RU2374427C1

RU2374427C1 - Drilled out parker

Info

Publication number: RU2374427C1
Application number: RU2008123427/03A
Authority: RU
Inventors: Ильгизар Хасимович Махмутов (RU); Ильгизар Хасимович Махмутов; Дмитрий Витальевич Страхов (RU); Дмитрий Витальевич Страхов; Радик Зяузятович Зиятдинов (RU); Радик Зяузятович Зиятдинов; Марат Фагимович Асадуллин (RU); Марат Фагимович Асадуллин; Владимир Борисович Оснос (RU); Владимир Борисович Оснос
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2008-06-09
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2009-11-27

Abstract

FIELD: oil-and-gas production.

SUBSTANCE: invention related to oil-and-gas production, particularly used to protect casing string from high pressure. Drilled out parker contains setting tool, including hydro cylinder with bottom support, piston, top and bottom rods, bottom one has radial canal and fixedly connected via tip with access holes to perforated nipple, seal assembly, including collar, deformable sleeve and dron with nozzle, connected on top to sleeve holder, telescopically fixed to support, and on the bottom with a nozzle via share ring with a tip and perforated nipple, which telescopically installed into dron, equipped with external cylindrical areas with external diameters increasing from top to bottom, cutoff valve and end plug, fixed on nozzle with stop collar. Sleeve holder and external support in its transit condition fixed between each other with shear bolt, cutoff valve consists of end plug with external ring , hermetically installed into tip and fixed with stoppers, which installed into nozzle access holes, allowing it limited outwards displacement in case of share ring damage and dron pass through, and also allowing in transit condition internal interaction with plug ring, externally - with dron, which external cylindrical areas connected via smooth transition.

EFFECT: application of drilled out parked with dron improved design allow to increase its installation safety and avoid "creep", and also cutoff valve designed as a plug except leakage during drilled out parker installation into well.

2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к средствам защиты обсадной колонны от высокого давления.The invention relates to the oil industry, and in particular to means for protecting the casing from high pressure.

Известен «Пакер» (см. RU №2162137, МПК 7 Е21В 32/12, Бюл. №1 от 20.01.01), включающий патрубок с размещенным на его наружной поверхности уплотнителем в виде эластичной оболочки и расширяющий конус, связанный с приводом через тягу, при этом расширяющий конус выполнен составным из цилиндра и концентрично установленного на нем расширяющего элемента, связанных между собой разъединяющим элементом для освобождения расширяющего элемента от цилиндра и спуска эксплуатационной колонны насосно-компрессорных труб с установленным на их нижнем конце плунжером с уплотнительными элементами для взаимодействия с внутренней стенкой расширяющего элемента, внутренний диаметр которого выбран под наружный диаметр плунжера.The well-known "Packer" (see RU No. 2162137, IPC 7 ЕВВ 32/12, Bull. No. 1 dated 01/20/01), including a pipe with a sealant placed on its outer surface in the form of an elastic shell and an expanding cone connected to the drive through a rod wherein the expansion cone is made integral of the cylinder and the expansion element concentrically mounted on it, interconnected by a disconnecting element to release the expansion element from the cylinder and lower the production string of the tubing with a plunger installed on their lower end with plotnitelnymi elements for interacting with the inner wall of expandable member, the inner diameter of which is selected by the outer diameter of the plunger.

