RU2224872C1

RU2224872C1 - Packer

Info

Publication number: RU2224872C1
Application number: RU2002120070/03A
Authority: RU
Inventors: А.С. Кондратьев; Е.А. Наумова; А.П. Петраков; А.В. Федоткин
Original assignee: Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Гидротрубопровод"
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2004-02-27
Also published as: RU2002120070A

Abstract

FIELD: packers for casing strings. SUBSTANCE: device has body in form of cylindrical pipe with central passage, inlet with reverse valve, cover on a body, which is connected to inlet and central passage. Cover is made of a layer of elastic resilient material. Central part of cover is in form of a prism, side surfaces of which are covered by outer layer made of highly elastic material with thickness, surpassing size of irregularities on well surface. Perimeters of cross-section of cover central part in position for storing and in position for operation are equal. Cover end portions are formed as blunted cones. Inside the housing a means for creating uniform pressure of fluid on the housing is mounted and interconnected with the housing. In both upper and lower parts of the body cone-shaped perforated housings are fixed for covering end portions of cover for preventing friction between cover and well walls during lowering and raising of packer in the well and for covering well cross-section where packer is placed during supplying of fluid into the cover. Cover is moveable axially in case of deformations caused by well fluid pressure in space behind the column. Body has overlapped reverse passages, and regulating passages, by means of which the space behind column above and below the packer is connected with the inside of cover. EFFECT: increased durability of packer. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а конкретнее к бурению и эксплуатации скважин, и предназначено преимущественно в качестве пакеров, устанавливаемых на обсадных колоннах.The invention relates to the oil and gas industry, and more particularly to drilling and well operation, and is intended primarily as packers installed on casing strings.

Известно устройство, предназначенное для пакерования насосно-компрессорных труб в нефтяных и газовых скважинах, содержащее корпус в виде трубы, резиновую оболочку с арматурой и устройство силового воздействия на оболочку для ее пакерования. В корпусе выполнены два канала, закрытые размещенными в насосно-компрессорных трубах съемными поршнями, один из которых выполнен в виде втулки с проходным отверстием, арматура выполнена в виде тонкостенного волнообразного каркаса с продольными прорезями, образующими упругие лепестки, резиновая оболочка выполнена в виде двухсторонней облицовки каркаса, в том числе в прорезях. Силовой привод выполнен в виде, соединенного с каркасом цилиндра с каналами для выхода в заколонное пространство, стаканом, установленным в зоне каналов, и поршнем со штоком. При этом цилиндр прикреплен к корпусу с условием предоставления степени свободы каркасу в осевом направлении при его деформациях от давления скважинной жидкости в заколонном пространстве и имеет возможность выхода внутрь насосно-компрессорных труб над поршнем для подачи жидкости с высоким давлением в резиновую оболочку и под штоком для сброса давления в резиновой оболочке (патент РФ №2177532, кл. Е 21 В 33 /12, 2000 г.).A device is known for packing tubing in oil and gas wells, comprising a casing in the form of a pipe, a rubber shell with reinforcement and a device for exerting force on the shell to pack it. The housing has two channels closed by removable pistons located in tubing, one of which is made in the form of a sleeve with a bore, the reinforcement is made in the form of a thin-walled wave-like frame with longitudinal slots forming elastic petals, the rubber shell is made in the form of a double-sided cladding of the frame , including in the slots. The power drive is made in the form connected to the frame of the cylinder with channels for access to the annular space, a glass installed in the zone of the channels, and a piston with a rod. In this case, the cylinder is attached to the housing with the condition of providing the degree of freedom of the frame in the axial direction when it deforms from the pressure of the borehole fluid in the annulus and has the ability to exit the tubing above the piston to supply high-pressure fluid to the rubber sheath and under the rod for discharge pressure in the rubber shell (RF patent No. 2177532, class E 21 B 33/12, 2000).

Недостатками известного пакера является отсутствие защиты резиновой оболочки от повреждений при спуске пакера в скважину, вследствие чего происходит повреждение резиновой оболочки каркаса; отсутствие центровки пакера не позволяет обеспечить необходимой степени герметизации пластов, особенно в наклонных и горизонтальных скважинах: сложность процессов пакерования и распакерования, требующих проведения спускоподъемных операций с использованием ловителя и захвата.The disadvantages of the known packer is the lack of protection of the rubber shell from damage when lowering the packer into the well, resulting in damage to the rubber shell of the frame; the lack of alignment of the packer does not allow to provide the necessary degree of sealing of formations, especially in deviated and horizontal wells: the complexity of the processes of packing and unpacking, requiring hoisting operations using a catcher and capture.

Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности является пакер, устанавливаемый на колонне обсадных труб, включающий корпус в виде цилиндрической трубы с центральным и впускным каналами, уплотнительный элемент и размещенную на корпусе металлическую оболочку, образующую с его наружной стенкой гидравлическую камеру, сообщенную впускным каналом, перекрытым обратным клапаном, с центральным каналом корпуса. При этом оболочка выполнена продольно-гофрированной, а уплотнительный элемент размещен снаружи ее средней части, причем концевые участки оболочки, примыкающие к уплотнительному элементу, выполнены с диаметрами описанных вокруг них окружностей, большими по сравнению со средней ее частью на величину, обеспечивающую предотвращение трения этого элемента о стенки при спуске пакера в скважину, а периметр их после выправления гофр оболочки изнутри давлением равен периметру скважины в месте установки пакера (патент РФ №2143053, кл. Е 21 В 33/12).Closest to the claimed one in its technical essence is a packer installed on a casing string, including a body in the form of a cylindrical pipe with a central and inlet channels, a sealing element and a metal shell placed on the body, forming a hydraulic chamber communicating with the inlet channel with its outer wall, closed check valve, with a central channel of the housing. In this case, the shell is longitudinally corrugated, and the sealing element is placed outside its middle part, and the end sections of the shell adjacent to the sealing element are made with diameters of the circles described around them, large compared to its middle part by an amount that prevents friction of this element about the wall when the packer is lowered into the well, and their perimeter after straightening the corrugation of the shell from the inside by pressure is equal to the perimeter of the well at the packer installation site (RF patent No. 2143053, class E 21 B 33/12).

Недостатком известного пакера является ненадежность его работы, поскольку при наличии выступов на поверхности стенки скважины жесткая металлическая продольно-гофрированная оболочка с размещенным на ней уплотнительным элементом после распрямления не способна обеспечить надежную герметизацию пластов, так как уплотнение будет происходить лишь в местах расположения выступов и не обеспечиваться в равной степени на остальной ровной поверхности контакта и, особенно, в местах расположения каверн в стенке скважины. Наличие частиц в скважинной жидкости, находящейся в зазоре между уплотнительным элементом и стенкой скважины, является источником образования локальных выступов на поверхности скважины, препятствующими надежной герметизации. Кроме того, поскольку пакер при спуске в скважину представляет собой своеобразный негерметичный поршень, частицы породы будут собираться перед ним или осаждаться на него сверху, проникая в зазоры между стенкой скважины и концевыми секциями оболочки, еще более затрудняя его надежную герметизацию.A disadvantage of the known packer is the unreliability of its operation, since in the presence of protrusions on the surface of the well wall, a rigid metal longitudinally corrugated shell with a sealing element placed on it after straightening is not able to provide reliable sealing of the seams, since compaction will occur only at the locations of the protrusions and not be ensured equally on the remaining flat contact surface and, especially, in the locations of the caverns in the well wall. The presence of particles in the borehole fluid located in the gap between the sealing element and the borehole wall is the source of the formation of local protrusions on the borehole surface that impede reliable sealing. In addition, since the packer during descent into the borehole is a kind of leaky piston, rock particles will be collected in front of it or deposited on top of it, penetrating into the gaps between the borehole wall and the end sections of the shell, further complicating its reliable sealing.

Пакер имеет ограниченный ресурс и допускает лишь одноразовое применение, так как под действием давления, создаваемого внутри оболочки, жесткая оболочка распрямляется и принимает размер, близкий к периметру скважины, а поскольку после сброса давления, из-за жесткости оболочки размер ее сохранится, при подъеме пакера он неизбежно повредится вследствие взаимодействия со стенками скважины.The packer has a limited life and can only be used once, since under the pressure created inside the shell, the rigid shell straightens and takes a size close to the perimeter of the well, and since the pressure is released due to the rigidity of the shell, its size will be preserved when the packer is lifted it will inevitably be damaged due to interaction with the walls of the well.

Цель изобретения - повышение надежности работы пакера за счет улучшения его герметизации.The purpose of the invention is to increase the reliability of the packer by improving its sealing.

