RU2235850C1 - Hydromechanical packer - Google Patents

Hydromechanical packer Download PDF

Info

Publication number
RU2235850C1
RU2235850C1 RU2003110618/03A RU2003110618A RU2235850C1 RU 2235850 C1 RU2235850 C1 RU 2235850C1 RU 2003110618/03 A RU2003110618/03 A RU 2003110618/03A RU 2003110618 A RU2003110618 A RU 2003110618A RU 2235850 C1 RU2235850 C1 RU 2235850C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
packer
barrel
metal sealing
sealing shell
axial channel
Prior art date
Application number
RU2003110618/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
С.Б. Бекетов (RU)
С.Б. Бекетов
к А.Ю. Кос (RU)
А.Ю. Косяк
Д.Н. Кулиш (RU)
Д.Н. Кулиш
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Газтехнология"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Газтехнология" filed Critical Закрытое акционерное общество "Газтехнология"
Priority to RU2003110618/03A priority Critical patent/RU2235850C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2235850C1 publication Critical patent/RU2235850C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Piles And Underground Anchors (AREA)

Abstract

FIELD: mining industry, particularly for closing axial channel of casing pipes under perforation space for isolation of bottom liquid against water.
SUBSTANCE: packer comprises shaft connected with pipe string through adapter. Arranged on adapter is case of hydraulic cylinder located from outside and forming annular chamber in which piston with releasing cone is installed. Case of hydraulic cylinder has metal sealing shell. Packer shaft comprises split collet with heads extending into metal sealing shell and surrounding releasing cone. Teeth of anchor member are disposed on outer side of split collet below metal sealing shell. Installed in axial channel is stepped spring-loaded bushing having seat and ball valve. Check valve is located in axial channel of stepped spring-loaded bushing. Radial orifices are formed in shaft body below seat. Stepped spring-loaded bushing is connected to shaft by means of thoriated shear member. Packer installation is carried out by placing ball valve on seat and applying overpressure to piston along with introducing releasing cone between split collet heads and deforming thereof and metal sealing shell up to contacting with casing pipe wall. Teeth of anchor means are depressed in pipe body, which results in packer fixing.
EFFECT: increased duration of well bore bridging, possibility of isolation mix feeding into under-packer area, blocking hydrodynamical communication with under-packer area after pressure relief.
3 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для перекрытия межтрубного пространства нефтяных и газовых скважин при водоизоляции подошвенной воды.The invention relates to the mining industry and is intended to overlap the annular space of oil and gas wells during waterproofing of bottom water.

Известно пакерующее устройство (см. а.с. № 1118760, М.кл. Е 21 В 33/12. опубл. 15.10.84. Бюл. №38), состоящее из ствола, на котором установлена головка с уплотнительным элементом, опирающимся на опорную втулку, фиксатор и ограничитель фиксатора, специальная резьбовая муфта обсадной колонны, причем фиксатор выполнен в виде подпружиненной относительно опорной втулки резьбовой гайки, связанной со стволом шлицевым соединением и имеющей на наружной поверхности резьбу для взаимодействия с резьбой муфты.Known packing device (see and.with. No. 1118760, M. cl. E 21 In 33/12. Publ. 15.10.84. Bull. No. 38), consisting of a barrel on which a head is installed with a sealing element based on a support sleeve, a retainer and a retainer limiter, a special threaded sleeve of the casing string, the retainer being made in the form of a threaded nut spring-loaded relative to the support sleeve, connected to the barrel by a spline connection and having a thread on the outer surface for interacting with the coupling thread.

Для перекрытия межтрубного пространства пакерующее устройство в сборе опускается в скважину к месту установки специальной резьбовой муфты и садится на выступ опорной втулкой. Правым вращением колонны труб вводят резьбовую гайку в зацепление с ответной резьбой муфты. При расчетном осевом усилии, сообщаемом уплотнительному элементу, последний теряет свою устойчивость в месте выполнения внутренней проточки и деформируется в радиальном направлении с образованием герметичного контакта с внутренней поверхностью муфты.To overlap the annulus, the packer assembly is lowered into the well to the installation site of a special threaded sleeve and sits on the protrusion by the support sleeve. By right rotation of the pipe string, the threaded nut is engaged with the counter thread of the coupling. With the estimated axial force imparted to the sealing element, the latter loses its stability at the location of the internal groove and deforms in the radial direction with the formation of tight contact with the inner surface of the coupling.

Недостатки. Устройство может быть применено только в новом фонде скважин, при спуске обсадной колонны, в состав которой вводится специальная резьбовая муфта.Disadvantages. The device can only be used in a new well stock, when lowering the casing string, into which a special threaded sleeve is introduced.

Уплотнитель выполнен из пластичного металла, способного к пластическому деформированию при приложении осевой нагрузки.The sealant is made of ductile metal capable of plastic deformation upon application of axial load.

В старом фонде скважин устройство неприменимо, поскольку нет возможности оснастить обсадную колонну специальной резьбовой муфтой.In the old well stock, the device is not applicable, since it is not possible to equip the casing with a special threaded sleeve.

