RU2235851C1

RU2235851C1 - Device for well beds separation and isolation

Info

Publication number: RU2235851C1
Application number: RU2003113191/03A
Authority: RU
Inventors: С.А. Цыбин (RU); С.А. Цыбин; А.А. Цыбин (RU); А.А. Цыбин
Original assignee: Цыбин Сергей Анатольевич; Цыбин Анатолий Андреевич
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2004-09-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry, particularly for separating beds during well operation and for beds shutting-in during well conservation.

SUBSTANCE: device includes body with through channel closed with plug, sealing member, lower and upper cones with slips formed as casings, fixer and location mechanism formed as cylinder with annular pushing piston installed on location mechanism. Fixer is arranged in location mechanism. Location mechanism is secured in body by cams cooperating with lesser plug step arranged in cylinder. Installed on body under sealing member is bushing cooperating with upper and lower cones. Bushing is connected to body by means of shear members. Stop secured to lower body part cooperates with lower slip.

EFFECT: simplified structure, increased reliability.

3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для изоляции и разобщения пластов при заканчивании и эксплуатации скважин, а также для отключения пластов при консервации скважин.The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to devices for isolating and separating formations during completion and operation of wells, as well as for shutting down formations during conservation of wells.

Известно устройство, включающее корпус в виде стакана с радиальным каналом, узел установки в виде труб, связанных с корпусом, обратный клапан, уплотнительный элемент из высокопластичного алюминиевого сплава, ступенчатый патрубок с радиальными каналами и наружной кольцевой канавкой, зафиксированный меньшей ступенью в корпусе на срезных элементах, ступенчатый поршень, имеющий ограничитель его верхнего перемещения и образующий в меньшей ступени патрубка и корпусе подпоршневую полость, заполненную пакерующей жидкостью, и ступенчатую втулку, зафиксированную на корпусе срезными винтами и образующую с его наружной поверхностью и меньшей ступенью патрубка внутреннюю полость, сообщенную с подпоршневой полостью через радиальные каналы ступенчатого патрубка, при этом корпус против наружной кольцевой канавки ступенчатого патрубка с одной стороны и ступенчатой втулки с другой стороны выполнен с радиальными каналами и помещенными в них кулачками, дополнительно фиксирующими ступенчатый патрубок на корпусе в кольцевой канавке при транспортном положении устройства [1].A device is known that includes a housing in the form of a cup with a radial channel, an installation unit in the form of pipes connected to the housing, a check valve, a sealing element made of a highly plastic aluminum alloy, a stepped nozzle with radial channels and an external annular groove fixed by a lower stage in the housing on shear elements , a stepped piston having a limiter of its upper displacement and forming in the lower stage of the nozzle and the body a sub-piston cavity filled with packer fluid, and a stepped motor a piece fixed to the housing with shear screws and forming an internal cavity with its outer surface and lower stage of the nozzle communicating with the sub-piston cavity through the radial channels of the step nozzle, while the case against the outer annular groove of the step nozzle on the one hand and the step sleeve on the other hand is made with radial channels and cams placed in them, additionally fixing the stepped pipe on the housing in the annular groove with the transport position of the device [1].

Недостатками данного устройства являются значительные затраты времени на разбуривание устройства в скважине, а также высокая цена изготовления из-за очень дорогостоящего уплотнительного элемента из высокопластичного алюминиевого сплава.The disadvantages of this device are the significant time spent on drilling the device in the well, as well as the high manufacturing cost due to the very expensive sealing element made of highly plastic aluminum alloy.

Наиболее близким аналогом изобретения является устройство, включающее корпус, проходной канал которого перекрыт заглушкой, уплотнительный элемент, нижний и верхний конусы с размещенными на них шлипсами в форме обойм, фиксатор и механизм установки в виде цилиндра с размещенным на нем кольцевым поршнем-толкателем [2].The closest analogue of the invention is a device comprising a housing, the passage channel of which is blocked by a plug, a sealing element, lower and upper cones with clips in the form of clips, a latch and an installation mechanism in the form of a cylinder with an annular pusher-mounted on it [2] .