Целью также является обеспечение распакерования скважины после завершения работы с возвращением оболочки в транспортное состояние, что позволит повысить ресурс работы пакера.The goal is also to ensure the unpacking of the well after completion of work with the return of the shell to the transport state, which will increase the life of the packer.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном пакере, устанавливаемом на колонне обсадных труб в скважине, включающем корпус в виде цилиндрической трубы с центральным и впускным каналами и размещенную на корпусе оболочку, сообщающуюся с впускным каналом, перекрытым обратным клапаном, с центральным каналом, в отличие от прототипа, оболочка выполнена из слоя растяжимого упругого материала, центральная часть оболочки выполнена в виде призмы, боковые поверхности которой снабжены наружным слоем, выполненным из высокоэластичного материала с толщиной, превышающей размеры неровностей, имеющихся на поверхности скважины, при этом периметры поперечного сечения центральной части оболочки в транспортном и расправленном состояниях равны, а концевые участки оболочки выполнены в виде усеченных конусов, внутри оболочки установлено с возможностью взаимодействия с ней средство для обеспечения создания равномерного давления жидкости, воздействующего на оболочку, в верхней и нижней частях корпуса закреплены конические перфорированные кожухи с условием перекрытия концевых участков оболочки для обеспечения предотвращения трения оболочки о стенки скважины при спуске и подъеме пакера в скважине и для перекрытия поперечного сечения скважины в месте установки пакера при подаче жидкости под давлением внутрь оболочки и с условием предоставления степени свободы оболочке в осевом направлении при ее деформациях от давления скважинной жидкости в заколонном пространстве и, при этом корпус снабжен перекрытыми обратными клапанами, регулирующими каналами, посредством которых заколонное пространство над и под пакером сообщено с внутренним объемом оболочки.This goal is achieved by the fact that in the proposed packer installed on the casing string in the well, comprising a casing in the form of a cylindrical pipe with a central and inlet channels and a shell placed on the casing, communicating with the inlet channel, blocked by a non-return valve, with a central channel, in contrast from the prototype, the shell is made of a layer of tensile elastic material, the central part of the shell is made in the form of a prism, the side surfaces of which are provided with an outer layer made of highly elastic material series with a thickness exceeding the dimensions of the bumps available on the surface of the well, while the perimeters of the cross section of the central part of the shell in the transport and expanded states are equal, and the end sections of the shell are made in the form of truncated cones, inside the shell it is installed with the possibility of interaction with it to ensure the creation uniform pressure of the liquid acting on the shell, in the upper and lower parts of the housing conical perforated casings are fixed with the condition of overlapping end sections of the casing to prevent friction of the casing against the wall of the well during the descent and rise of the packer in the well and to overlap the cross section of the well at the installation site of the packer when fluid is supplied under pressure into the casing and with the condition of providing a degree of freedom to the casing in the axial direction when it deforms from the borehole pressure liquids in the annular space and, at the same time, the casing is equipped with closed check valves regulating the channels through which the annular space above and below the packer m communicated with the interior of the shell.

Отличается пакер и тем, что вдоль образующих цилиндрического корпуса размещены опорные элементы, на которых закреплено средство создания равномерного давления, воздействующего на оболочку, выполненное в виде жестких перфорированных пластин, скрепленных между собой, с получением выпуклой формы пластин, каждая пластина симметрично обращена своей выпуклостью в сторону оси корпуса.The packer also differs in that along the generatrices of the cylindrical body there are supporting elements on which the means for creating uniform pressure acting on the shell are fixed, made in the form of rigid perforated plates fastened together to obtain a convex shape of the plates, each plate is symmetrically facing with its convexity in side of the housing axis.

Кроме того, корпус пакера снабжен выпускным каналом и внутри него размещен кольцевой выступ, на котором установлен съемный поршень, выполненный в виде втулки с проходным осевым отверстием.In addition, the packer body is equipped with an exhaust channel and an annular protrusion is placed inside it, on which a removable piston is mounted, made in the form of a sleeve with an axial bore.

Отличается пакер и тем, что впускной, выпускной, регулирующие каналы и обратные клапаны установлены напротив опорных элементов и число их равно числу граней центральной части оболочки.The packer also differs in that the inlet, outlet, control channels and check valves are installed opposite the supporting elements and their number is equal to the number of faces of the central part of the shell.