Устройство предназначено для использования преимущественно в па-ронагнетательных скважинах, то есть в условиях циклического воздействия температуры и давления. При подаче теплоносителя в скважину произойдет неравномерный во времени нагрев уплотнителя и специальной резьбовой муфты, что может привести к увеличению герметичности соединения в начальный момент и к потере герметичности после прогрева специальной резьбовой муфты и термического изменения размера в месте посадки уплотнительного элемента.The device is intended for use mainly in steam injection wells, that is, under cyclic conditions of temperature and pressure. When the coolant is supplied to the well, the seal and a special threaded sleeve will be uneven in time, which can lead to an increase in the tightness of the connection at the initial moment and to a loss of tightness after heating of the special threaded sleeve and thermal change in size at the place of the sealing element.

В случае наличия механических частиц на посадочной поверхности специальной резьбовой муфты могут возникнуть проблемы, связанные с потерей герметичности пакера.In the case of mechanical particles on the seating surface of a special threaded sleeve, problems may arise associated with the loss of tightness of the packer.

Известен термостойкий пакер (см. а.с. № 1548405, М.кл. 5 Е 21 В 33/12, опубл. 07.03.90. Бюл. № 9), содержащий полый ствол, узел фиксации пакера, седло в осевом канале ствола, снабженное шаром, корпус с закрепленным на нем уплотнительным элементом, разжимной конус и распорные фиксирующие элементы - шлипсы по периметру. Уплотнительный элемент выполнен в виде цилиндрической металлической оболочки с узлом расширения в виде шариков, взаимодействующих с внутренней поверхностью уплотнительного элемента и поверхностью разжимного конуса.Known heat-resistant packer (see and.with. No. 1548405, Mcl. 5 E 21 B 33/12, publ. 03.03.90. Bull. No. 9), containing a hollow barrel, the fixation unit of the packer, a saddle in the axial channel of the barrel equipped with a ball, a housing with a sealing element fixed to it, an expanding cone and spacer fixing elements - slips around the perimeter. The sealing element is made in the form of a cylindrical metal shell with an expansion unit in the form of balls interacting with the inner surface of the sealing element and the surface of the expanding cone.

Посадка пакера производится путем создания избыточного давления под разжимным конусом шлипсов и передачей давления на конус узла расширения с одновременным вращением колонной труб ствола пакера и раскатыванием шариками цилиндрической металлической оболочки до контакта с внутренней поверхностью обсадной колонны. Шлипсы якорящего узла также выдвигаются в радиальном направлении до внедрения зубьями в стенку обсадной колонны и фиксацией пакера.The packer is planted by creating excess pressure under the expanding cone of the slips and transferring pressure to the cone of the expansion unit while rotating the string of pipes of the packer barrel and rolling the cylindrical metal shell with balls until it contacts the inner surface of the casing string. The slots of the anchor assembly also extend radially until the teeth penetrate the casing wall and fix the packer.

Освобождают осевой канал ствола пакера от седла с шаром путем превышения давления рабочей жидкости по сравнению с давлением посадки и сбросом седла с шаром на забой. Пакер готов к работе.The axial channel of the packer barrel is freed from the saddle with the ball by exceeding the working fluid pressure in comparison with the landing pressure and dumping the saddle with the ball to the bottom. The packer is ready to go.

Недостатки конструкции пакера:Disadvantages of the packer design:

- необходимость тщательной подготовки поверхности обсадной колонны в месте посадки пакера;- the need for thorough preparation of the surface of the casing string at the site of the packer;

- необходимость передачи крутящего момента на ствол пакера во время посадки - деформации уплотнителя;- the need to transfer torque to the packer barrel during landing - deformation of the seal;

- наличие малого пятна контакта с обсадной колонне по высоте при наличии достаточной жесткости уплотнителя и существования различных дефектов на стенке трубы обсадной колонны не позволяет надежно изолировать подпакерную зону от надпакерной;- the presence of a small contact spot with the casing in height in the presence of sufficient rigidity of the sealant and the existence of various defects on the wall of the casing pipe does not allow reliable isolation of the under-packer zone from the over-packer;

- при необходимости разбуривания пакера возникает необходимость исключения вращения его ствола, что не предусмотрено конструкцией и может значительно увеличить сроки разбуривания.- if it is necessary to drill the packer, it becomes necessary to exclude the rotation of its trunk, which is not provided by the design and can significantly increase the drilling time.

Наличие шлипсов с зубьями, внедряемыми в стенку обсадной колонны, расположенными по периметру, способствует удержанию пакера на месте при восприятии осевых нагрузок. Тем не менее, съем пакера с места установки также затруднен из-за отсутствия механизма возврата разжимных конусов уплотнителя и якоря в исходное положение.The presence of slips with teeth embedded in the casing wall located around the perimeter helps to keep the packer in place when axial loads are perceived. However, removing the packer from the installation site is also difficult due to the lack of a mechanism for returning the expanding cones of the seal and the armature to its original position.

