RU2236553C2

RU2236553C2 - Unsupported packer

Info

Publication number: RU2236553C2
Application number: RU2002114559/03A
Authority: RU
Inventors: В.А. Юрьев (RU); В.А. Юрьев; В.Ф. Будников (RU); В.Ф. Будников; Л.М. Царькова (RU); Л.М. Царькова; В.Н. Горбенко (RU); В.Н. Горбенко; Д.Н. Клименко (RU); Д.Н. Клименко; Н.Е. Самородска (RU); Н.Е. Самородская
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Кубаньгазпром"
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2004-09-20

Abstract

FIELD: oil and gas industry, particularly capital well repair, namely separating cavity between well tool and string of well pipes.

SUBSTANCE: packer includes body with grooves and annular teeth; piston with levers; pressing racks, ball, shear bushing; packing member with upper pressing member and lower support. Packer member has sharp pins embedded in staggered pattern by curing process in lower part of outer surface of packer member. Pin heights are chosen so that pins project 1 mm over packing member surface.

EFFECT: increased reliability of packer coupling with inner surface of production string, widened range of application thereof.

1 dwg

Description

Изобретение относится к технике и технологии капитального ремонта скважины, а именно к разобщению полости между скважинным инструментом и колонной труб нефтяных, водяных и газовых скважин.The invention relates to techniques and technologies for overhaul of a well, namely to uncoupling a cavity between a downhole tool and a pipe string of oil, water and gas wells.

Известен пакер типа ПЩ который состоит из корпуса, конуса, плашек, пакерующего элемента, упоров и патрубка с центратором и замком /Будников ВФ., Макаренко ПП, Юрьев ВА. Диагностика и капитальный ремонт обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах. - М.: Недра, 1997, с.44/.Known packer type ПЩ which consists of a body, cone, dies, packer element, stops and nozzle with centralizer and lock / Budnikov VF., Makarenko PP, Yuryev VA. Diagnostics and overhaul of casing strings in oil and gas wells. - M .: Nedra, 1997, p. 44 /.

Однако для использования данного пакера необходимо применение якоря, который опирается на стенку эксплуатационной колонны в скважине, увеличение пакерующего элемента по диаметру и сжатие его по высоте для герметизации кольцевого пространства (разобщение) обеспечивается за счет нагрузки, создаваемой массой колонны труб. Кроме того, при извлечении пакера на поверхность в момент подъема инструмента плашки якоря при контакте с эксплуатационной колонной способствуют быстрому ее износу (появлению дефекта негерметичности и т.п.). Эти недостатки не позволяют расширить диапазон применения известного пакера, как по назначению, так и по технологическим особенностям.However, to use this packer, it is necessary to use an anchor, which rests on the wall of the production casing in the well, increasing the packing element in diameter and compressing it in height to seal the annular space (separation) is ensured by the load created by the mass of the pipe string. In addition, when the packer is removed to the surface at the moment of lifting the tool, the anchor plates in contact with the production string contribute to its rapid wear (appearance of a leakage defect, etc.). These shortcomings do not allow to expand the range of application of the well-known packer, both for its intended purpose and for technological features.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пакер, содержащий полый корпус, на наружной поверхности которого размещен пакерующий элемент с нижним упором и верхними нажимными элементами, внутри корпуса над пакерующим элементом размещен поршень с выбивной пробкой, соединенный с жестко закрепленными на нем рычагами через пазы корпуса с нажимными элементами, которые выполнены подвижно в осевом и радиальном направлениях в виде зубчатых реек и входят в зацепление с кольцевыми зубцами, расположенными на наружной поверхности корпуса над пакерующим элементом, нижний упор пакерующего элемента фиксируется на корпусе левой резьбой, а внутри корпуса под поршнем установлен регулируемый и фиксируемый в осевом направлении шпиль с отверстиями в основании. В средней части во внутреннюю поверхность пакерующего элемента завулканизированы гладкие втулки с интервалом между собой, а по торцам пакерующего элемента по внутренней ее поверхности размещены подвижно по корпусу отбортованные наружу вкладыши. Кроме того, подвижные по корпусу отбортованные наружу вкладыши размещены по торцам пакерующего элемента по внутренней ее поверхности с перекрытием друг друга в осевом направлении /Заявка на изобретение №99122381/03 от 25.10.99, решение о выдаче патента от 08 мая 2001 г., опубл. 10.08.2001 г., БИПМ №22 (1 ч.)/.The closest in technical essence and the achieved result is a packer containing a hollow body, on the outer surface of which there is a packer element with a lower stop and upper push elements, a piston with a knock-out plug connected to the levers rigidly fixed to it through grooves is placed inside the case above the packer element cases with pressure elements that are movably axially and radially in the form of gear racks and engage with ring teeth located on the bunk hydrochloric surface of the casing above the packer element, the packer element bottom stop fixed on the housing left-hand thread, and within the housing under the piston is mounted adjustable and lockable in the axial direction of the spire with holes in the base. In the middle part smooth sleeves with an interval between each other are vulcanized into the inner surface of the packing element, and on the ends of the packing element along the inner surface of the sleeve are flanged outwardly flanged out shells. In addition, movable liners flanged outwardly placed on the ends of the packing element along its inner surface with axial overlap / Application for invention No. 99122381/03 of 10.25.99, decision to grant a patent of May 08, 2001, published . 08/10/2001, BIPM No. 22 (1 hour) /.

