при пульсирующем режиме закачки, может происходить отход расширяющего элемента от упорного торца плунжера и постоянное биение последнего о расширяющий элемент, что в конечном итоге приведет к расшатыванию уплотнительного узла и его разгерметизации. Во втором случае - при перенагрузке, уплотнительный узел может быть сдвинут со своего места, что также приведет к разгерметизации. В обоих случаях создается аварийная ситуация, ликвидация которой связана с проведением разбуривания уплотнительного узла и с последующим повторным спуском нового оборудования и т.д. Все это приводит к задалживанию значительного количества времени на непроизводительные работы и расходованию материальных средств. Water injection into the reservoir, as a rule, occurs in a pulsating mode. The landing of the plunger in the expansion element in the known design is carried out without proper control, it can be both with weak and high load from the tubing. In the first case, with a pulsating injection mode, the expanding element can move away from the thrust end of the plunger and the latter constantly beat against the expanding element, which will ultimately lead to loosening of the sealing assembly and its depressurization. In the second case - during overload, the sealing assembly can be shifted from its place, which will also lead to depressurization. In both cases, an emergency is created, the elimination of which is associated with the drilling of the sealing assembly and with the subsequent re-launching of new equipment, etc. All this leads to the borrowing of a significant amount of time for unproductive work and the expenditure of material resources.

Задачей изобретения является создание конструкции пакера, обладающего высокой надежностью и долговременностью в работе и позволяющего сэкономить значительные материальные средства. The objective of the invention is to create a design packer with high reliability and durability in operation and allowing to save significant material resources.

Указанная задача решается предлагаемым пакером, включающим уплотнительный узел, состоящий из деформируемого патрубка, эластичной манжеты и расширяющего элемента, соединенного через срезной элемент с цилиндром, связанным с приводом через тягу, при этом внутренний диаметр расширяющего элемента выбран под наружный диаметр плунжера, установленного на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб, с уплотнительным элементом для взаимодействия с внутренней стенкой расширяющего элемента. This problem is solved by the proposed packer, including a sealing unit, consisting of a deformable nozzle, an elastic sleeve and an expanding element connected through a shear element to a cylinder connected to the drive through a rod, while the inner diameter of the expanding element is selected for the outer diameter of the plunger mounted on the lower end tubing string, with a sealing element for interacting with the inner wall of the expansion element.

Новым является то, что плунжер снабжен якорным узлом, включающим клин, установленный в его кольцевой расточке с возможностью радиального перемещения и упирающийся верхним торцом в кольцевой выступ и взаимодействующий снизу с плашками, а последние - с опорным патрубком, свободно посаженным на плунжер и соединенным с ним срезным элементом и взаимодействующим с уплотнительным элементом плунжера, выполненным в виде набора повторяющихся металлических колец и самоуплотняющихся манжет. New is that the plunger is equipped with an anchor assembly including a wedge mounted in its annular bore with the possibility of radial movement and abutting the upper end against the annular protrusion and interacting from below with the dies, and the latter with the support pipe freely mounted on the plunger and connected to it shear element and interacting with the sealing element of the plunger, made in the form of a set of repeating metal rings and self-sealing cuffs.

Новым также является то, что уплотнительный узел снабжен опорной втулкой, верхний торец которой выполнен с внутренней конической расточкой, а с нижнего торца имеет наружную цилиндрическую выборку, в которой с втулкой соединен деформируемый патрубок. It is also new that the sealing assembly is equipped with a support sleeve, the upper end of which is made with an internal conical bore, and has a cylindrical outer sample from the lower end, in which a deformable pipe is connected to the sleeve.

На фиг.1 изображен продольный разрез уплотнительного узла пакера в транспортном положении. Figure 1 shows a longitudinal section of the sealing assembly of the packer in the transport position.

На фиг.2 - предлагаемый пакер после запакеровки. In Fig.2 - the proposed packer after packing.