Недостатками этого устройства являются значительные затраты средств на изготовление и разбуривание, связанные с дорогостоящим и трудно разбуриваемым фиксатором, выполненным из пружинных сталей.The disadvantages of this device are the significant cost of funds for the manufacture and drilling associated with an expensive and difficult to drill a retainer made of spring steel.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности устройства.The technical result of the invention is to simplify the design and increase the reliability of the device.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для изоляции и разобщения пластов в скважине включает корпус, проходной канал которого перекрыт заглушкой, уплотнительный элемент, нижний и верхний конусы с размещенными на них шлипсами в форме обойм, фиксатор и механизм установки в виде цилиндра с размещенным на нем кольцевым поршнем-толкателем, согласно изобретению фиксатор размещен в механизме установки, который закреплен в корпусе кулачками, взаимодействующими с малой ступенью заглушки, размещенной в цилиндре, причем на корпусе под уплотнительным элементом установлена на срезных элементах втулка, взаимосвязанная с верхним и нижним конусами, а на нижней части корпуса закреплен упор, взаимодействующий с нижним шлипсом.The required technical result is achieved by the fact that the device for isolating and separating the layers in the well includes a housing, the passage channel of which is blocked by a plug, a sealing element, lower and upper cones with clips in the form of clips, a latch and an installation mechanism in the form of a cylinder with ring piston-pusher, according to the invention, the latch is placed in the installation mechanism, which is fixed in the housing by cams interacting with a small step of the plug placed in the cylinder, m on the housing by a sealing element mounted on the shear cell sleeve interconnected with the upper and lower cones, and on the lower part of the housing fixed abutment cooperating with the lower slips.

На фиг.1 изображено устройство в исходном положении; на фиг.2 - то же, после установки в скважине; на фиг.3 - то же, после отсоединения узла установки.Figure 1 shows the device in its original position; figure 2 is the same after installation in the well; figure 3 is the same after disconnecting the installation site.

Устройство (фиг.1-3) состоит из корпуса 1, упора 2, втулки 3, шлипсов 4, 5, конусов 6, 7, уплотнительной манжеты 8, заглушки 9, фиксатора, включающего разрезное пружинное кольцо 10 с насечкой на внутренней поверхности и втулку 11, механизма установки в виде цилиндра, выполненного из патрубков 12, 13, соединенных муфтой 14, кольцевого поршня-толкателя 15, срезных элементов 16, 17, 18, 19 и кулачков 20. Герметизация контактных поверхностей между деталями устройства обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами, изображенными на фиг.1-3.The device (Figs. 1-3) consists of a housing 1, an abutment 2, a sleeve 3, slips 4, 5, cones 6, 7, a sealing sleeve 8, a plug 9, a latch including a split spring ring 10 with a notch on the inner surface and a sleeve 11, the installation mechanism in the form of a cylinder made of nozzles 12, 13 connected by a clutch 14, an annular piston-pusher 15, shear elements 16, 17, 18, 19 and cams 20. The sealing of the contact surfaces between the parts of the device is provided by rubber sealing rings shown figure 1-3.

Устройство устанавливается на насосно-компрессорных трубах 21 в обсадной колонне 22 в заданном интервале ствола скважины для изоляции или разобщения пластов.The device is installed on the tubing 21 in the casing 22 in a predetermined interval of the wellbore for isolation or separation of formations.

Устройство работает следующим образом (фиг.1, 2).The device operates as follows (figure 1, 2).

В насосно-компрессорных трубах 21 создают давление путем закачки жидкости с устья скважины, которая по отверстию "а" в патрубке 12 поступает в полость кольцевого поршня-толкателя 15, который под действием давления создает осевую нагрузку на срезные элементы 16, 17, 18. При увеличении давления до величины Р₁ происходит срез элементов 16 и втулка 3 сдвигает конус 7 под шлипсы 5, которые разрываются по продольным надрезам, выполненным на их наружной поверхности. Шлипс 5 врезается в обсадную колонну 22 и происходит заякоревание устройства от перемещения вниз под действием осевой нагрузки сверху в скважине.In the tubing 21 create pressure by injecting fluid from the wellhead, which through the hole "a" in the pipe 12 enters the cavity of the annular piston-pusher 15, which under the action of pressure creates an axial load on the shear elements 16, 17, 18. When increasing pressure to a value of P ₁ is a cut of the elements 16 and the sleeve 3 moves the cone 7 under the slips 5, which are torn along the longitudinal incisions made on their outer surface. Slip 5 cuts into casing 22 and the device is anchored from moving down under the action of axial load from above in the well.

При увеличении давления в насосно-компрессорных трубах 21 до величины Р₂>P₁ происходит срез элементов 17 и конус 6 сжимает уплотнительную манжету 8 до запакеровки в обсадной колонне 22.When the pressure in the tubing 21 increases to a value of P ₂ > P ₁ , the elements 17 are cut and the cone 6 compresses the sealing collar 8 until it is sealed in the casing 22.