Известен «Пакер разбуриваемый» (см. свидетельство на полезную модель №20342, МПК 7Е21В 32/12, Бюл. №29 от 26.10.01), содержащий посадочный инструмент, включающий гидроцилиндр с поршнем, верхним и нижним штоками, причем последний имеет радиальные каналы и жестко соединен с переходником и перфорируемым ниппелем, уплотнительный узел, включающий манжету, деформируемую гильзу, дорн, соединенный в верхней части с установочной втулкой, а в нижней части через срезное кольцо - с насадкой с внутренней цилиндрической выборкой, заглушку со стопорным кольцом и срезным винтом и отсекающий элемент, установленный в центральном канале в зоне переходника, при этом отсекающий элемент выполнен в виде пробки, а установочная втулка - с кольцевой выборкой, переходник снабжен фиксатором, который до запакеровки одним концом взаимодействует с отсекающим элементом, а другим - с дорном, а после запакеровки - с кольцевой выборкой установочной втулки.The well-known “Drillable packer” (see utility model certificate No. 20342, IPC 7E21B 32/12, Bull. No. 29 dated 10.26.01), containing a landing tool including a hydraulic cylinder with a piston, upper and lower rods, the latter having radial channels and rigidly connected to an adapter and a perforated nipple, a sealing assembly including a sleeve, a deformable sleeve, a mandrel connected in the upper part to the installation sleeve, and in the lower part through a shear ring with a nozzle with an internal cylindrical selection, a cap with a retaining ring and with a screw and a cut-off element installed in the central channel in the zone of the adapter, while the cut-off element is made in the form of a plug, and the installation sleeve is with a circular selection, the adapter is equipped with a latch that interacts with the cut-off element with one end and the mandrel with the other , and after packing - with an annular selection of the installation sleeve.

Обоим вышеописанным устройствам присущи общие недостатки:Both of the above devices have common disadvantages:

во-первых, нет защиты от гидроударов, возникающих в посадочном инструменте при спуске, что может привести к несанкционированной посадке пакера;firstly, there is no protection against water hammers that occur in the landing tool during descent, which can lead to unauthorized landing of the packer;

во-вторых, низкая надежность посадки, так как при повышении давления внутри колонны труб, на которых спускается устройство в скважину, они вытягиваются и оказывают сдвигающее воздействие на устанавливаемый пакер.secondly, low reliability of the fit, since when the pressure inside the pipe string, on which the device is lowered into the well, increases, they are pulled and have a shear effect on the installed packer.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является «Пакер разбуриваемый» (см. свидетельство на полезную модель №28371, МПК 7 Е21В 33/12, Бюл. №8 от 20.03.2003), содержащий посадочный инструмент, включающий гидроцилиндр с поршнем, верхним и нижним штоками, один из которых выполнен с радиальными каналами, соединенный с патрубком, а последний - с упором, уплотнительный узел, включающий эластичную манжету, деформируемую гильзу и дорн с конически-цилиндрическими участками на наружной поверхности, соединенный в нижней части с насадкой, а сверху с установочной втулкой, наконечник, установленный телескопически в дорне, ниппель, отсекающий клапан и заглушку со стопорным кольцом, при этом нижний торец упора выполнен со сферической кольцевой выборкой, обращенной к периферии и взаимодействующей в рабочем положении с деформируемой гильзой, причем наружный диаметр цилиндрических участков дорна увеличивается сверху вниз.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is “Drillable packer” (see utility model certificate No. 28371, IPC 7 Е21В 33/12, Bull. No. 8 of 03/20/2003), containing a landing tool, including a hydraulic cylinder with a piston , the upper and lower rods, one of which is made with radial channels, connected to the pipe, and the last with a stop, a sealing assembly including an elastic cuff, a deformable sleeve and a mandrel with conical-cylindrical sections on the outer surface, connected to the bottom parts with a nozzle, and on top with an installation sleeve, a tip mounted telescopically in the mandrel, a nipple, a shut-off valve and a plug with a locking ring, while the lower end of the stop is made with a spherical annular selection facing the periphery and interacting with the deformable sleeve in working position and the outer diameter of the cylindrical sections of the mandrel increases from top to bottom.

Недостатками устройства являются:The disadvantages of the device are:

во-первых, возможна негерметичность отсекающего клапана, выполненного в виде шарика, за счет засорения седла в процессе спуско-подъемных операций, что ведет к невозможности создания требуемого давления в колонне труб и, соответственно, в посадочном инструменте при посадке разбуриваемого пакера в скважине;firstly, leakage of the shut-off valve, made in the form of a ball, due to clogging of the saddle during tripping operations, which makes it impossible to create the required pressure in the pipe string and, accordingly, in the planting tool when planting the drilled packer in the well, is possible;

во-вторых, дорн из-за своей несовершенной конструкции формы прижимает гильзу к внутренним стенкам эксплуатационной колонны не равномерно по всей длине, что может привести к негерметичной посадке пакера в заданном интервале и/или к его «сползанию».secondly, the mandrel, due to its imperfect shape design, does not press the sleeve against the inner walls of the production casing unevenly over the entire length, which can lead to an unsealed packer landing in a given interval and / or to its “sliding”.