Известен термостойкий пакер (см. а.с. № 1361303, М.кл. 4 Е 21 В 33/12, опубл. 23.12.87. Бюл. № 47), состоящий из полого корпуса, на котором закреплен нижний конец уплотнительного элемента - тонкостенной цилиндрической оболочки, образующей кольцевую полость, заполненную наполнителем - резиной. Корпус снабжен нажимным элементом в виде кольцевого поршня. Устройство снабжено шлипсовым якорем.Known heat-resistant packer (see and.with. No. 1361303, Mcl. 4 E 21 B 33/12, publ. 12/23/87. Bull. No. 47), consisting of a hollow body, on which the lower end of the sealing element is fixed - a thin-walled cylindrical shell forming an annular cavity filled with a filler - rubber. The housing is equipped with a pressure element in the form of an annular piston. The device is equipped with a slip anchor.

Посадка пакера осуществляется путем передачи осевой нагрузки от веса труб на нажимной элемент, созданием сжимающих напряжений в резине, которые передаются на тонкостенную металлическую оболочку с обеспечением ее пластичной деформации в радиальном направлении до образования герметичного контакта со стенкой обсадной колонны. Фиксация пакера в этом положении осуществляется за счет вывода шлипсов якоря в радиальном направлении разжимным конусом до контакта со стенкой обсадной колонны.The packer is planted by transmitting the axial load from the weight of the pipes to the pressure element, by creating compressive stresses in the rubber, which are transmitted to the thin-walled metal shell with its plastic deformation in the radial direction until tight contact with the casing wall is formed. The packer is fixed in this position due to the withdrawal of the anchor slips in the radial direction by the expanding cone until it contacts the casing wall.

Недостатки. Поскольку деформация тонкостенной металлической оболочки происходит за счет создания давления в замкнутом объеме и передачей радиального давления на оболочку с наличием зазора между оболочкой и кольцевым поршнем, то с течением времени после потери резиной упругих свойств образуется зазор, через который существует сообщение подпакерной полости с надпакерной, что нежелательно.Disadvantages. Since the deformation of a thin-walled metal shell occurs due to the creation of pressure in a closed volume and the transfer of radial pressure to the shell with a gap between the shell and the annular piston, over time, after the rubber has lost its elastic properties, a gap is formed through which the sub-packer cavity communicates with the over-packer, which undesirable.

Неясно, каким образом возможно осуществить радиальное перемещение шлипсов якоря для фиксации пакера внутри обсадной колонны, поскольку нет механизма передачи нагрузки на шлипсы якоря.It is unclear how it is possible to radially move the anchor slips to fix the packer inside the casing, since there is no mechanism for transferring the load to the anchor slips.

Известен термостойкий пакер (см. а.с. № 1731937, М.кл. 5 Е 21 В 33/12, опубл. 07.05.92. Бюл. № 17), взятый авторами в качестве прототипа.Known heat-resistant packer (see and.with. No. 1731937, M. Cl. 5 E 21 B 33/12, publ. 07.05.92. Bull. No. 17), taken by the authors as a prototype.

Пакер содержит полый ствол, на котором установлен цилиндр с тонкостенной металлической оболочкой. В цилиндре установлен разжимной конус с образованием зазора между ним и металлической оболочкой, в котором размещена разрезная цанга в виде клиновидных кулачков с фигурным кольцевым пазом, в котором установлено фигурное кольцо, выходящих за пределы металлической оболочки. В осевом канале ствола установлено седло под шаровой клапан, а на его нижнем конце - выступ для взаимодействия с конусом.The packer contains a hollow barrel on which a cylinder with a thin-walled metal shell is mounted. An expanding cone is installed in the cylinder to form a gap between it and the metal shell, in which there is a split collet in the form of wedge-shaped cams with a figured annular groove in which a figured ring extending beyond the metal shell is installed. In the axial bore of the barrel, a saddle is installed under the ball valve, and at its lower end there is a protrusion for interaction with the cone.

На колонне насосно-компрессорных труб пакер опускают в скважину на заданную глубину, перекрывают осевой канал ствола шаром и поднимают давление рабочей жидкости, которое сообщается разжимному конусу. При этом последний перемещается в осевом направлении вниз с преобразованием в радиальное перемещение клиновидных кулачков разрезной цанги, которое передается на металлическую оболочку с волнообразно изогнутым кольцом. Наружный диаметр металлической оболочки увеличивается с превышением предела текучести материала оболочки. Волнообразно изогнутое кольцо также увеличивает свой диаметральный размер и доводится до контакта со стенкой обсадной колонны с внедрением в поверхностный слой. Поднимают давление в насосно-компрессорных трубах от номинального с обеспечением дальнейшего внедрения в обсадную колонну острой наружной кромки волнообразного кольца, которое выполняет функцию якоря. Одновременно седло с шаром выводится из осевого канала ствола и сбрасывается на забой.On the tubing string, the packer is lowered into the well to a predetermined depth, the axial bore of the barrel is closed with a ball and the pressure of the working fluid is increased, which is communicated to the expanding cone. In this case, the latter moves axially downward with conversion to the radial movement of the wedge-shaped cams of the split collet, which is transmitted to the metal shell with a wave-like curved ring. The outer diameter of the metal shell increases with exceeding the yield strength of the shell material. The wave-like curved ring also increases its diametrical size and is brought into contact with the casing wall with penetration into the surface layer. The pressure in the tubing is raised from the nominal one, with the further introduction of the sharp outer edge of the wave-like ring into the casing, which serves as an anchor. At the same time, the saddle with the ball is removed from the axial bore of the barrel and dumped to the bottom.