Выполнение оболочки в виде призмы в центральной части и концевыми участками в виде усеченных конусов позволяет уменьшить ее поперечное сечение в транспортном положении, и предохраняет от взаимодействия со стенками скважин при спуске и подъеме пакера.The execution of the shell in the form of a prism in the central part and end sections in the form of truncated cones allows to reduce its cross section in the transport position, and prevents interaction with the walls of the wells during the descent and rise of the packer.

Выполнение боковых поверхностей центральной части оболочки в двухслойном виде, при создании внутри нее заданного рабочего давления, обеспечивает заполнение всех каверн, имеющихся на поверхности скважины, высокоэластичным наружным слоем оболочки (выполненным, например, из "мягких" сортов эластомеров на основе резины или полиуретана) и внедрение в него всех выступов, имеющихся на поверхности скважины, а также позволит разделить функциональное назначение каждого из слоев - наружный герметизирует, внутренний слой, выполненный из растяжимого упругого материала (например, из "жестких" сортов резины или полиуретана) обеспечивает создание силы, необходимой для прижатия оболочки к стенке скважины, что улучшает герметизацию пакера. При изготовлении внешний и внутренний слои центральной части оболочки "сварены" между собой путем полимеризации, что обеспечивает герметичность их соединения.The execution of the lateral surfaces of the central part of the shell in a two-layer form, when a predetermined working pressure is created inside it, ensures that all caverns on the well surface are filled with a highly elastic outer layer of the shell (made, for example, of “soft” grades of elastomers based on rubber or polyurethane) and the introduction of all the protrusions on the surface of the well into it will also allow to separate the functional purpose of each of the layers - the outer one seals, the inner layer made of tensile This elastic material (for example, from “hard” grades of rubber or polyurethane) provides the force necessary to press the shell against the wall of the well, which improves the sealing of the packer. In the manufacture of the outer and inner layers of the Central part of the shell are "welded" together by polymerization, which ensures the tightness of their connection.

Условие равенства периметров поперечного сечения центральной части оболочки в транспортном и расправленном состояниях позволяет уменьшить возникающие в оболочке упругие деформации, повысив ее циклическую прочность и долговечность, то есть позволяет увеличить ресурс работы оболочки пакера.The condition of equality of the perimeters of the cross section of the central part of the shell in the transport and expanded states makes it possible to reduce the elastic deformations arising in the shell, increasing its cyclic strength and durability, that is, it allows to increase the operating life of the packer shell.

Наличие средства, обеспечивающего равномерное распределение давления, воздействующего на оболочку, в виде, например, жестких перфорированных пластин, скрепленных между собой и закрепленных на опорных элементах, размещенных вдоль образующих цилиндрического корпуса, и симметрично выгнутых выпуклостью в сторону оси корпуса пакера позволяет обеспечить примерное равенство периметра центральной призматической части оболочки в транспортном и рабочем состояниях, предотвратит складкообразование оболочки в процессе ее работы, а наличие перфораций пластин обеспечит равномерную подачу жидкости по всей внутренней поверхности оболочки, обеспечивая равномерное прижатие оболочки к стенке скважины по всей центральной части пакера, что повышает его ресурс работы.The presence of a tool that provides a uniform distribution of pressure acting on the shell, in the form of, for example, rigid perforated plates fastened together and fastened to supporting elements placed along the generatrices of the cylindrical body, and symmetrically curved by the bulge in the direction of the axis of the packer body, allows for approximately equal perimeter the central prismatic part of the shell in transport and operating conditions, will prevent folding of the shell during its operation, and the presence of of plate fractions will provide a uniform flow of fluid over the entire inner surface of the shell, ensuring uniform pressure of the shell against the wall of the well throughout the central part of the packer, which increases its service life.

Наличие конических перфорированных кожухов обеспечивает центровку пакера по оси скважины и защиту оболочки пакера от повреждений при спуске пакера в скважину, и не препятствует частицам породы, находящейся в заколонном пространстве, осаждаться или всплывать сквозь пакер в транспортном положении, предупреждает их накопление на защитных кожухах. В соответствии с этим, размер перфораций и зазор между кожухом и стенкой скважины должен быть равен максимальному размеру твердых частиц породы, находящейся в скважинной жидкости. В рабочем состоянии, под воздействием расширившийся под давлением конической части оболочки, в пределах зоны упругих деформаций, кожуха перекроют зазор со стенкой скважины, что также повысит степень герметичности пакера.The presence of conical perforated casings ensures that the packer is centered along the borehole axis and protects the packer shell from damage when the packer is lowered into the well, and does not prevent the particles of the rock located in the annulus from settling or floating through the packer in the transport position, and prevents their accumulation on the protective casings. In accordance with this, the size of the perforations and the gap between the casing and the wall of the well should be equal to the maximum size of the solid particles of the rock in the well fluid. In working condition, under the influence of expanding under the pressure of the conical part of the shell, within the zone of elastic deformation, the casing will close the gap with the wall of the well, which will also increase the degree of tightness of the packer.

