RU2241114C2

RU2241114C2 - Thermo-resistant packer

Info

Publication number: RU2241114C2
Application number: RU2002117210/03A
Authority: RU
Inventors: Д.Г. Антониади (RU); Д.Г. Антониади; А.Е. Власюк (RU); А.Е. Власюк; В.Н. Волонтырец (RU); В.Н. Волонтырец; Г.Г. Гилаев (RU); Г.Г. Гилаев; М.В. Кузнецов (RU); М.В. Кузнецов; М.Д. Паливода (RU); М.Д. Паливода
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "НК "Роснефть"-Термнефть"
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2004-11-27

Abstract

FIELD: oil extractive industry.

SUBSTANCE: device has shaft on which pressurizing element, compensating spring, mounting assembly and fixing assembly are placed. Pressurizing element is made of coal-graphite collars with insert bushing, enveloped by extrusive washers on both sides. Compensating spring is made I from of disk springs. Mounting assembly is a hydraulic cylinder with piston and fixing assembly.

EFFECT: simplified construction, higher reliability.

2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно, к скважинным пакерующим устройствам, применяемым при эксплуатации скважин с помощью нагнетания в пласт теплоносителей.The invention relates to the oil industry, namely, downhole packing devices used in the operation of wells by injection of coolants into the reservoir.

Известен термостойкий пакер, содержащий корпус, установленные на нем посадочную головку, уплотнительную оболочку с кольцевыми выступами на наружной поверхности и с основанием, и кольцевой гидроцилиндр с поршнем, соединенным жестко с основанием уплотнительной оболочки, причем пакер снабжен концентрично установленной относительно уплотнительной оболочки наружной оболочкой из легкоплавкого металла, образующей с уплотнительной оболочкой кольцевую полость, заполненную термитным зарядом с электрозапалом, и микровыключателем, установленным с возможностью взаимодействия с поршнем (см. а.с. СССР №1252477, кл. Е 21 В 33/12, 1986 г.).A heat-resistant packer is known, comprising a housing, a mounting head mounted on it, a sealing shell with annular protrusions on the outer surface and the base, and an annular hydraulic cylinder with a piston rigidly connected to the base of the sealing shell, the packer having a fusible shell relatively concentrically mounted relative to the sealing shell metal, forming with a sealing shell an annular cavity filled with a termite charge with an electric igniter, and a microswitch, with the possibility of interaction with the piston (see AS USSR No. 1252477, class E 21 B 33/12, 1986).

Недостатками данного пакера являются его сложность и невысокая надежность при эксплуатации, ввиду неуправляемости процессом пакеровки за счет того, что оболочка выполнена из легкоплавкого материала и подвержена деформации от воздействия термитного заряда.The disadvantages of this packer are its complexity and low reliability during operation, due to the uncontrollability of the packing process due to the fact that the shell is made of fusible material and is subject to deformation from the action of a termite charge.

Известен термостойкий пакер, содержащий полый корпус, установленный на корпусе уплотнительный элемент в виде тонкостенной цилиндрической оболочки из пластичного термостойкого материала с кольцевой полостью, заполненной наполнителем, размещенный подвижно на корпусе, взаимодействующий с верхним концом уплотнительного элемента и соединенный с колонной труб, нажимной элемент в виде кольцевого поршня, конец которого размещен между корпусом и верхним концом уплотнительного элемента по скользящей посадке относительно внутренней его поверхности и корпуса, причем в качестве наполнителя в нем использована резина (см. а.с. СССР №1361303, кл. Е 21 В 33/13, 1987 г.).Known heat-resistant packer containing a hollow body, mounted on the body of the sealing element in the form of a thin-walled cylindrical shell of plastic heat-resistant material with an annular cavity filled with filler, placed movably on the body, interacting with the upper end of the sealing element and connected to the pipe string, a pressure element in the form an annular piston, the end of which is placed between the housing and the upper end of the sealing element in a sliding fit relative to its inner surface rhnosti and housing, wherein as filler there is used tires (see. AS USSR №1361303, Cl. E 21 B 33/13, 1987 YG).

