RU2209926C2

RU2209926C2 - Packer

Info

Publication number: RU2209926C2
Application number: RU2001130918/03A
Authority: RU
Inventors: К.В. Буйко; В.И. Мишин; шов О.А. Лед; О.А. Ледяшов; Е.Н. Штахов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Бурение"
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2003-08-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry, well bore sealing. SUBSTANCE: technical result of invention consists in increased reliability of setting of packer in any point of casing string including box joints displaying axial clearance between butts of linked casings and in enhanced pressure difference endured by packer thanks to alignment of unit with extendible dies by means of spring and to more uniform distribution of forces over their lengths. Packer has shaft, upper and lower substitutes put on it, sealing member confined between conical rings and placed between substitutes. Spring-loaded extendible dies interact with their conical surfaces with conical rings. Additional conical rings with which conical surfaces of dies interact are set between substitutes. Extendible dies are knock-down dies assembled with formation of internal spaces where circular springs are placed. Axial size of dies exceeds size of clearance between butts of casings in box joint by factor of 3 or more. EFFECT: increased reliability of setting of packer. 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для герметизации ствола скважины. The invention relates to the oil and gas industry and is intended for sealing a wellbore.

При всем разнообразии конструкций пакеров герметизация ствола скважины в большинстве из них, например в пакере ПН-ЯГ, достигается путем сжатия уплотнительного элемента (резиновой манжеты). При осевом сжатии уплотнительного элемента он, расширяясь в радиальном направлении, перекрывает кольцевой зазор между корпусом пакера и стволом скважины [1]. Перепад давления, выдерживаемый пакером, зависит от величины кольцевого зазора и твердости резины. При увеличении перепада давления резина концевых частей уплотнительного о элемента затекает в зазор и разрушается, нарушая герметичность уплотнения. With all the variety of packer designs, the sealing of the wellbore in most of them, for example, in the PN-YAG packer, is achieved by compressing the sealing element (rubber sleeve). When the sealing element is axially compressed, it, expanding in the radial direction, overlaps the annular gap between the packer body and the wellbore [1]. The pressure drop maintained by the packer depends on the size of the annular gap and the hardness of the rubber. With an increase in pressure drop, the rubber of the end parts of the sealing element o flows into the gap and collapses, violating the tightness of the seal.

Известен пакер, включающий ствол, уплотнительный элемент с конусами и раздвижные плашки, взаимодействующие своими поверхностями с конусами. Сверху и снизу пакер ограничен переводниками и жестко связанными с ними втулками, в которых размещены подпружиненные упоры [2]. Раздвижные плашки перекрывают зазоры между стволом скважины и корпусом пакера, что ограничивает возможность затекания в них резины, что позволяет повысить величину перепада давления, выдерживаемого пакером, увеличить надежность и долговечность уплотнительного элемента. Known packer, including the barrel, a sealing element with cones and sliding dies, interacting with their surfaces with cones. Above and below, the packer is bounded by sub and rigidly connected bushings in which spring-loaded stops are placed [2]. Sliding dies overlap the gaps between the wellbore and the packer body, which limits the possibility of rubber flowing in them, which makes it possible to increase the differential pressure maintained by the packer and increase the reliability and durability of the sealing element.

Основным недостатком известного решения является ограниченный осевой размер раздвижных плашек в месте контакта со стенкой скважины. В случае попадания плашки на муфтовое соединение обсадной трубы возможен изгиб и поломка плашки с последующим заклиниванием пакера в скважине. При увеличении же осевого размера плашки сложность конструкции выдвигающего плашки узла может вызвать перекосы при их выдвижении и нарушение пакеровки. The main disadvantage of the known solution is the limited axial size of the sliding dies at the point of contact with the borehole wall. In the case of a die falling onto a sleeve connection of a casing, bending and breaking of the die is possible, followed by jamming of the packer in the well. With an increase in the axial size of the die, the complexity of the design of the node that extends the die can cause distortions when they are extended and violate the packing.

Предлагаемым изобретением решается задача по устранению указанных недостатков. The present invention solves the problem of eliminating these disadvantages.

Заявляемое устройство содержит ствол, установленные на нем верхний и нижний переводники, между которыми размещен уплотнительный элемент, заключенный между коническими кольцами, с которыми взаимодействуют своими конусными поверхностями подпружиненные выдвижные плашки. Отличительными особенностями пакера является то, что между переводниками установлены дополнительные конические кольца, с которыми взаимодействуют конусные поверхности плашек, при этом выдвижные плашки выполнены сборными с образованием внутренних полостей, в которых размещены кольцевые пружины, причем осевой размер плашек превышает размеры зазора между торцами обсадных труб в муфтовом соединении не менее чем в 3 раза. The inventive device comprises a barrel, upper and lower sub installed on it, between which a sealing element is placed, enclosed between conical rings, with which spring-loaded retractable plates interact with their conical surfaces. A distinctive feature of the packer is that additional conical rings are installed between the sub, with which the conical surfaces of the dies interact, and the retractable dies are prefabricated to form internal cavities in which annular springs are placed, and the axial dimension of the dies exceeds the clearance between the ends of the casing pipes coupling connection not less than 3 times.