Технической задачей предлагаемого изобретения является исключение негерметичности отсекающего клапана при посадке пакера, разбуриваемого в скважине, а также надежная фиксация пакера, разбуриваемого в требуемом интервале скважины за счет изменения формы дорна.The technical task of the invention is the elimination of leaks in the shut-off valve when landing the packer drilled in the well, as well as reliable fixation of the packer drilled in the required interval of the well due to the change in the shape of the mandrel.

Техническая задача решается пакером разбуриваемым, содержащим посадочный инструмент, включающий гидроцилиндр с нижним упором, поршнем, верхним и нижним штоками, последний из которых выполнен с радиальными каналами и жестко соединен через наконечник, имеющий технологические отверстия, с перфорированным ниппелем, уплотнительный узел, включающий манжету, деформируемую гильзу и дорн с насадкой, соединенный в верхней части с установочной втулкой, телескопически установленной в упор, а в нижней части при помощи насадки через срезное кольцо - с наконечником и перфорированным ниппелем, который телескопически установлен в дорн, оснащенный наружными цилиндрическими участками с увеличивающимися наружными диаметрами сверху вниз, отсекающий клапан и заглушку, фиксируемую в насадке стопорным кольцом.The technical problem is solved by a drillable packer containing a landing tool, including a hydraulic cylinder with a lower stop, a piston, upper and lower rods, the last of which is made with radial channels and rigidly connected through a tip having technological holes, with a perforated nipple, a sealing assembly including a cuff, a deformable sleeve and mandrel with a nozzle connected in the upper part to a mounting sleeve telescopically mounted in an emphasis, and in the lower part by means of a nozzle through a shear ring - with a tip and a perforated nipple, which is telescopically mounted in the mandrel, equipped with outer cylindrical sections with increasing outer diameters from top to bottom, a shut-off valve and a plug fixed in the nozzle by a locking ring.

Новым является то, что установочная втулка и нижний упор в транспортном положении зафиксированы между собой срезным винтом, отсекающий клапан выполнен в виде пробки с наружной кольцевой выборкой, герметично вставленной в наконечник и зафиксированной стопорами, которые вставлены в технологические отверстия наконечника с возможностью ограниченного перемещения наружу при разрушении срезного кольца и прохождении дорна, а также с возможностью взаимодействия в транспортном положении изнутри с кольцевой выборкой пробки, а снаружи - с дорном, цилиндрические наружные участки которого соединены плавным переходом.What is new is that the installation sleeve and the lower stop in the transport position are fixed to each other by a shear screw, the shut-off valve is made in the form of a tube with an external annular selection, hermetically inserted into the tip and fixed by stoppers that are inserted into the technological holes of the tip with the possibility of limited outward movement when the destruction of the shear ring and the passage of the mandrel, as well as with the possibility of interaction in the transport position from the inside with the ring cork sampling, and from the outside with the mandrel m, the cylindrical outer sections of which are connected by a smooth transition.

На фиг.1 изображен пакер разбуриваемый в сборе с частичным продольным разрезом.Figure 1 shows the packer drilled complete with a partial longitudinal section.

На фиг.2 изображена в разрезе фиксация стопора в разбуриваемом пакере в транспортном положении.Figure 2 shows in section the fixation of the stopper in the drilled packer in the transport position.

Пакер разбуриваемый содержит посадочный инструмент 1 (см. фиг.1), содержащий гидроцилиндр 2 с нижним упором 3, поршнем 4, верхним 5 и нижним 6 штоками. Нижний шток 6 снабжен радиальными каналами 7 и жестко соединен через наконечник 8, имеющий технологические отверстия 9 (см. фиг 2), с перфорированными окнами 10 (см. фиг.1) ниппелем 11.The drillable packer comprises a landing tool 1 (see FIG. 1) comprising a hydraulic cylinder 2 with a lower stop 3, a piston 4, an upper 5 and a lower 6 rods. The lower rod 6 is provided with radial channels 7 and is rigidly connected through a tip 8 having technological holes 9 (see Fig. 2), with perforated windows 10 (see Fig. 1) with a nipple 11.