На фиг.3 - в рабочем положении. Figure 3 - in the working position.

Пакер состоит из уплотнительного узла, включающего эластичную манжету 1 (фиг.1), деформируемый патрубок 2 и расширяющий элемент 3. Внутри последнего концентрично установлен цилиндр 4, соединенный тягой 5 с приводом 6. Срезным кольцом 7 цилиндр взаимодействует с расширяющим элементом 3. Деформируемый патрубок 2 в верхней части соединен с опорной втулкой 8, выполненной с конической расточкой 9 и цилиндрической выборкой 10 и упирающейся в корпус привода 6, который имеет соединительный элемент для присоединения к колонне НКТ 11. The packer consists of a sealing assembly, including an elastic sleeve 1 (Fig. 1), a deformable pipe 2 and an expanding element 3. Inside the latter, a cylinder 4 is concentrically mounted, connected by a rod 5 with a drive 6. With a shear ring 7, the cylinder interacts with the expanding element 3. A deformable pipe 2 in the upper part is connected to the support sleeve 8, made with a conical bore 9 and a cylindrical selection 10 and abutting against the drive housing 6, which has a connecting element for connection to the tubing string 11.

Пакер работает следующим образом. The packer works as follows.

После спуска его в скважину в заданный интервал на колонне НКТ 11 в трубное пространство закачивают жидкость под давлением, которое передается приводу 6, заставляя перемещаться вверх тягу 5 вместе с цилиндром 4 и связанным с ним через срезной элемент 7 расширяющим элементом 3. Последний, передвигаясь через деформируемый патрубок 2, расширяет его и плотно прижимает эластичную манжету 1 к стенкам обсадной колонны 12. Расширяющий элемент 3 двигается до тех пор, пока не упрется в опорную втулку 8, после чего происходит разрушение срезного элемента 7 и освобождение расширяющего элемента 3 от цилиндра 4. Затем из скважины извлекают привод 6 вместе с цилиндром 4 и колонной НКТ 11. После этого в скважину спускают колонну НКТ с установленным на нижнем конце плунжером 13 (фиг.2) с уплотнительным элементом, выполненным в виде набора повторяющихся металлических колец 14 и самоуплотняющихся манжет 15 для взаимодействия с внутренней стенкой 16 расширяющего элемента 3. На плунжере свободно установлен опорный патрубок 17, соединенный с ним срезным элементом 18. С патрубком 17 взаимодействует якорный узел, состоящий из плашек 19 и клина 20, расположенного в кольцевой расточке 21 плунжера и упирающегося сверху в кольцевой выступ 22. Снизу на плунжер навернут упорный наконечник 23. Клин 20 установлен с возможностью радиального перемещения на случай овальности обсадной колонны и несоосности оборудования. After lowering it into the well at a predetermined interval on the tubing string 11, liquid is injected into the pipe space under pressure, which is transmitted to the actuator 6, forcing the rod 5 to move upward together with the cylinder 4 and the expansion element 3 connected through it through the shear element 7. The latter, moving through the deformable pipe 2 expands it and presses the elastic sleeve 1 tightly against the walls of the casing 12. The expanding element 3 moves until it abuts against the support sleeve 8, after which the shear element 7 is destroyed release of the expanding element 3 from the cylinder 4. Then, the drive 6 is removed from the well together with the cylinder 4 and the tubing string 11. After that, the tubing string with the plunger 13 installed at the lower end (FIG. 2) with the sealing element made in the form of a set is lowered repeating metal rings 14 and self-sealing cuffs 15 for interaction with the inner wall 16 of the expanding element 3. A support pipe 17 is freely mounted on the plunger, connected to it by a shear element 18. An anchor assembly interacts with the pipe 17, with standing of the wedge plates 19 and 20 disposed in an annular bore 21 of the plunger and abutting against a top annular projection on the plunger 22. Bottom Screw resistant tip 23. The wedge 20 is mounted for radial movement in the case of casing ovality and misalignment of the equipment.