Заявляемая совокупность существенных признаков обеспечивает простоту и надежность устройства, достигаемые, в частности, за счет совмещения пружинного узла с выдвижными плашками. Надежность работы определяется также одновременным воздействием выдвигающих усилий на оба конца плашек и равномерным их распределением по длине плашек, благодаря использованию кольцевых пружин, установленных внутри. Осевой размер, не менее 3-х размеров зазора между торцами обсадных труб, обеспечивает надежное перекрытие муфтовых соединений, исключающее перекосы плашек и связанное с ними нарушение пакеровки. The inventive combination of essential features provides the simplicity and reliability of the device, achieved, in particular, by combining the spring unit with retractable dies. The reliability of the operation is also determined by the simultaneous action of pushing forces on both ends of the dies and their uniform distribution along the length of the dies, thanks to the use of ring springs installed inside. The axial size, not less than 3 dimensions of the gap between the ends of the casing pipes, provides reliable overlap of the coupling joints, eliminating the distortion of the dies and the associated violation of packing.

На представленных чертежах изображены:
на фиг.1 - общий вид в транспортном положении:
на фиг.2 - общий вид пакера в рабочем положении.The drawings show:
figure 1 - General view of the transport position:
figure 2 is a General view of the packer in the working position.

Пакер состоит из ствола 1, верхнего переводника 2, жестко соединенного со стволом 1, и нижнего переводника 3, с которым ствол 1 соединен с помощью подвижного шпоночного соединения 4. Ствол 1 с верхним переводником 2 имеет возможность осевого перемещения относительно нижнего переводника 3. На стволе 1 между верхним и нижним переводниками 2, 3 установлен уплотнительный элемент 5, с обеих сторон которого, между коническими кольцами 6, установлены раздвижные плашки 7. Плашки 7 выполнены сборными и состоят из корпуса 8 и закрепленной на нем накладки 9. Во внутренних полостях плашек 7 установлен комплект стягивающих кольцевых пружин 10. Пакет плашек 7, в виде стянутой кольцевыми пружинами 10 разрезанной втулки, опирается конусными поверхностями на конические кольца 6. Нижний переводник 3 соединен с хвостовиком 11, а верхний переводник 2 - с колонной груб (на чертеже не показана). The packer consists of a barrel 1, an upper sub 2, rigidly connected to the barrel 1, and a lower sub 3, to which the barrel 1 is connected using a movable key connection 4. The barrel 1 with the upper sub 2 has the possibility of axial movement relative to the lower sub 3. On the trunk 1, a sealing element 5 is installed between the upper and lower sub 2, 3, on both sides of which, between the conical rings 6, sliding dies are installed 7. The dies 7 are prefabricated and consist of a housing 8 and a lining 9 fixed to it. a set of tightening ring springs 10 is installed in the internal cavities of the dies 7. The dies package 7, in the form of a cut sleeve tightened by the ring springs 10, is supported by conical surfaces on the conical rings 6. The lower sub 3 is connected to the shank 11, and the upper sub 2 to the column rough (on not shown).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

После достижения места установки пакера в скважине и опоры хвостовика 11 на забой или на стенки скважины, при которой передачу крутящего момента от переводника 2 к переводнику 3 осуществляют с помощью шпонки 4, на пакер передается осевая сжимающая нагрузка. По мере роста осевой нагрузки ствол 1 перемещается вниз в переводнике 3, сжимается уплотнительный элемент 5 и одновременно при уменьшении расстояния между кольцами 6 в радиальном направлении выдвигаются плашки 7, растягивая кольцевые пружины 10 на корпусах 8. Плашки 7 перекрывают кольцевой зазор выше и ниже уплотнительного элемента 5 (см. фиг.2). При снятии осевой нагрузки на пакер происходит одновременное возвращение в нерабочее положение уплотняющего элемента 5 и раздвижных плашек 7, причем плашки возвращаются в транспортное положение под действием сжимающей силы кольцевых пружин 10 (см. фиг.1). After reaching the installation location of the packer in the well and supporting the liner 11 to the bottom or to the wall of the well, in which the transmission of torque from the sub 2 to the sub 3 is carried out using the dowel 4, an axial compressive load is transmitted to the packer. As the axial load increases, the barrel 1 moves downward in the sub 3, the sealing element 5 is compressed, and at the same time, when the distance between the rings 6 decreases, the dies 7 extend, stretching the annular springs 10 on the housings 8. The dies 7 overlap the annular gap above and below the sealing element 5 (see FIG. 2). When removing the axial load on the packer, the sealing element 5 and the sliding dies 7 are simultaneously returned to the inoperative position, the dies being returned to the transport position under the compressive force of the annular springs 10 (see Fig. 1).

Использованные источники
1. Е. И. Бухаленко. Оборудование и инструмент для ремонта скважин. М.: Недра, 1991, с.254.Used sources
1. E.I. Bukhalenko. Equipment and tools for well repair. M .: Nedra, 1991, p. 254.

2. Авторское свидетельство СССР 1016484, МКИ Е 21 В 33/12, 1981. 2. Copyright certificate of the USSR 1016484, MKI E 21 B 33/12, 1981.

Claims

A packer including a barrel, upper and lower sub installed on it, between which a sealing element is placed, enclosed between conical rings, with which spring-loaded retractable plates interact with their conical surfaces, characterized in that additional conical rings are installed between the sub and retractable plates the conical surfaces of the dies interact, while the retractable dies are prefabricated with the formation of cavities in which annular springs are placed, the axial dimension of dies exceeds the gap size between the ends of the casing in the coupling joint is not less than 3 times.