Сбрасывают давление и нагружают ствол пакера весом колонны насосно-компрессорных труб, сообщаемым на разжимной конус, что обеспечивает непрерывное поджатие металлической оболочки и волнообразного кольца к стенке обсадной колонны.The pressure is released and the packer barrel is loaded by the weight of the tubing string, which is communicated to the expanding cone, which provides continuous compression of the metal shell and the wave-like ring to the casing wall.

Недостатки конструкции. При передаче радиальной деформации на уплотнитель, последний изменяет (увеличивает) свой диаметр до диаметра обсадной колонны с получением между ними контактных напряжений, достаточных, по мнению авторов, для герметичного перекрытия подпакерной полости от надпакерной. Однако известно, что обсадная колонна имеет эллипсоидную форму осевого канала, откуда следует, что по периметру взаимодействия металлической оболочки с внутренней поверхностью обсадной колонны контактные напряжения по меньшей оси эллипса будут приемлемы для дальнейшей работы пакера, а по большей оси эллипса существует вероятность сохранения зазора, что делает проблематичным добиться герметизации подпакерной зоны от надпакерной. Установка на внешней стороне уплотнителя якоря, выполненного в виде волнообразно изогнутого кольца, также вносит неопределенность в определении и создании необходимых усилий посадки, к тому же, наличие волнообразного кольца на внешней стороне уплотнителя негативно влияет на его герметизирующую способность, то есть чтобы уплотнитель довести до контакта со стенкой обсадной колонны, необходимо обеспечить внедрение кольца, что проблематично, поскольку необходимо развить достаточно высокое усилие, а при изменении диаметра уплотнителя имеет место изменение шага изгибов волнообразного кольца и, соответственно, высоты волны, что практически невозможно осуществить при наличии контакта кольца со стенкой обсадной колонны.Design flaws. When transmitting radial deformation to the sealant, the latter changes (increases) its diameter to the diameter of the casing with obtaining contact stresses between them sufficient, in the authors' opinion, to seal the under-packer cavity from the over-packer. However, it is known that the casing has an ellipsoidal shape of the axial channel, from which it follows that along the perimeter of the interaction of the metal shell with the inner surface of the casing, contact stresses along the smaller axis of the ellipse will be acceptable for the further operation of the packer, and along the larger axis of the ellipse there is a possibility of maintaining a gap, which makes it difficult to achieve sealing of the under-packer zone from the over-packer. The installation on the outside of the sealant of the anchor, made in the form of a wave-like curved ring, also introduces uncertainty in the determination and creation of the necessary landing forces, in addition, the presence of a wave-like ring on the outside of the seal negatively affects its sealing ability, that is, to bring the seal to contact with the casing wall, it is necessary to ensure the introduction of the ring, which is problematic because it is necessary to develop a sufficiently high force, and when changing the diameter of the sealant is a change in pitch bends undulating rings and, respectively, the wave height, which is practically impossible to carry out in the presence of the contact rings with a casing wall.

Кроме того, в зависимости от толщины стенки обсадной колонны необходимо корректировать внешний диаметр уплотнителя и волнообразного кольца, что требует иметь достоверную информацию по обсадной колонне каждой конкретной скважины.In addition, depending on the wall thickness of the casing string, it is necessary to adjust the outer diameter of the sealant and the wave-like ring, which requires reliable information on the casing string of each particular well.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, сводится к следующему:The technical result that can be obtained by implementing the invention is reduced to the following:

- возможность гидравлической посадки пакера с надежным перекрытием межтрубного пространства комбинированным уплотнителем с одновременной фиксацией пакера в обсадной колонне;- the possibility of hydraulic landing of the packer with reliable overlapping of the annular space with a combined sealant with the simultaneous fixation of the packer in the casing;

- совмещение якорящего узла с цангой для одновременной посадки-фиксации пакера и деформации уплотнителя в радиальном направлении упрощает конструкцию;- the combination of the anchor assembly with a collet for simultaneous fit-fixation of the packer and deformation of the seal in the radial direction simplifies the design;

- возможность образования гидравлической связи осевого канала ствола пакера с подпакерной областью, например, в случае подачи изолирующего состава в подпакерную область и прекращения этой связи после сброса давления в осевом канале лифтовой колонны труб.- the possibility of forming a hydraulic connection between the axial channel of the packer barrel and the sub-packer region, for example, in the case of supplying an insulating composition to the sub-packer region and the termination of this connection after depressurization in the axial channel of the pipe lift string.

Анализ изобретательского уровня показал следующее:An analysis of the inventive step showed the following:

известна конструкция пакерующего устройства (см. а.с. № 1153040, М.кл. Е 21 В 33/12, опубл. 30.04.85. Бюл. № 16), где уплотнительный элемент выполнен заодно с цилиндром и представляет собой тонкостенную металлическую оболочку, снабженную цилиндрическим пояском, играющим роль фиксирующего элемента при посадке пакера в специальной посадочной муфте.the known design of the packing device (see AS No. 1153040, Mcl E 21 V 33/12, publ. 04/30/85, Bull. No. 16), where the sealing element is made integral with the cylinder and is a thin-walled metal shell equipped with a cylindrical girdle playing the role of a locking element when landing the packer in a special landing sleeve.