Недостатком известного пакера является то, что в режиме эксплуатации скважин при высоких температурах и гидравлических давлениях он не гарантирует надежность от осевых смещениях по колонне, что может привести к ненадежному сопряжению самого пакера с внутренней стенкой эксплуатационной колонны скважины.A disadvantage of the known packer is that in the mode of operation of the wells at high temperatures and hydraulic pressures, it does not guarantee reliability from axial displacements along the string, which can lead to unreliable coupling of the packer itself with the inner wall of the production string of the well.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности сопряжения (контакта) пакера с внутренней стенкой эксплуатационной колонны и расширение диапазона его применения.The aim of the present invention is to increase the reliability of the pairing (contact) of the packer with the inner wall of the production casing and expanding the range of its application.

Поставленная цель достигается тем, что в известном пакере безопорном, включающем корпус с пазами и кольцевыми зубьями, поршень с рычагами, нажимные зубчатые рейки, шар, срезную втулку, пакерующий элемент с верхним нажимным элементом и нижним упором, согласно изобретению на наружной поверхности пакерующего элемента в нижней его половине завулканизированы в шахматном порядке остроконечные шипы.This goal is achieved by the fact that in the known packer unsupported, including a housing with grooves and ring teeth, a piston with levers, pressure gear racks, ball, shear sleeve, packing element with an upper pressing element and a lower stop, according to the invention on the outer surface of the packing element in spiky spikes are staggered vulcanized in its lower half.

Количество шипов на пакерующем элементе определяется конструктивно, а высота шипов, выступающих из пакерующего элемента, должна быть в пределах до 1 мм. Этот размер определяется исходя из условия, которое должно обеспечить свободный проход в колонне при спуске и подъеме пакера. Остроконечные шипы расположены в нижней половине пакерующего элемента, которая не перемещается по оси при сжатии. Расположение шипов в шахматном порядке увеличивает надежность сопряжения пакера с внутренней стенкой эксплуатационной колонны. Остроконечные шипы выполнены из металла и завулканизированы в пакерующем элементе.The number of studs on the packer element is determined structurally, and the height of the studs protruding from the packer element must be up to 1 mm. This size is determined on the basis of the condition, which should provide free passage in the column during the descent and ascent of the packer. Pointed spikes are located in the lower half of the packer element, which does not move axially when compressed. The staggering of the spikes increases the reliability of the packer mating with the inner wall of the production string. Pointed spikes are made of metal and vulcanized in the packer element.

На чертеже представлен общий вид предлагаемого пакера в продольном разрезе.The drawing shows a General view of the proposed packer in longitudinal section.