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и невысокая надежность из-за возникающих микротрещин при эксплуатации, а также потеря герметичности за счет разных коэффициентов температурных расширений уплотнительного элемента и обсадной колонны.The disadvantages of this device are the design complexity and low reliability due to microcracks during operation, as well as loss of tightness due to different coefficients of thermal expansion of the sealing element and casing.

Известен пакер термостойкий, включающий ствол, герметизирующие элементы с защитными и опорными шайбами, пружины узла предварительной гидравлической посадки, состоящей из двух гидроцилиндров с поршнями, узла фиксации обжатия уплотнительных элементов, включающих стакан и фиксатор, втулку, амортизатор и кольцо прижимное, причем, герметизирующие элементы состоят из асбографитовых уплотнительных элементов с насыпным сердечником (см. “Оборудование скважинное термостойкое ОС-140 Т”, 1967 г., прототип).A heat-resistant packer is known, including a barrel, sealing elements with protective and support washers, springs of a preliminary hydraulic landing unit consisting of two hydraulic cylinders with pistons, a compression fixing unit of sealing elements including a cup and a retainer, a sleeve, a shock absorber and a pressure ring, and sealing elements consist of asbographic sealing elements with a bulk core (see. “Heat-resistant downhole equipment OS-140 T”, 1967, prototype).

Недостатками устройства являются сложность конструкции и невысокая надежность пакера при эксплуатации за счет невозможности обеспечения герметичности между обсадной колонной и внутренним оборудованием, частого выхода из строя кольцевых изгибающих пружин, необходимости приложения большого усилия для обжатия уплотнительного элемента.The disadvantages of the device are the design complexity and low reliability of the packer during operation due to the inability to ensure tightness between the casing and internal equipment, frequent failure of annular bending springs, the need for great efforts to compress the sealing element.

Настоящим изобретением решается задача упрощения конструкции и повышения надежности за счет использования упругости материала манжет и возможности поддержания герметичности уплотнения.The present invention solves the problem of simplifying the design and improving reliability by using the elasticity of the material of the cuffs and the ability to maintain the tightness of the seal.

Техническая задача решается тем, что в пакере термостойком, включающем ствол, на котором размещены герметизирующий элемент, пружина компенсации, узел предварительной посадки и узел фиксации, герметизирующий элемент выполнен из углеграфитовых манжет с проставочными втулками, охваченных с обеих сторон экструзивными шайбами, а пружина компенсации выполнена в виде тарельчатых пружин, причем узел предварительной посадки представляет собой гидроцилиндр с поршнем и узлом фиксации, что соответствует критерию изобретения “новизна”.The technical problem is solved in that in the heat-resistant packer, including the barrel, on which the sealing element, the compensation spring, the pre-seating unit and the fixing unit are placed, the sealing element is made of carbon-graphite cuffs with spacer sleeves covered on both sides by extrusion washers, and the compensation spring is made in the form of Belleville springs, and the preliminary landing unit is a hydraulic cylinder with a piston and a fixing unit, which meets the criteria of the invention of “novelty”.