Известен термостойкий пакер (см. а.с. № 1252477, М.кл. Е 21 В 33/12, опубл. 23.08.86. Бюл. № 31), где уплотнительный элемент выполнен комбинированным со стальной оболочкой, имеющей кольцевые выступы, на которой установлена оболочка из легкоплавкого металла, которая при посадке пакера расплавляется за счет температуры, получаемой при поджоге термитного заряда.Known heat-resistant packer (see and.with. No. 1252477, M.cl. E 21 V 33/12, publ. 08/23/86. Bull. No. 31), where the sealing element is combined with a steel shell having ring protrusions on which has a shell made of low-melting metal, which, when the packer is planted, melts due to the temperature obtained by setting the thermite charge on fire.

При проведении патентных исследований по научно-технической литературе нами не обнаружено описание конструкции механических пакеров, в которых совмещено в одном узле привод, направленный на деформацию-посадку уплотнителя и последующую фиксацию якорения пакера внутри обсадной колонны, создание герметичного контакта с обсадной колонной путем передачи растягивающих напряжений со стороны тонкостенной металлической оболочки на эластичный уплотнитель при его радиальном перемещении к стенке обсадной колонны.When conducting patent research on scientific and technical literature, we did not find a description of the design of mechanical packers, in which a drive aimed at deformation-fitting of the seal and subsequent fixation of the anchor of the packer inside the casing, creating tight contact with the casing by transmitting tensile stresses is combined in one node from the side of a thin-walled metal shell to an elastic sealant when it is radially moved to the casing wall.

Не обнаружено также выполнение уплотнительного элемента в виде тонкостенной металлической оболочки, имеющей коническую форму, на внешней стороне которой установлен эластичный уплотнительный элемент.Also not found is the implementation of the sealing element in the form of a thin-walled metal shell having a conical shape, on the outside of which an elastic sealing element is installed.

Также не обнаружено совмещение элементов якоря с разрезной цангой, входящей в одновременное взаимодействие с разжимным конусом и тонкостенной металлической оболочкой уплотнителя.Also, the combination of anchor elements with a split collet, which is part of the simultaneous interaction with the expanding cone and the thin-walled metal shell of the sealant, was not found.

Таким образом, достигаемый технический результат обусловлен неизвестными свойствами частей рассматриваемого устройства и связями между ними.Thus, the achieved technical result is due to the unknown properties of the parts of the device in question and the relationships between them.

Изобретение явным образом не следует из известного уровня техники, то есть соответствует критерию изобретательский уровень.The invention does not explicitly follow from the prior art, that is, it meets the criterion of inventive step.

Технический результат достигается тем, что в гидромеханическом пакере, включающем ствол, соединенный через переходник с лифтовой колонной, гидроцилиндр с разжимным конусом и металлической уплотнительной оболочкой, якорь, разрезную цангу, согласно изобретению металлическая уплотнительная оболочка выполнена конической и снабжена уплотнительным кольцом на внешней стороне, ствол снабжен ступенчатой подпружиненной втулкой в осевом канале с седлом под шаровой клапан в верхней части и обратным клапаном, установленной с возможностью осевого перемещения и образования гидравлической связи осевого канала ствола с подпакерной полостью в крайнем нижнем положении и связанной со стволом тарированным срезным элементом, причем разрезная цанга жестко связана со стволом, якорь выполнен в виде кольцевого выступа с зубцами по периметру и установлен ниже места расположения металлической уплотнительной оболочки.The technical result is achieved in that in a hydromechanical packer including a barrel connected through an adapter with an elevator column, a hydraulic cylinder with a expanding cone and a metal sealing shell, an anchor, a split collet, according to the invention, the metal sealing shell is made conical and provided with a sealing ring on the outside, the barrel equipped with a stepped spring-loaded sleeve in the axial channel with a seat under the ball valve in the upper part and a check valve mounted axially move and form a hydraulic connection between the axial bore of the barrel and the under-packer cavity in the lowermost position and connected with the barrel by a calibrated shear element, the split collet is rigidly connected to the barrel, the anchor is made in the form of an annular protrusion with teeth along the perimeter and installed below the location of the metal sealing shell .

