RU2429339C1

RU2429339C1 - Hydraulic packer for cup cementation

Info

Publication number: RU2429339C1
Application number: RU2010108883/03A
Authority: RU
Inventors: Алексей Михайлович Володин (RU); Алексей Михайлович Володин; Владислав Алексеевич Сорокин (RU); Владислав Алексеевич Сорокин; Андрей Александрович Клинов (RU); Андрей Александрович Клинов; Сергей Борисович Лободюк (RU); Сергей Борисович Лободюк; Александр Викторович Деев (RU); Александр Викторович Деев; Алексей Николаевич Васин (RU); Алексей Николаевич Васин; Николай Павлович Петров (RU); Николай Павлович Петров; Олег Николаевич Андрианов (RU); Олег Николаевич Андрианов
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш"
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2011-09-20

Abstract

FIELD: oil and gas industry. ^ SUBSTANCE: hydraulic packer for cup cementation contains hydraulic packer and cementing collar, which are connected in one housing. Housing of packer consists of lower and upper parts. Hose is attached to lower part of housing. Packer includes three sleeves: lower, intermediate and upper one. Sleeves inside packer occupy strictly fixed position which is provided with shear screws and/or fasteners and/or locking rings. Lower sleeve includes seat for ball. Upper sleeve includes seat for closing plug. Between outer surface of lower part of housing and inner surface of casing connected in a detachable manner to lower part of housing and adapter there installed is piston of valve unit having cylindrical shape of variable cross-section and capable of interacting by means of its end part with working liquid. End part of piston has two chamfers, external and internal one, as well as channels on that piston surface on which the chamfer has smaller inclination angle of surface relative to end surface of piston. Piston has sealing rings both on outer and inner sides. Valve unit includes spring having rectangular cross section of turn. ^ EFFECT: reducing material consumption of packer, simplifying its design and improving reliability of its operation by improving the design. ^ 9 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для разобщения ствола скважины при манжетном цементировании обсадной колонны. Изобретение также может быть использовано при манжетном цементировании боковых стволов скважины.The invention relates to the field of oil and gas industry and can be used to isolate the wellbore during lip cementing of the casing string. The invention can also be used for lip cementing of sidetracks.

Известен пакер для ступенчатого и манжетного цементирования обсадной колонны, содержащий на обсадной колонне полый корпус с радиальными отверстиями и расположенным на его внутренней поверхности ограничителем [1].Known packer for step and cuff cementing of the casing, containing on the casing a hollow body with radial holes and a limiter located on its inner surface [1].

Пакер имеет очень сложную и материалоемкую конструкцию. Использование сложной конструкции и сложного способа цементирования обсадной колонны делает пакер ненадежным в работе.The packer has a very complex and material-intensive design. The use of a complex design and a complex method of cementing the casing makes the packer unreliable.

Наиболее близким является пакер гидравлический для манжетного цементирования, содержащий гидравлический пакер и цементировочную муфту, соединенные в одном корпусе с возможностью согласованного взаимодействия этих устройств [2].The closest is a hydraulic packer for cuff cementing, containing a hydraulic packer and a cement clutch connected in one housing with the possibility of coordinated interaction of these devices [2].

Недостатками этого пакера является, прежде всего, большая материалоемкость. Большую материалоемкость обеспечивает тарельчатый клапан, а также заглушка. После манжетного цементирования скважины эти устройства разбуриваются, и их металл теряется безвозвратно.The disadvantages of this packer is, first of all, the large material consumption. A large material consumption is provided by a poppet valve, as well as a plug. After lip-hole cementing, these devices are drilled, and their metal is lost forever.

Также недостатком является низкая надежность работы этого устройства, поскольку большой диаметр тарелки тарельчатого клапана обеспечивает кроме вертикального воздействия силы, при давлении рабочей жидкости на поверхность тарелки клапана, еще и значительные крутящие моменты, приложенные к периферийным точкам поверхности тарелки, при образовании вихревых движений в рабочей жидкости. Это может вызвать перекосы оси клапана и ее заедание при движении клапана вниз.Another disadvantage is the low reliability of this device, since the large diameter of the poppet of the poppet valve provides, in addition to the vertical force, when the pressure of the working fluid on the surface of the poppet of the valve, there are also significant torques applied to the peripheral points of the surface of the poppet during the formation of vortex movements in the fluid . This can cause the valve axis to skew and seize when the valve moves down.

Наличие пружины круглого сечения также снижает надежность работы клапана, поскольку металл по сечению витка пружины является неоднородным, и при серийном изготовлении пружины могут иметь большой разброс коэффициента упругости.The presence of a round spring also reduces the reliability of the valve, since the metal along the cross section of the coil of the spring is heterogeneous, and in the serial production of the spring can have a large variation in the coefficient of elasticity.

Кроме того, большую ненадежность в работе устройства обеспечивают срезные винты, изготовление которых требует очень тщательного соблюдения технологии, а также невозможность предварительного испытания каждого срезного винта на усилие среза.In addition, shear screws, the manufacture of which requires very careful observance of the technology, as well as the impossibility of preliminary testing of each shear screw for shear force, provide great unreliability in the operation of the device.