Уплотнительный узел 12 включает манжету 13, деформируемую гильзу 14 и дорн 15 с насадкой 16, соединенный в верхней части с установочной втулкой 17, телескопически установленной в упор 3. В нижней части дорн 15 при помощи насадки 16 через срезное кольцо 18 соединен с наконечником 8 и перфорированным ниппелем 11, который телескопически установлен в дорн 15, оснащенный наружными цилиндрическими участками 19 и 20 с увеличивающимися наружными диаметрами D₁ и D₂ сверху вниз, соответственно. Внутри наконечника 8 установлен отсекающий клапан 21, а ниппель 11 заглушен заглушкой 22 со стопорным кольцом 23. Установочная втулка 17 и нижний упор 3 в транспортном положении зафиксированы между собой срезным винтом 24.The sealing assembly 12 includes a sleeve 13, a deformable sleeve 14 and a mandrel 15 with a nozzle 16, connected in the upper part to a mounting sleeve 17 telescopically mounted in the emphasis 3. In the lower part of the mandrel 15 through a shear ring 18 is connected to the tip 8 and perforated nipple 11, which is telescopically mounted in the mandrel 15, equipped with outer cylindrical sections 19 and 20 with increasing outer diameters D ₁ and D ₂ from top to bottom, respectively. A shut-off valve 21 is installed inside the tip 8, and the nipple 11 is plugged with a plug 22 with a locking ring 23. The installation sleeve 17 and the lower stop 3 in the transport position are fixed to each other by a shear screw 24.

Отсекающий клапан 21 выполнен в виде пробки с наружной кольцевой выборкой 25 (см. фиг.2), герметично вставленной в наконечник 8 (см. фиг.1 и 2) и зафиксированной стопорами 26, которые вставлены в технологические отверстия 9 наконечника 8 с возможностью ограниченного перемещения наружу при разрушении срезного кольца 18 (см. фиг.1) и прохождении дорна 15 (см. фиг.1 и 2), а также с возможностью взаимодействия в транспортном положении изнутри с кольцевой выборкой пробки 21, а снаружи - с дорном 15, цилиндрические наружные участки 19 и 20 (см. фиг.1) которого соединены плавным переходом 27.The shut-off valve 21 is made in the form of a tube with an external annular selection 25 (see Fig. 2), hermetically inserted into the tip 8 (see Figs. 1 and 2) and fixed by stoppers 26, which are inserted into the technological holes 9 of the tip 8 with the possibility of limited moving outward when the shear ring 18 is destroyed (see Fig. 1) and the mandrel 15 passes (see Figs. 1 and 2), as well as with the possibility of interaction in the transport position from the inside with the annular selection of the plug 21, and from the outside with the mandrel 15, cylindrical outer sections 19 and 20 (see figure 1) which is connected Smooth transition 27.

Несанкционированные перетоки жидкости исключены установкой уплотнительных колец 28, 29, 30, 31, 32 и 33.Unauthorized fluid flows are excluded by the installation of o-rings 28, 29, 30, 31, 32 and 33.

Устройство работает следующим образом: пакер разбуриваемый в сборе спускают в скважину (на фиг.1 и 2 не показано) на колонне труб 34. Во время спуска возникают удары дорна 15 о внутренние стенки эксплуатационной колонны скважины (на фиг.1 и 2 не показано). Для исключения возможного перемещения дорна 15 относительно деформируемой гильзы 14 и несанкционированного срабатывания устройства установлен срезной винт 24, фиксирующий установочную втулку 17 относительно упора 3.The device operates as follows: the packaged drillable packer is lowered into the well (not shown in FIGS. 1 and 2) on the pipe string 34. During the descent, the mandrel 15 hits the internal walls of the production casing of the well (not shown in FIGS. 1 and 2) . To exclude the possible movement of the mandrel 15 relative to the deformable sleeve 14 and unauthorized operation of the device, a shear screw 24 is installed, fixing the mounting sleeve 17 relative to the stop 3.