Конструкция пакера поясняется следующими чертежами, гдеThe design of the packer is illustrated by the following drawings, where

на фиг.1 представлена конструкция пакера в разрезе, в исходном положении;figure 1 shows the design of the packer in the context, in the initial position;

на фиг.2 - взаимное положение деталей пакера при его посадке;figure 2 - the relative position of the parts of the packer when it is planted;

на фиг.3 - взаимное положение деталей пакера в положении подачи изоляционного материала в подпакерную полость;figure 3 - the relative position of the parts of the packer in the position of supply of insulating material into the under-packer cavity;

Гидромеханический пакер состоит из ствола 1, жестко связанного верхним концом с переводником 2, на внешней стороне которого установлен корпус 3 гидроцилиндра, с образованием между ними кольцевой камеры 4, в которой размещен поршень 5 с разжимным конусом 6. Корпус 3 гидроцилиндра жестко связан с металлической уплотнительной оболочкой 7. На нижнем конце ствола 1 установлена разрезная цанга 8, входящая своим верхним концом внутрь металлической уплотнительной оболочки 7 и охватывающая разжимной конус 6. Разрезная цанга 8 ниже места расположения металлической уплотнительной оболочки 7 снабжена кольцевым выступом 9, на котором по периметру закреплены зубцы 10 якоря, и жестко связана нижним концом со стволом 1. На внешней стороне металлической уплотнительной оболочки 7 установлено уплотнительное кольцо 11, удерживаемое резьбовой гайкой 12.The hydromechanical packer consists of a barrel 1, rigidly connected with its upper end to a sub 2, on the outside of which a hydraulic cylinder housing 3 is installed, with the formation of an annular chamber 4 between them, in which a piston 5 with an expanding cone 6 is placed. The hydraulic cylinder housing 3 is rigidly connected to a metal sealing casing 7. At the lower end of the barrel 1, a split collet 8 is installed, entering its upper end into the metal sealing shell 7 and covering the expanding cone 6. The cutting collet 8 below the location of m the metallic sealing membrane 7 is provided with an annular projection 9 on which are fixed on the perimeter of the anchor barbs 10, and rigidly connected to the lower end of the barrel 1. On the outer side of the metal seal casing 7 an O-ring 11 held by the threaded nut 12.

В осевом канале 13 ствола 1 установлена ступенчатая подпружиненная втулка 14 с седлом 15 и шаровым клапаном 16. В осевом канале 17 ступенчатой подпружиненной втулки 14 установлен обратный клапан 18. В теле ствола 1 выполнены радиальные отверстия 19, изолированные телом ступенчатой подпружиненной втулки 14 и уплотнительным кольцом 20 от его осевого канала 13. Ступенчатая подпружиненная втулка 14 связана со стволом 1, тарированным срезным элементом 21. Кольцевая камера 4 над поршнем 5 постоянно гидравлически связана с осевым каналом 13 ствола 1 радиальными каналами 22.In the axial channel 13 of the barrel 1, there is installed a spring-loaded step sleeve 14 with a seat 15 and a ball valve 16. A check valve 18 is installed in the axial channel 17 of the spring-loaded step sleeve 14. 20 from its axial channel 13. The stepped spring-loaded sleeve 14 is connected with the barrel 1, a calibrated shear element 21. The annular chamber 4 above the piston 5 is constantly hydraulically connected with the axial channel 13 of the barrel 1 radial channels 22.

Работа устройства.The operation of the device.

Устройство через байонетный замок присоединяется к нижнему концу лифтовой колонны труб и опускается в скважину на заданную глубину. Шаровой клапан 16 на седло 15 не устанавливается и осевой канал 13 ствола 1 свободно сообщается с осевым каналом 17 ступенчатой подпружиненной втулки 14.The device through a bayonet lock is attached to the lower end of the tubing string and lowered into the well to a predetermined depth. The ball valve 16 is not mounted on the seat 15 and the axial channel 13 of the barrel 1 freely communicates with the axial channel 17 of the stepped spring sleeve 14.

В таком положении осуществляют промывку ствола скважины путем подачи рабочей жидкости в лифтовую колонну труб. Рабочая жидкость подается в осевой канал 13 ствола 1 устройства, отжимает обратный клапан 18 и по кольцевому зазору между устройством и стенкой обсадной колонны возвращается на поверхность.In this position, the wellbore is flushed by supplying the working fluid to the tubing string. The working fluid is fed into the axial channel 13 of the barrel 1 of the device, squeezes the check valve 18 and returns to the surface along the annular gap between the device and the casing wall.

В осевой канал лифтовой колонны труб сбрасывают шаровой клапан 16 с посадкой его на седло 15 (см. фиг.1). Тем самым перекрывают гидравлическую связь между полостью лифтовой колонны труб и подпакерной полостью скважины. Создают избыточное давление в лифтовой колонне труб, которое через радиальные каналы 22 подается в кольцевую камеру 4 корпуса 3 гидроцилиндра и действует на поршень 5 с разжимным конусом 6. Разжимной конус 6 перемещается относительно ствола 1 и корпуса 3 гидроцилиндра и вводится внутрь разрезной цанги 8, которая раздвигается в радиальном направлении с обеспечением радиальной деформации металлической уплотнительной оболочки 7 с уплотнительным кольцом 11 до контакта с внутренней поверхностью обсадной колонны. При дальнейшем перемещении поршня 5 вниз происходит сжатие уплотнительного кольца 11 и ввод зубцов 10 якоря во взаимодействие со стенкой обсадной колонны (см. фиг.2). Тем самым осуществляется перекрытие кольцевого зазора между лифтовой и обсадной колонной труб с фиксацией устройства.A ball valve 16 is dropped into the axial channel of the pipe tubing string with its seating on the seat 15 (see Fig. 1). Thereby, the hydraulic connection between the cavity of the tubing string and the under-packer cavity of the well is closed. Excess pressure is created in the pipe tubing string, which is fed through the radial channels 22 to the annular chamber 4 of the hydraulic cylinder body 3 and acts on the piston 5 with the expanding cone 6. The expanding cone 6 moves relative to the barrel 1 and the hydraulic cylinder body 3 and is inserted inside the split collet 8, which moves apart in the radial direction to ensure radial deformation of the metal sealing shell 7 with the sealing ring 11 until it contacts the inner surface of the casing. With the further movement of the piston 5 downward, the sealing ring 11 is compressed and the teeth of the anchor 10 enter into interaction with the casing wall (see Fig. 2). Thereby, the annular gap is closed between the elevator and casing string of the pipes and the device is fixed.