Предоставление степени свободы оболочке в осевом направлении относительно кожухов обеспечивает в ней создание деформаций, которые соответствуют перепадам давления внутри оболочки и давлениям в скважинной жидкости над и под пакером, жестко не связанных друг с другом, что препятствует возникновению дополнительных напряжений в оболочке, повышая ресурс работы пакера.Providing the degree of freedom of the shell in the axial direction relative to the casings ensures the creation of deformations in it that correspond to the pressure drops inside the shell and the pressure in the borehole fluid above and below the packer, not rigidly connected to each other, which prevents the occurrence of additional stresses in the shell, increasing the service life of the packer .

Наличие регулирующих каналов, перекрытых обратными клапанами, соединяющих внутренний объем оболочки с заколонным пространством, позволяет автоматически повышать давление внутри оболочки при возрастании давления в заколонном пространстве, над или под пакером за счет поступления жидкости из зоны повышенного давления заколонной жидкости внутрь оболочки, что также повышает надежность герметизации пакера.The presence of control channels blocked by non-return valves connecting the inner volume of the shell with the annular space allows you to automatically increase the pressure inside the shell with increasing pressure in the annulus, above or below the packer due to the flow of fluid from the high pressure zone of the annular fluid inside the shell, which also increases reliability sealing the packer.

Наличие выпускного канала со съемным поршнем позволяет провести распакерование скважины после завершения работы с возвращением оболочки в исходное транспортное состояние.The presence of the outlet channel with a removable piston allows unpacking the well after completion of work with the return of the shell to its original transport state.

Установка впускного, выпускного и регулирующего каналов и обратных клапанов напротив опорных элементов, в местах с наибольшим проходным сечением, препятствует образованию струй непосредственно воздействующих на оболочку, а обеспечивает равномерное воздействие жидкости на нее, что повышает ресурс работы пакера.The installation of the inlet, outlet and control channels and check valves opposite the supporting elements, in places with the largest bore, prevents the formation of jets directly affecting the shell, and provides a uniform effect of liquid on it, which increases the life of the packer.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 показан предлагаемый пакер в транспортном положении; на фиг.2 - сечение А - А на фиг.1 в случае выполнения центральной части оболочки в виде четырехгранной призмы; на фиг.3 - пакер после установки его в скважине; на фиг.4 - сечение А - А на фиг.1 в случае выполнения центральной части оболочки в виде трехгранной призмы.The invention is illustrated by drawings: figure 1 shows the proposed packer in the transport position; figure 2 - section a - a in figure 1 in the case of the execution of the Central part of the shell in the form of a tetrahedral prism; figure 3 - packer after installing it in the well; figure 4 is a section a - a in figure 1 in the case of the execution of the Central part of the shell in the form of a trihedral prism.