Деформируемый патрубок 2 изготовлен из легко расширяемого материала (например, сталь 10, алюминиевые сплавы и др.), а втулка 8 и расширяющий элемент 3 - из легко разрушаемого материала (например, чугуна). The deformable pipe 2 is made of easily expandable material (for example, steel 10, aluminum alloys, etc.), and the sleeve 8 and the expanding element 3 are made of easily destructible material (for example, cast iron).

После вхождения плунжера 13 в уплотнительный узел пакера и посадки опорного патрубка 17 на опорную втулку 8 происходит разрушение срезного элемента 18. При дальнейшем опускании плунжера клин 20 также опускается вниз и раздвигает плашки 19 в радиальном направлении, которые врезаются в обсадную колонну и надежно фиксируют пакер в скважине. Скважина готова для эксплуатации по нагнетанию в пласт жидкости. After the plunger 13 enters the packer sealing assembly and the support nozzle 17 is mounted on the support sleeve 8, the shear element 18 is destroyed. When the plunger is further lowered, the wedge 20 also drops down and pushes the dies 19 in the radial direction, which cut into the casing and securely fix the packer in well. The well is ready for operation by injecting fluid into the reservoir.

Чтобы убрать пакер с места, необходимо сделать натяжку НКТ, клин выйдет из зацепления с плашками, после чего плунжер поднимают на поверхность. Если нужно убрать и уплотнительный узел, его разбуривают. To remove the packer from its place, it is necessary to tighten the tubing, the wedge will disengage from the dies, after which the plunger is raised to the surface. If you need to remove the sealing assembly, it is drilled.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого пакера заключается в его высокой надежности и долговременности в работе, так как от сдвига под действием давления закачки пакер удерживается не только трением плотно прижатой к стенкам обсадной колонны эластичной манжеты, но и якорным узлом, соединенным с плунжером, постоянно поджимаемым как сверху насосно-компрессорными трубами, так и снизу давлением закачки. При этом самоуплотняющиеся манжеты не создают подъемной силы, действующей на плунжер. Все это в конечном счете позволит сэкономить значительные материальные средства. The technical and economic advantage of the proposed packer lies in its high reliability and durability, since the packer is kept from shearing by the injection pressure not only by friction firmly pressed against the elastic casing walls of the casing, but also by an anchor unit connected to the plunger, constantly pressed as from above by tubing, and from below by injection pressure. In this case, the self-sealing cuffs do not create a lifting force acting on the plunger. All this ultimately will save significant material resources.

Использованная информация
1. Аналог. А.с. 1726730, МКИ Е 21 В 33/12, 1992.Information used
1. The analogue. A.S. 1726730, MKI E 21 V 33/12, 1992.

2. Прототип. Патент РФ 2162137, МКИ 7 Е 21 В 33/12, 2001. 2. The prototype. RF patent 2162137, MKI 7 E 21 B 33/12, 2001.

Claims

1. A packer comprising a sealing assembly consisting of a deformable nozzle, an elastic sleeve and an expanding element connected through a shear element to a cylinder connected to the drive through a rod, while the inner diameter of the expanding element is selected for the outer diameter of the plunger mounted on the lower end of the pump column -compressor pipes, with a sealing element for interacting with the inner wall of the expanding element, characterized in that the plunger is equipped with an anchor assembly including a wedge installed in its an annular bore with the possibility of radial movement and abutting the upper end against an annular protrusion and interacting from below with dies, and the latter with a support pipe freely fitted on the plunger and connected with a shear element and interacting with the plunger sealing element, made in the form of a set of repeating metal rings and self-sealing cuffs.

2. The packer according to claim 1, characterized in that the sealing assembly is provided with a support sleeve, the upper end of which is made with an internal conical bore, and has a cylindrical outer sample from the lower end in which a deformable pipe is connected to the sleeve.