Подают в осевой канал лифтовой колонны труб изолирующий состав и повышают давление выше давления посадки пакера, которое сообщается на площадь сечения ступенчатой подпружиненной втулки 14. При расчетном усилии происходит срез тарированного срезного элемента 21с перемещением ступенчатой подпружиненной втулки 14 вниз ниже радиальных отверстий 19 ствола 1, что открывает гидравлическую связь между осевым каналом 13 ствола 1 с подпакерной полостью (см. фиг.3). Расчетный объем изолирующего состава продавливается в подпакерную зону продавочной пробкой, сбрасываемой сверху в лифтовую колонну труб. Жидкость, которой заглушена скважина, вытесняется в окружающие горные породы с заменой на изолирующий состав. Продавочная пробка доходит до кольца “стоп” и процесс останавливают. Избыточным давлением в подпакерной полости закрывается обратный клапан 18, усилием сжатой пружины ступенчатая подпружиненная втулка 14 возвращается в исходное положение с прекращением гидравлической связи подпакерной полости с полостью лифтовой колонны труб. Отсоединяют лифтовую колонну труб от пакера и поднимают ее на поверхность. Устройство в таком положении остается в скважине. При необходимости возврата на нижележащий горизонт, который был перекрыт изолирующим составом, устройство может быть разбурено, поскольку оно выполнено из легкоразрушаемых материалов.An insulating composition is fed into the axial channel of the pipe tubing string and the pressure is increased above the packer landing pressure, which is communicated to the cross-sectional area of the stepped spring-loaded sleeve 14. When the calculated force is applied, the calibrated shear element 21 is cut by moving the stepped spring-loaded sleeve 14 down below the radial holes 19 of the barrel 1, which opens a hydraulic connection between the axial channel 13 of the barrel 1 with a sub-packer cavity (see figure 3). The estimated volume of the insulating composition is pressed into the sub-packer zone by a squeeze plug, dumped from above into the pipe lift string. The fluid that plugs the well is displaced into the surrounding rocks with replacement for an insulating composition. The cork plug reaches the stop ring and the process is stopped. The check valve 18 closes with excess pressure in the under-packer cavity, the spring-loaded stepwise spring sleeve 14 returns to its original position with the help of a compressed spring, and the hydraulic connection between the under-packer cavity and the cavity of the pipe tubing is terminated. Disconnect the pipe tubing from the packer and lift it to the surface. The device in this position remains in the well. If necessary, return to the underlying horizon, which was blocked by an insulating composition, the device can be drilled, because it is made of easily destroyed materials.

Claims (1)

Гидромеханический пакер, включающий ствол, соединенный через переходник с лифтовой колонной, гидроцилиндр с разжимным конусом и металлической уплотнительной оболочкой, якорь, разрезную цангу, отличающийся тем, что металлическая уплотнительная оболочка выполнена конической и снабжена уплотнительным кольцом на внешней стороне, ствол снабжен ступенчатой подпружиненной втулкой в осевом канале с седлом под шаровой клапан в верхней части и обратным клапаном, установленной с возможностью осевого перемещения и образования гидравлической связи осевого канала ствола с подпакерной полостью в крайнем нижнем положении и связанной со стволом тарированным срезным элементом, причем разрезная цанга жестко связана со стволом, якорь выполнен в виде кольцевого выступа с зубцами по периметру и установлен ниже места расположения металлической уплотнительной оболочки.Hydro-mechanical packer, including a barrel connected through an adapter with an elevator column, a hydraulic cylinder with a expanding cone and a metal sealing shell, an anchor, a split collet, characterized in that the metal sealing shell is conical and provided with a sealing ring on the outside, the barrel is equipped with a spring-loaded stepwise spring sleeve in axial channel with a seat under the ball valve in the upper part and a check valve installed with the possibility of axial movement and the formation of hydraulic ligature of the axial channel of the barrel with the under-packer cavity in the lowest position and connected with the barrel by a calibrated shear element, the split collet is rigidly connected to the barrel, the anchor is made in the form of an annular protrusion with teeth along the perimeter and installed below the location of the metal sealing shell.
RU2003110618/03A 2003-04-14 2003-04-14 Hydromechanical packer RU2235850C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003110618/03A RU2235850C1 (en) 2003-04-14 2003-04-14 Hydromechanical packer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003110618/03A RU2235850C1 (en) 2003-04-14 2003-04-14 Hydromechanical packer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2235850C1 true RU2235850C1 (en) 2004-09-10