Пакер (см. фиг.1) содержит корпус 1 в виде отрезка обсадной цилиндрической трубы с резьбами 2 по концам для соединения с обсадной колонной (на фиг.1 не показана), центральным 3 и впускным 4 каналами, последний из которых перекрыт обратным клапаном 5, выпускным каналом 6 и съемным поршнем 7, выполненным в виде втулки с осевым проходным отверстием 8, опирающимся на кольцевой выступ 9. На корпусе 1 размещена оболочка 10, выполненная из слоя растяжимого упругого материала (например из "жестких" сортов резины или полиуретана), центральная часть оболочки представляет собой призму, боковые поверхности которой снабжены наружным слоем 11, выполненным из высокоэластичного материала (например из "мягких" сортов резины или полиуретана) с толщиной, превышающей размеры неровностей, имеющихся на поверхности скважины 12. Концевые участки оболочки 10 выполнены в виде усеченных конусов 13. На корпусе 1 закреплены верхний и нижний конические перфорированные кожуха 14, перекрывающие концевые участки оболочки 10 - усеченные конусы 13. Диаметр окружности, описанной вокруг призмы (центральной части оболочки), на 2-4 мм меньше диаметра кожухов 14. Внутри оболочки установлено средство 15, обеспечивающее равномерное распределение давления жидкости, воздействующего на оболочку 10 изнутри.The packer (see figure 1) contains a housing 1 in the form of a segment of a casing pipe with threads 2 at the ends for connection with a casing (not shown in figure 1), a central 3 and inlet 4 channels, the last of which is blocked by a check valve 5 , an exhaust channel 6 and a removable piston 7, made in the form of a sleeve with an axial bore 8, supported by an annular protrusion 9. On the housing 1 there is a shell 10 made of a layer of tensile elastic material (for example, from "hard" grades of rubber or polyurethane), the central part of the shell pr constitutes a prism, the side surfaces of which are provided with an outer layer 11 made of highly elastic material (for example, of “soft” grades of rubber or polyurethane) with a thickness exceeding the dimensions of the irregularities existing on the surface of the well 12. The end sections of the shell 10 are made in the form of truncated cones 13 On the body 1, the upper and lower conical perforated casing 14 are fixed, overlapping the end sections of the shell 10 — truncated cones 13. The diameter of the circle described around the prism (central part of the shell) is 2-4 mm is smaller than the diameter of the casings 14. Inside the shell, a means 15 is installed that provides a uniform distribution of the pressure of the liquid acting on the shell 10 from the inside.

Вдоль образующих цилиндрического корпуса 1 размещены опорные элементы 16 (см. фиг.2 и 4), на которых закреплено средство 15. Средство 15 выполнено в качестве примера в виде жестких перфорированных пластин 17, скрепленных между собой, с получением выпуклой формы пластин, при этом каждая пластина симметрично обращена своей выпуклостью в сторону оси корпуса 1.Along the generatrices of the cylindrical body 1, support elements 16 are placed (see FIGS. 2 and 4) on which the means 15 are fixed. The means 15 are made as an example in the form of rigid perforated plates 17 fastened together to obtain a convex shape of the plates, while each plate is symmetrically facing with its convexity towards the axis of the housing 1.

Корпус 1 снабжен также перекрытыми обратными клапанами 18 регулирующими каналами 19, посредством которых заколонное пространство 20 над и под пакером сообщено с внутренним объемом оболочки 10.The housing 1 is also equipped with shut-off check valves 18 control channels 19, through which the annular space 20 above and below the packer is communicated with the internal volume of the shell 10.

В исходном, транспортном положении поперечное сечение центральной части оболочки показано на фиг.2 позицией 21, а в рабочем состоянии - позицией 22. Верхний и нижний конические кожуха 14 закреплены на корпусе 1 с помощью упругого элемента 23. Верхний и нижний конуса 13 закреплены на корпусе 1, например, с помощью крышки 24.In the initial transport position, the cross section of the central part of the shell is shown in FIG. 2 at 21, and in operating condition at 22. The upper and lower conical shells 14 are mounted on the housing 1 by means of an elastic element 23. The upper and lower cones 13 are mounted on the housing 1, for example, with a cover 24.

Пакер работает следующим образом.The packer works as follows.

С помощью резьб 2 пакер устанавливается на определенном участке обсадной колонны (на фиг.1 и 2 не показана), соответствующем заданному месту изоляции пластов, и спускают на ней в скважину 12. При этом низ обсадной колонны заглушают башмаком с шаровым клапаном (на фиг.1 и 3 не показан).Using threads 2, the packer is installed in a certain section of the casing (not shown in FIGS. 1 and 2) corresponding to a given isolation location of the formations and lowered into the well 12. On this, the bottom of the casing is drowned out with a shoe with a ball valve (in FIG. 1 and 3 not shown).

Поскольку наибольший поперечный размер оболочки 10 меньше диаметра конических перфорированных кожухов 14, они защищают оболочку от повреждения и центрируют пакер в процессе его спуска и, благодаря наличию перфораций соответствующего размера и малой площади поперечного сечения оболочки в транспортном состоянии, пропускают сквозь пакер твердые частицы, содержащие в скважинной жидкости, препятствуя накоплению частиц породы (механических примесей) как на внешних сторонах кожухов 14, так и, что особенно важно, в зазоре между оболочкой 10 и поверхностью скважины 12.Since the largest transverse dimension of the casing 10 is smaller than the diameter of the conical perforated casings 14, they protect the casing from damage and center the packer during its descent and, due to the presence of perforations of the appropriate size and small cross-sectional area of the casing in the transport state, solid particles containing downhole fluid, preventing the accumulation of rock particles (mechanical impurities) both on the outer sides of the shells 14, and, most importantly, in the gap between the shell 10 and rhnostyu well 12.