По достижении интервала установки пакера разбуриваемого колонна труб 34 заполняется технологической жидкостью, после чего внутри колонны труб 34 создается избыточное давление, которое через верхний шток 5 и радиальные каналы 7 нижнего штока 6 передается в гидроцилиндр 2 и воздействует на поршень 4, который удерживается в начальном положении до достижения усилия разрушения срезного винта 24.Upon reaching the installation interval of the packer drilled pipe string 34 is filled with process fluid, after which inside the pipe string 34 creates excessive pressure, which is transmitted through the upper rod 5 and the radial channels 7 of the lower rod 6 to the hydraulic cylinder 2 and acts on the piston 4, which is held in its initial position until the shear screw 24 breaks down.

При этом колонна труб 34 вытягивается под действием избыточного давления. После разрушения винтов 24 (например, при давлении 4-5 МПа) поршень 4 перемещается вверх относительно гидроцилиндра 2, увлекая за собой нижний шток 6, наконечник 8 с перфорированным ниппелем 11, дорн 15 (через срезное кольцо 18 при помощи насадки 16) и установочную втулку 17. При этом деформируемая гильза 14 с манжетой 13 удерживаются упором 3 на месте относительно эксплуатационной колонны (на фиг.1 и 2 не показано).When this string of pipes 34 is stretched under the action of excessive pressure. After the destruction of the screws 24 (for example, at a pressure of 4-5 MPa), the piston 4 moves upward relative to the hydraulic cylinder 2, entraining the lower stem 6, the tip 8 with the perforated nipple 11, the mandrel 15 (through the shear ring 18 using the nozzle 16) and the installation the sleeve 17. In this case, the deformable sleeve 14 with the cuff 13 is held by the stop 3 in place relative to the production string (not shown in FIGS. 1 and 2).

В результате дорн 15 входит в деформируемую гильзу 14, расширяя ее до плотного прилегания манжеты 13 к внутренним стенкам эксплуатационной колонны, причем дорн 15 сначала дорнирует деформируемую гильзу 14 цилиндрическим участком 19 меньшего диаметра D₁, прижимая плотно манжету 13 к внутренним стенкам эксплуатационной колонны, и далее по мере перемещения дорна 15 вверх благодаря плавному переходу 27 уже продолжает дорнировать нижний участок деформируемой гильзы 14 цилиндрическим участком 20 большего диаметра D₂, благодаря чему манжета 13 еще сильней прижимается к внутренним стенкам скважины. Дорнирование дорном 15 деформируемой гильзы 14 происходит до тех пор, пока установочная втулка 17 (см. фиг.2) не упрется вниз гидроцилиндра 2, ограничивая дальнейшее перемещение дорна 15 вверх. Далее повышается давление внутри колонны труб 34 до разрушения срезного кольца 18 (например, 14-15 МПа), при этом происходит освобождение наконечника 8 с перфорированным ниппелем 11 от дорна 15.As a result, the mandrel 15 enters the deformable sleeve 14, expanding it until the cuff 13 fits snugly against the inner walls of the production casing, and the mandrel 15 first turns the deformable sleeve 14 into a cylindrical section 19 of smaller diameter D ₁ , tightly pressing the cuff 13 against the inner walls of the production casing, and further, as the mandrel 15 moves upward due to the smooth transition 27, it continues to reverse the lower portion of the deformable sleeve 14 with a cylindrical portion 20 of larger diameter D ₂ , due to which the cuff 13 is still strong she is pressed against the inner walls of the well. The mandrel mandrel 15 deformable sleeve 14 occurs until the installation sleeve 17 (see figure 2) does not rest down the hydraulic cylinder 2, restricting further movement of the mandrel 15 up. Further, the pressure inside the pipe string 34 increases until the shear ring 18 is destroyed (for example, 14-15 MPa), while the tip 8 with the perforated nipple 11 is released from the mandrel 15.

В результате наконечник 8 перемещается вверх относительно дорна 15 и стопоры 26, вставленные в технологические отверстия 9 наконечника 8, перемещаются наружу, так как выходят из взаимодействия с внутренними стенками дорна 15, до упора во внутренние стенки установочной втулки 17 и одновременно освобождаясь от наружной кольцевой выборкой 25 отсекающего клапана (пробки) 21, которая падает вниз перфорированного ниппеля 11 на верхний торец заглушки 22.As a result, the tip 8 moves upward relative to the mandrel 15 and the stoppers 26, inserted into the technological holes 9 of the tip 8, move outward, since they come out of interaction with the inner walls of the mandrel 15, all the way into the inner walls of the installation sleeve 17 and, at the same time, are freed from the outer ring selection 25 shut-off valve (plug) 21, which falls down the perforated nipple 11 on the upper end of the plug 22.