Сравнение заявляемого пакера термостойкого с известными показывает, что предлагаемое устройство обеспечивает надежную герметизацию межтрубного пространства за счет применения в герметизирующем узле углеграфитовых манжет ромбического сечения, которые создают эффект изгибающе-сжимающих напряжений, обеспечивая дополнительное обжатие, причем, после окончания процесса герметизации, фиксатор удерживает блок тарельчатых пружин в сжатом состоянии, поддерживая герметичность межтрубного пространства за счет постоянного поджатия уплотнительного элемента, это создает двукратный запас надежности пакера, причем наличие эластичных манжет позволяет использовать один гидроцилиндр и один поршень, что значительно упрощает конструкцию; проставочная втулка обеспечивает диаметральную установку манжет, что способствует сохранению герметичности межтрубного пространства и защищает уплотнительный элемент от воздействия гидравлического давления сверху и снизу; экструзивная шайба обеспечивает защиту уплотнительного элемента в процессе доставки пакера к месту установки и от воздействия внешних давлений, что соответствует критерию изобретения “изобретательский уровень”.A comparison of the inventive heat-resistant packer with the known ones shows that the proposed device provides reliable sealing of the annular space due to the use of rhombic section carbon graphite cuffs in the sealing unit, which create the effect of bending-compressive stresses, providing additional compression, and, after the end of the sealing process, the retainer holds the plate-shaped unit springs in a compressed state, maintaining the tightness of the annulus due to the constant compression of the seal solid element, this creates a twofold safety margin for the packer, and the presence of elastic cuffs allows the use of one hydraulic cylinder and one piston, which greatly simplifies the design; the spacer sleeve provides a diametrical installation of the cuffs, which helps to maintain the tightness of the annulus and protects the sealing element from the effects of hydraulic pressure from above and from below; the extrusion washer protects the sealing element during the delivery of the packer to the installation site and from external pressures, which meets the criteria of the invention “inventive step”.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 - схема динамики деформации герметизирующего элемента.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a General view of the device, figure 2 is a diagram of the dynamics of deformation of the sealing element.

Устройство состоит из ствола 1 с боковым отверстием А.The device consists of a barrel 1 with a side hole A.

На стволе 1 термостойкого пакера установлен термостойкий герметизирующий элемент, состоящий из углеграфитовых манжет 2 ромбического сечения, охваченных с обеих сторон экструзивными шайбами 3, и промежуточной втулки 4.On the barrel 1 of the heat-resistant packer, a heat-resistant sealing element is installed, consisting of carbon-graphite cuffs 2 of rhombic section, covered on both sides by extrusion washers 3, and the intermediate sleeve 4.

На стволе 1 над уплотнительным элементом установлен блок тарельчатых пружин 5, над которыми через проставочную втулку 6 установлен поршень 7, размещенный в гидроцилиндре 8. В выточке проставочной втулки 6 расположен фиксатор 9.On the barrel 1 above the sealing element there is a block of disk springs 5, over which a piston 7 is installed through the spacer sleeve 6, which is located in the hydraulic cylinder 8. A lock 9 is located in the undercut of the spacer sleeve 6.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Жидкость (техническая вода) закачивается в ствол 1 термостойкого пакера через боковое отверстие А. В стволе 1 создается гидравлическое давление, под воздействием которого поршень 7 перемещается в гидроцилиндре 8, передвигая при этом проставочную втулку 6 и фиксатор 9. Проставочная втулка 6 воздействует на блок тарельчатых пружин 6, который деформируется и передает усилия сжатия на углеграфитовые манжеты 2. Происходит деформация углеграфитовых манжет 2 ромбического сечения, которые за счет эффекта изгибающе-сжимающих напряжений герметизируют кольцевое межтрубное пространство обсадной колонны скважины.Liquid (process water) is pumped into the barrel 1 of the heat-resistant packer through the side hole A. A hydraulic pressure is created in the barrel 1, under the influence of which the piston 7 moves in the hydraulic cylinder 8, while moving the spacer sleeve 6 and the latch 9. The spacer sleeve 6 acts on the disk unit springs 6, which deforms and transfers compression forces to carbon-graphite cuffs 2. There is a deformation of carbon-graphite cuffs 2 of rhombic section, which due to the effect of bending-compressive stresses seal t annular tube space of a well casing.

После окончания процесса герметизации, фиксатор 9 удерживает блок тарельчатых пружин 5 в сжатом состоянии.After the sealing process is completed, the latch 9 holds the disk spring unit 5 in a compressed state.

Claims

The packer is heat-resistant, including a barrel on which a sealing element, a compensation spring, a pre-landing unit and a fixing unit are placed, characterized in that the sealing element is made of carbon-graphite cuffs with a spacer sleeve, covered on both sides by extrusion washers, and the compensation spring is made in the form of disk springs, and the preliminary landing unit is a hydraulic cylinder with a piston and a fixing unit.