По достижении пакером заданного участка его установки, в обсадной колонне закачкой жидкости создается заданное давление во внутренней полости корпуса 1, которое через впускной канал 4 и обратный клапан 5, вместе с поступающей жидкостью, распространяется в оболочку 10, расправляя ее призматическую и конические части, до прижатия ее центральной части к стенке скважины 12, которая принимает позицию 21 (см. фиг.2), а конических участков к внутренней поверхности конических кожухов 14 (см. фиг.3). В результате этого воздействия за счет того, что центральная часть оболочки выполнена двухслойной, происходит надежная герметизация, поскольку существующие каверны на поверхности скважины 12 заполняются наружным высокоэластичным слоем оболочки 11, имеющиеся выступы и отдельные частицы механических примесей плотно облегаются этим же слоем, а необходимая степень прижатия осуществляется за счет наличия упругого внутреннего слоя оболочки 10 и передаваемого через него давления на стенку скважины. Одновременно, за счет воздействия оболочки на внутреннюю сторону кожухов 14, последние расправляются, поворачиваясь при помощи упругого элемента 23 в пределах его зоны упругости, перекрывают зазор между кромкой кожуха 14 и стенкой скважины 12, препятствуют затеканию оболочки за пределы кожухов 14, что способствует более надежной изоляции пластов. При распакеровании, после сброса избыточного давления, в скважину на кабеле опускается захват и поднимается на поверхность поршень 7. Поршень 7 перестает перекрывать канал 6, соединяющий полость оболочки с внутренним объемом обсадной трубы, при этом жидкость из внутреннего объема оболочки поступает внутрь корпуса 1 (трубы) и далее в обсадную трубу (не показана) и давление жидкости внутри оболочки снижается до уровня давления жидкости в обсадной трубе. Под действием давления жидкости в заколонном пространстве 20 пакер складывается, принимая форму, отвечающую транспортному положению 21. После этого пакер может быть извлечен из скважины вместе с обсадной колонной.When the packer reaches a predetermined area of its installation, a predetermined pressure is created in the casing by pumping fluid into the inner cavity of the housing 1, which, through the inlet channel 4 and the check valve 5, together with the incoming fluid, propagates into the shell 10, straightening its prismatic and conical parts, to pressing its central part against the wall of the borehole 12, which takes the position 21 (see figure 2), and the conical sections to the inner surface of the conical shells 14 (see figure 3). As a result of this effect, due to the fact that the central part of the shell is made of two layers, reliable sealing occurs, since the existing cavities on the surface of the well 12 are filled with the outer highly elastic layer of the shell 11, the existing protrusions and individual particles of mechanical impurities are tightly covered by the same layer, and the necessary degree of compression is due to the presence of an elastic inner layer of the shell 10 and the pressure transmitted through it to the wall of the well. At the same time, due to the influence of the shell on the inner side of the casings 14, the latter straighten out, turning with the help of an elastic element 23 within its elastic zone, close the gap between the edge of the casing 14 and the wall of the well 12, prevent the casing from flowing outside the casings 14, which contributes to a more reliable formation isolation. When unpacking, after the overpressure has been released, a grip is lowered into the well on the cable and the piston 7 rises to the surface. The piston 7 ceases to block the channel 6 connecting the shell cavity to the inner volume of the casing pipe, while the fluid from the inner volume of the shell enters the housing 1 (pipes ) and further into the casing (not shown) and the fluid pressure inside the casing decreases to the level of fluid pressure in the casing. Under the influence of fluid pressure in the annulus 20, the packer is folded, taking the form corresponding to the transport position 21. After that, the packer can be removed from the well together with the casing.

В случае если после установки пакера, возрастает давление в заколонном пространстве 20 и возникает опасность образования протечек сквозь уплотнение, жидкость из той зоны заколонного пространства, в которой возросло давление, по связанному с этой зоной регулирующему каналу 19 и обратному клапану 18, поступает во внутренний объем оболочки 10, повышая в ней давление до уровня максимального значения в заколонном пространстве, с точностью до перепада давления на обратном клапане, примерно ниже на 0,1 МПа.If after installing the packer, the pressure in the annular space 20 increases and there is a risk of leakage through the seal, the liquid from the zone of the annular space in which the pressure increases, enters the internal volume through the control channel 19 and the non-return valve 18 connected to this zone shell 10, increasing the pressure in it to the level of the maximum value in the annular space, with an accuracy of the pressure drop across the check valve, is approximately lower by 0.1 MPa.