С увеличением давления в насосно-компрессорных трубах 21 до величины Р₃>P₂ происходит срез элементов 18 и кольцевой поршень-толкатель 15 сдвигает шлипс 4 на конус 6 после их разрыва по продольным надрезам.With increasing pressure in the tubing 21 to a value of P ₃ > P ₂ there is a cut of the elements 18 and the annular piston-pusher 15 shifts the slip 4 on the cone 6 after they rupture along the longitudinal cuts.

Шлипс 4 врезается в обсадную колонну 22 и происходит заякоревание устройства от перемещения вверх под действием осевой нагрузки снизу в скважине.Slip 4 cuts into the casing 22 and the device is anchored from moving upward under the action of axial load from the bottom in the well.

В период установки устройства в обсадной колонне 22 фиксатор удерживает устройство в "рабочем положении", а после того, как шлипсы 4 и 5 разорвались и врезались в обсадную колонну 22, устройство остается в "рабочем положении" за счет постоянно действующего усилия со стороны сжатой манжеты 8 на конусы 6 и 7, которые удерживают шлипсы 4 и 5 врезанными в колонну.During installation of the device in the casing 22, the retainer holds the device in the "working position", and after the slips 4 and 5 broke and crashed into the casing 22, the device remains in the "working position" due to the constant force from the compressed cuff 8 onto the cones 6 and 7, which hold the slips 4 and 5 embedded in the column.

При возрастании избыточного давления на заглушку 9 до величины Р₄>Р₃ происходит срез элементов 19 и заглушка 9 перемещается вниз до взаимодействия с упором 2. Поэтому при натяжении насосно-компрессорных труб 21 вместе с механизмом установки заглушка 9 не будет удерживать кулачки 20 в исходном положении, т.е. в радиальных отверстиях патрубка 13. При натяжении насосно-компрессорных труб 21 механизм установки отсоединяется от устройства и извлекается из скважины вместе с фиксатором (фиг.3).When the overpressure on the plug 9 increases to a value of P ₄ > P ₃ , the elements 19 are cut and the plug 9 moves down to interact with the stop 2. Therefore, when the tubing 21 is tensioned, the plug 9 will not hold the cams 20 in the original position i.e. in the radial holes of the nozzle 13. When tensioning the tubing 21, the installation mechanism is disconnected from the device and removed from the well along with the retainer (figure 3).

После выполнения функционального назначения устройство при необходимости разбуривают. Поэтому металлические детали устройства, подлежащие разбуриванию, изготавливают из легко разбуриваемого металла - чугуна (позиции 1, 3, 4, 5, 6, 7 на фиг.3). Остальные детали (позиции 2 и 9) разбуривать не надо, так как конструкция устройства обеспечивает падение их на забой скважины после того, как будут разбурены конус 6, шлипс 4, манжета 8, втулка 3, часть корпуса 1, часть конуса 7 и часть шлипса 5.After performing the functional purpose, the device is drilled if necessary. Therefore, the metal parts of the device to be drilled are made of easily drilled metal - cast iron (positions 1, 3, 4, 5, 6, 7 in FIG. 3). The remaining parts (positions 2 and 9) do not need to be drilled, since the design of the device ensures that they fall to the bottom of the well after the cone 6, slip 4, sleeve 8, sleeve 3, part of the housing 1, part of the cone 7 and part of the slip are drilled 5.

Источники информации:Sources of information:

1. Патент Российской Федерации № 2045657 на изобретение "Мостовая пробка", кл. Е 21 В 33/14, 33/12, 1995 г.1. Patent of the Russian Federation No. 2045657 for the invention of "bridge plug", cl. E 21 B 33/14, 33/12, 1995

2. Авторское свидетельство СССР № 691552, кл. Е 21 В 33/13, 1979 г.2. USSR author's certificate No. 691552, cl. E 21 B 33/13, 1979

Claims

A device for isolating and separating the layers in the well, including a housing, the passage channel of which is blocked by a plug, a sealing collar, lower and upper cones with clips in the form of clips, a latch and an installation mechanism in the form of a cylinder with an annular piston-pusher placed on it, characterized in that the latch is placed in the installation mechanism, which is fixed in the housing by cams interacting with a small stage of the plug located in the cylinder, and on the housing under the sealing collar is installed at shear cell sleeve interconnected with the upper and lower cones, and on the lower part of the housing fixed abutment cooperating with the lower slips.