Family

ID=33433759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003110618/03A RU2235850C1 (en) 2003-04-14 2003-04-14 Hydromechanical packer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2235850C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2267003C2 (en) * 2002-04-23 2005-12-27 Закрытое акционерное общество "РА-Кубаньнефтемаш" Heat-resistant packer
RU2398093C1 (en) * 2009-07-28 2010-08-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Hydromechanical packer
RU2439286C1 (en) * 2010-07-06 2012-01-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Hydromechanical packer
RU2533466C1 (en) * 2013-07-10 2014-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ" Packer setting tool
CN105239952A (en) * 2015-09-28 2016-01-13 梁伟成 Blowout prevention tool for water injection well
CN109209286A (en) * 2018-10-20 2019-01-15 东营百华石油技术开发有限公司 A kind of packer of oil well filling sand control
RU204960U1 (en) * 2021-04-09 2021-06-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" SHUT-OFF VALVE FOR UNDERGROUND WELL REPAIR

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3818734A (en) * 1973-05-23 1974-06-25 J Bateman Casing expanding mandrel
SU1361303A1 (en) * 1985-08-19 1987-12-23 Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союзтермнефть" Heat-resistant packer
SU1548405A1 (en) * 1987-03-23 1990-03-07 Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союзтермнефть" Heat-resistant packer
SU1731937A1 (en) * 1985-12-17 1992-05-07 Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союзтермнефть" Heat-resistant packer
SU1745882A1 (en) * 1990-06-18 1992-07-07 Научно-Производственное Объединение По Химизации Технологических Процессов В Нефтяной Промышленности "Союзнефтепромхим" Packer
RU2104388C1 (en) * 1995-07-31 1998-02-10 Машков Виктор Алексеевич Device for restoring hermetic sealing of threaded coupling of productive string in well

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3818734A (en) * 1973-05-23 1974-06-25 J Bateman Casing expanding mandrel
SU1361303A1 (en) * 1985-08-19 1987-12-23 Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союзтермнефть" Heat-resistant packer
SU1731937A1 (en) * 1985-12-17 1992-05-07 Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союзтермнефть" Heat-resistant packer
SU1548405A1 (en) * 1987-03-23 1990-03-07 Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союзтермнефть" Heat-resistant packer
SU1745882A1 (en) * 1990-06-18 1992-07-07 Научно-Производственное Объединение По Химизации Технологических Процессов В Нефтяной Промышленности "Союзнефтепромхим" Packer
RU2104388C1 (en) * 1995-07-31 1998-02-10 Машков Виктор Алексеевич Device for restoring hermetic sealing of threaded coupling of productive string in well

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2267003C2 (en) * 2002-04-23 2005-12-27 Закрытое акционерное общество "РА-Кубаньнефтемаш" Heat-resistant packer
RU2398093C1 (en) * 2009-07-28 2010-08-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Hydromechanical packer
RU2439286C1 (en) * 2010-07-06 2012-01-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Hydromechanical packer
RU2533466C1 (en) * 2013-07-10 2014-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ" Packer setting tool
CN105239952A (en) * 2015-09-28 2016-01-13 梁伟成 Blowout prevention tool for water injection well
CN105239952B (en) * 2015-09-28 2018-05-08 梁伟成 Water injection well jet-preventing tool
CN109209286A (en) * 2018-10-20 2019-01-15 东营百华石油技术开发有限公司 A kind of packer of oil well filling sand control
RU204960U1 (en) * 2021-04-09 2021-06-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" SHUT-OFF VALVE FOR UNDERGROUND WELL REPAIR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2011213202B2 (en) Drillable bridge plug for high pressure and high temperature environments
AU2011242589B2 (en) High pressure and high temperature ball seat
EP1549824B1 (en) Mono diameter wellbore casing
US7225870B2 (en) Hydraulic tools for setting liner top packers and method for cementing liners
RU2441140C2 (en) Device for hanger lowering and cementing of casing liner in well
WO2006119129A2 (en) High pressure expandable packer
CN106761541A (en) A kind of Hydraulic Anchorage sealing device
RU2235850C1 (en) Hydromechanical packer
RU2236556C1 (en) Drillable mechanical packer
RU2738052C1 (en) Device for lowering suspension and cementing shank in well
RU2414586C1 (en) Procedure for isolating operations in well and packer equipment
RU2483191C1 (en) Drillable packer
RU2344270C2 (en) Drillable packer
US5165474A (en) Anti-rotation device for cementing plugs with deformable peripheral "fins"o"lips"
RU2507375C1 (en) Drillable packer
RU2343272C2 (en) Cementing valve of casing string
RU2675392C1 (en) Liner packer hanger, liner packer hanger anchor assembly, liner packer hanger coupling, liner packer hanger anchor element
CA2855054C (en) Non-rotating wellbore tool and sealing method therefor
RU2265118C2 (en) Liner suspension device
CN215718609U (en) Pipe packer
RU28371U1 (en) Drill packer
RU2584258C1 (en) Device for suspension and sealing blind casing
RU2483192C1 (en) Drillable packer
RU194454U1 (en) Borehole Hydromechanical Packer
RU2719881C1 (en) Method for installation of shaped shutter in well and device for its implementation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140415