И, кроме того, наличие срезных винтов при наличии фиксаторов перемещения втулок значительно и неоправданно усложняет конструкцию пакера.And, in addition, the presence of shear screws in the presence of clamps for moving the bushings significantly and unjustifiably complicates the design of the packer.

Задачей изобретения является снизить материалоемкость пакера гидравлического для манжетного цементирования, упростить его конструкцию и увеличить его надежность работы, путем усовершенствования конструкции пакера гидравлического для манжетного цементирования.The objective of the invention is to reduce the material consumption of the hydraulic packer for cuff cementing, to simplify its design and increase its reliability, by improving the design of the hydraulic packer for cuff cementing.

Поставленная задача достигается тем, что в пакере гидравлическом для манжетного цементирования, содержащем гидравлический пакер и цементировочную муфту, соединенные в одном корпусе с возможностью согласованного взаимодействия этих устройств, новым является то, что корпус пакера гидравлического для манжетного цементирования состоит из двух частей, нижней части и верхней части, соединенных между собой разъемно с помощью переводника, где к нижней части корпуса разъемно прикреплен нижний переводник, а к верхней части корпуса разъемно прикреплен верхний переводник, причем к нижней части корпуса крепится рукав, изготовленный из упругого материала с помощью колец переменного сечения, к тому же пакер содержит три втулки, нижнюю втулку, среднюю втулку и верхнюю втулку, установленные внутри пакера, с возможностью перемещения внутри пакера при приложении к ним определенного давления рабочей жидкости, где втулки внутри пакера занимают строго фиксированное положение, которое обеспечивают срезные винты, и/или верхняя втулка соединена с верхней частью корпуса только с помощью фиксатора, а срезные винты отсутствуют, и/или средняя втулка соединена с верхней частью корпуса с помощью фиксатора, а срезные винты отсутствуют, и/или нижняя втулка соединена с переходником с помощью фиксатора, а срезные винты и стопорное кольцо отсутствуют, а фиксатор имеет форму кольца, наружная поверхность которого имеет две фаски, имеющие определенные углы среза, соответствующие углам среза проточки в верхней части корпуса или сопряженной с ним детали, или нижняя фаска фиксатора кольца, при установке его в пакере гидравлическом для манжетного цементирования, имеет меньший угол с линией сечения, меньшей поверхности фиксатора, параллельной продольной оси симметрии фиксатора, чем верхняя фаска, а боковые линии сечения фиксатора, параллельные продольной оси симметрии фиксатора, при установке фиксатора в пакере гидравлическом для манжетного цементирования, являются при этом параллельными, и, кроме того, нижняя втулка содержит посадочное гнездо для шара, в состав которого входит манжета из упругого эластичного материала, а также нижняя втулка содержит стопорное кольцо, при срабатывании пакера, взаимодействующее со средней втулкой, и сама нижняя втулка расположена в пакере с возможностью перемещения относительно средней втулки, на установленное расстояние, а средняя втулка, в свою очередь, установлена в пакере с возможностью взаимодействия с верхней втулкой, причем верхняя втулка содержит посадочное гнездо под запорную пробку, и, кроме того, между наружной поверхностью нижней части корпуса и внутренней поверхностью кожуха, разъемно соединенного с нижней частью корпуса и переводником, установлен поршень клапанного узла, имеющий цилиндрическую форму переменного сечения и способный своей торцевой частью взаимодействовать с рабочей жидкостью, где торцевая часть поршня имеет две фаски, наружную и внутреннюю, причем каждая фаска имеет свой угол наклона поверхности относительно торцевой поверхности поршня, к тому же торцевая часть поршня имеет каналы на той поверхности поршня, на которой фаска имеет меньший угол наклона поверхности относительно торцевой поверхности поршня, и к тому же поршень имеет уплотнительные кольца как с внешней, так и с внутренней стороны, при этом дальше от торцевой поверхности поршня находится уплотнительное кольцо, расположенное на той же стороне поршня, что и канал, и, кроме того, в состав клапанного узла входит пружина, имеющая прямоугольное поперечное сечение витка и взаимодействующая с поршнем и дополнительной втулкой, соединенной разъемно с нижней частью корпуса, прижимным кольцом и кожухом, а также клапанный узел содержит переключатель положения поршня, и, кроме того, переводник и/или нижняя часть корпуса, и/или кожух имеют каналы для прокачивания рабочей жидкости для заполнения рукава, кроме того, верхняя часть корпуса имеет отверстия или вырезы для закачивания цемента или промывочной жидкости, а верхняя втулка, переводник, средняя втулка и дополнительная втулка, а также посадочное гнездо для шара и посадочное гнездо под запорную пробку содержат вырезы, в которых установлены уплотнительные кольца.The problem is achieved in that in a hydraulic packer for cuff cementing, containing a hydraulic packer and a cement clutch connected in one housing with the possibility of coordinated interaction of these devices, the new is that the casing of the hydraulic packer for cuff cementing consists of two parts, the lower part and the upper part, interconnected detachably using an adapter, where the lower sub is detachably attached to the lower part of the case, and the connector is detachably attached to the upper part of the case the upper sub is attached, and a sleeve made of elastic material with the help of rings of variable cross section is attached to the lower part of the housing; moreover, the packer contains three bushings, a lower sleeve, a middle sleeve and an upper sleeve installed inside the packer, with the possibility of movement inside the packer upon application to them a certain pressure of the working fluid, where the bushings inside the packer occupy a strictly fixed position, which is provided by shear screws, and / or the upper sleeve is connected to the upper part of the housing only by means of fi the xenon, and shear screws are missing, and / or the middle sleeve is connected to the upper part of the housing using a retainer, and shear screws are missing, and / or the lower sleeve is connected to the adapter using a clamp, and shear screws and a snap ring are missing, and the lock has the form rings, the outer surface of which has two chamfers having certain cutting angles corresponding to the cutting angles of the groove in the upper part of the casing or the part mating with it, or the lower chamfer of the ring retainer when installing it in a hydraulic packer cementing, has a smaller angle with a section line, a smaller retainer surface parallel to the longitudinal axis of symmetry of the retainer than the upper chamfer, and lateral section lines of the retainer parallel to the longitudinal axis of symmetry of the retainer, when installing the retainer in a hydraulic packer for cuff cementing, are parallel , and, in addition, the lower sleeve contains a seat for the ball, which includes a cuff of elastic elastic material, and the lower sleeve contains a snap ring, etc. the actuation of the packer, interacting with the middle sleeve, and the lower sleeve itself is located in the packer with the ability to move relative to the middle sleeve, by a set distance, and the middle sleeve, in turn, is installed in the packer with the ability to interact with the upper sleeve, the upper sleeve contains a seat under the locking plug, and, in addition, between the outer surface of the lower part of the housing and the inner surface of the casing, detachably connected to the lower part of the housing and the sub, a piston is installed a valve assembly having a cylindrical shape of variable cross-section and capable of interacting with its working part with a working fluid, where the end part of the piston has two chamfers, the outer and the inner, each chamfer has its own angle of inclination of the surface relative to the end surface of the piston, and the end part of the piston has channels on the piston surface on which the chamfer has a smaller angle of inclination of the surface relative to the end surface of the piston, and the piston also has o-rings both from the outer and on the inside, while further from the end surface of the piston there is an o-ring located on the same side of the piston as the channel, and, in addition, the valve assembly includes a spring having a rectangular cross-section of the coil and interacting with the piston and an additional sleeve connected detachably to the lower part of the housing, the clamping ring and the casing, and the valve assembly includes a piston position switch, and in addition, the sub and / or the lower part of the casing and / or the casing have channels for pumping working fluid for filling the sleeve, in addition, the upper part of the housing has openings or cutouts for pumping cement or flushing fluid, and the upper sleeve, sub, middle sleeve and additional sleeve, as well as the seat for the ball and the seat for the lock plug contain cutouts in which the sealing rings are installed.