Пакер состоит из корпуса с пазами и кольцевыми зубьями 1, поршня 2, срезной втулки 3, рычагов 4, зубчатых реек 5, верхнего нажимного элемента 6, пружин 7, пакерующего элемента 8 с остроконечными шипами 9, нижнего упора с левой резьбой 10, муфты 11 и шара 12.The packer consists of a housing with grooves and ring teeth 1, a piston 2, a shear sleeve 3, levers 4, gear racks 5, an upper pressing element 6, springs 7, a packing element 8 with pointed spikes 9, a lower stop with a left-hand thread 10, a coupling 11 and ball 12.

Конструкция такого пакера позволяет за счет наличия пары зубчатого зацепления осуществить распакеровку пакерующего элемента 8 без применения якоря или опоры на забой, а наличие остроконечных шипов 9 - повысить надежность сопряжения (контакта) с внутренней стенкой эксплуатационной колонны и расширить диапазон его применения на любой глубине в скважине.The design of such a packer allows, due to the presence of a pair of gear engagement, to unpack the packing element 8 without the use of an anchor or support on the face, and the presence of pointed spikes 9 to increase the reliability of pairing (contact) with the inner wall of the production string and expand the range of its application at any depth in the well .

Пакер безопорный работает следующим образом.Packer unsupported works as follows.

После спуска пакера в скважину на насосно-компрессорных трубах (НКТ) и ориентации в заданном интервале эксплуатационной колонны создают избыточное гидравлическое давление в пакере на поршень 2, который через рычаги 4, зубья корпуса 1 приводит в осевое движение зубчатые рейки 5 и нажимной элемент 6. В результате чего пакерующий элемент 8 сжимается по высоте, увеличивается по диаметру и распакеровывается, врезаясь шипами 9 в стенку колонны.After the packer is lowered into the well on tubing (tubing) and oriented in a predetermined interval of the production string, excessive hydraulic pressure is created in the packer on the piston 2, which through the levers 4, the teeth of the housing 1 drives the gear racks 5 and the pressure member 6 in axial motion. As a result, the packer element 8 is compressed in height, increased in diameter and unpacked, crashing with spikes 9 into the column wall.

После чего расчетным давлением на поршень 2 срезается втулка 3 и вместе с шаром 12 падает на забой, освобождая канал связи в пакере.Then the calculated pressure on the piston 2 is cut off the sleeve 3 and together with the ball 12 falls into the face, freeing the communication channel in the packer.

После окончания технологического процесса по ремонту или другому виду работ в скважине освобождение пакерующего элемента 8 от контакта с колонной осуществляется поворотом насосно-компрессорных труб (НКТ) вправо, при этом нижний упор 10 с левой резьбой обеспечивает возвращение пакерующего элемента в осевом направлении вниз в транспортное положение. Этот момент фиксируется по показаниям на приборе ГИВе увеличением веса инструмента (НКТ) до фактического. Инструмент извлекают на поверхность.After the completion of the repair process or other type of work in the well, the packer element 8 is released from contact with the column by turning the tubing (tubing) to the right, while the lower stop 10 with the left thread ensures the return of the packing element in the axial direction down to the transport position . This moment is recorded according to the indications on the GIVE instrument by increasing the weight of the instrument (tubing) to the actual one. The tool is removed to the surface.

Использование предлагаемого изобретения позволит повысить надежность сопряжения (контакта) пакера с внутренней стенкой эксплуатационной колонны и расширить диапазон его применения.Using the present invention will improve the reliability of the pairing (contact) of the packer with the inner wall of the production casing and expand the range of its application.

Claims

Non-supporting packer, comprising a housing with grooves and ring teeth, a piston with levers, pressure gear racks, a ball, a shear sleeve, a packing element with an upper pressing element and a lower stop, characterized in that on the outer surface of the packing element in its lower half it is vulcanized in a checkerboard pattern spiky spikes with a height protruding from the packing element up to 1 mm.