При определении конструктивных размеров основных элементов пакера необходимо руководствоваться следующим. Периметр поперечного сечения центральной части оболочки в транспортном и расправленном (принявшей цилиндрическую форму) состояниях должны быть равны, а поперечное сечение оболочки в транспортном состоянии минимально. В рабочем состоянии, за счет давления внутри оболочки защитные кожуха, в рамках зоны упругой деформации, должны раскрываться полностью перекрыв зазор между пакером и стенкой скважины, одновременно центруя последний. Длина центральной части пакера определяется из условия, что ожидаемый перепад давления, действующий на пакер, должен быть меньше силы трения покоя герметизирующей поверхности пакера.When determining the structural dimensions of the main elements of the packer, you must be guided by the following. The perimeter of the cross section of the central part of the shell in the transport and straightened (cylindrical) states should be equal, and the cross section of the shell in the transport state is minimal. In working condition, due to the pressure inside the shell, the protective shells, within the zone of elastic deformation, should open completely, closing the gap between the packer and the borehole wall, while centering the latter. The length of the central part of the packer is determined from the condition that the expected pressure drop acting on the packer should be less than the static friction force of the packer sealing surface.

На фиг.4 показано исполнение пакера в случае трехгранной призмы, обеспечивающей минимальное поперечное сечение пакера в транспортном положении. В этом случае средство, обеспечивающее равномерное распределение давления внутри оболочки, принимает форму скрепленных между собой радиально направленных пластин, закрепленных на опорных элементах.Figure 4 shows the design of the packer in the case of a trihedral prism, providing a minimum cross-section of the packer in the transport position. In this case, the tool, providing a uniform pressure distribution inside the shell, takes the form of radially-oriented plates fastened together, mounted on supporting elements.

Предложенный пакер обеспечивает надежную герметизацию, может многократно использоваться, прост в эксплуатации.The proposed packer provides reliable sealing, can be reused, easy to operate.

Предложенный пакер, с центральной частью оболочки в виде трехгранной призмы, будет изготовлен и испытан в ГУП НПО "Гидротрубопровод".The proposed packer, with the central part of the shell in the form of a trihedral prism, will be manufactured and tested at GUP NPO Gidrotruboprovod.

Claims

1. The packer installed on the casing string in the well, comprising a housing in the form of a cylindrical pipe with a central and inlet channels and a shell placed on the housing, communicating with the inlet channel, blocked by a check valve, with a central channel, characterized in that the shell is made of a layer tensile elastic material, the central part of the shell is made in the form of a prism, the side surfaces of which are provided with an outer layer made of highly elastic material with a thickness exceeding the dimensions of the irregularities on the surface of the well, the perimeter of the cross section of the Central part of the shell in the transport and expanded states are equal, and the end sections of the shell are made in the form of truncated cones, inside the shell it is installed with the possibility of interaction with it to ensure uniform pressure of the fluid acting on the shell, conical perforated casings are fixed in the upper and lower parts of the housing with the condition that the end sections of the shell overlap to ensure friction I shell on the wall of the well during the descent and rise of the packer in the well and to overlap the cross section of the well in the place of installation of the packer when fluid is supplied under pressure into the shell and with the condition of providing the degree of freedom of the shell in the axial direction when it deforms from the pressure of the borehole fluid in the annulus, and at the same time, the casing is equipped with shut-off check valves regulating channels, by means of which the annular space above and below the packer is communicated with the internal volume of the casing.

2. The packer according to claim 1, characterized in that along the generatrices of the cylindrical body there are supporting elements on which the means for creating uniform pressure acting on the shell are fixed, made in the form of rigid perforated plates bonded to each other to obtain a convex shape of the plates, each the plate is symmetrically facing with its convexity towards the axis of the housing.

3. The packer according to claim 1, characterized in that the housing is equipped with an exhaust channel and an annular protrusion is placed inside it, on which a removable piston is mounted, made in the form of a sleeve with an axial bore.

4. The packer according to claim 3, characterized in that the inlet, outlet, control channels and check valves are installed opposite the supporting elements and their number is equal to the number of faces of the Central part of the shell.