В итоге открывается канал 35, позволяющий прохождение жидкости по колонне труб 34 через перфорированные окна 10 ниппеля 11 под уплотнительный узел 12 пакера, разбуриваемого в обход отсекающего клапана 21. После чего по колонне труб 34 через верхний 5, нижний 6 штоки, наконечник 8, технологические отверстия 9 и канал 35 можно закачивать тампонирующие материалы в пространство скважины под уплотнительным узлом 12 пакера разбуриваемого. Затем колонну труб 34 приподнимают, в результате заглушка 22 герметично устанавливается в дорн 15, а стопорное кольцо 23 насадки 16 фиксирует заглушку 22 за ее наружную кольцевую выборку 36. По достижении нагрузки, достаточной для разрушения срезных элементов 37, перфорированный ниппель 11 освобождается от заглушки 22 и посадочный инструмент 1 промывается.As a result, the channel 35 opens, allowing liquid to pass through the pipe string 34 through the perforated windows 10 of the nipple 11 under the packer 12 sealing assembly, which is drilled bypassing the shut-off valve 21. Then, the pipe string 34 passes through the upper 5, lower 6 rods, tip 8, technological holes 9 and channel 35, it is possible to pump plugging materials into the well space under the sealing assembly 12 of the drillable packer. Then the pipe string 34 is lifted, as a result, the plug 22 is sealed in the mandrel 15, and the snap ring 23 of the nozzle 16 fixes the plug 22 for its outer annular selection 36. Upon reaching the load sufficient to destroy the shear elements 37, the perforated nipple 11 is released from the plug 22 and the landing tool 1 is washed.

По завершении всех технологических операций устройство извлекают из скважины, за исключением уплотнительного узла 12 с насадкой 16 и заглушкой 22. При этом все оставляемые в скважине детали устройства выполнены из легкоразбуриваемых материалов (например, чугун, алюминий и т.п.).Upon completion of all technological operations, the device is removed from the well, with the exception of the sealing assembly 12 with the nozzle 16 and the plug 22. In this case, all the device parts left in the well are made of easily drilled materials (for example, cast iron, aluminum, etc.).

Применение пакера разбуриваемого благодаря усовершенствованной конструкции дорна позволит повысить надежность посадки разбуриваемого пакера в заданном интервале скважины и исключить его «сползание», а также благодаря конструкции отсекающего клапана, выполненного в виде пробки, исключается его негерметичность при посадке пакера, разбуриваемого в скважине.The use of the packer being drilled due to the improved design of the mandrel will increase the reliability of the fitment of the drilled packer in the specified interval of the well and prevent it from slipping, as well as due to the design of the shut-off valve made in the form of a plug, its leakage is prevented when the packer is drilled in the well.

Claims

The packer is drilled, containing a landing tool, including a hydraulic cylinder with a lower stop, a piston, upper and lower rods, the last of which is made with radial channels and rigidly connected through a tip having technological holes with a perforated nipple, a sealing assembly including a sleeve, a deformable sleeve and a mandrel with a nozzle connected in the upper part to a mounting sleeve telescopically mounted in the support, and in the lower part by means of a nozzle through a shear ring - with a tip and perforated a nipple, which is telescopically mounted in the mandrel, equipped with outer cylindrical sections with increasing outer diameters from top to bottom, a shut-off valve and a plug fixed in the nozzle by a locking ring, characterized in that the installation sleeve and the lower stop in transport position are fixed to each other by a shear screw, which cuts the valve is made in the form of a tube with an external annular sample sealed in the tip and fixed by stoppers that are inserted into the technological holes nechnika for limited movement outwardly fracture shear ring and passage of the mandrel, and to cooperate in the transport position with the inside annular sample tube, and the outside - with the mandrel, the cylindrical outer portions of which are connected a smooth transition.