На фиг.1 схематически изображена общая конструкция пакера гидравлического для манжетного цементирования.Figure 1 schematically depicts the overall construction of a hydraulic packer for cuff cementing.

На фиг.2 схематически изображена конструкция гидравлического пакера, находящегося в нижней части пакера гидравлического для манжетного цементирования. Греческими буквами α и β указаны углы фасок поршня. Пунктирными линиями и римской цифрой I указан шар.Figure 2 schematically shows the design of a hydraulic packer located in the lower part of the hydraulic packer for cuff cementing. The Greek letters α and β indicate the angles of the piston chamfers. Dotted lines and Roman numeral I indicate a ball.

На фиг.3 схематически изображена конструкция цементировочной муфты, находящейся в верхней части пакера гидравлического для манжетного цементирования. Пунктирными линиями и римской цифрой I указан шар. Пунктирными линиями и римской цифрой II указана запорная пробка.Figure 3 schematically shows the construction of a cementing sleeve located in the upper part of the hydraulic packer for cuff cementing. Dotted lines and Roman numeral I indicate a ball. Dotted lines and the Roman numeral II indicate a stopper.

На фиг.4 указан фиксатор.Figure 4 shows the latch.

На фиг.5 изображено сечение А-А, указанное на фиг.4. Греческой буквой γ указан угол нижней фаски фиксатора кольца, при установке его в пакере гидравлическом для манжетного цементирования. Греческой буквой δ указан угол верхней фаски фиксатора кольца, при установке его в пакере гидравлическом для манжетного цементирования.Figure 5 shows a section aa indicated in figure 4. The Greek letter γ indicates the angle of the lower chamfer of the ring retainer when installing it in a hydraulic packer for cuff cementing. The Greek letter δ indicates the angle of the upper chamfer of the ring retainer when installing it in a hydraulic packer for cuff cementing.

На фиг.6 схематически указана часть конструкции пакера гидравлического для манжетного цементирования, в которой находится фиксатор, и сам фиксатор конструкции согласно п.5 формулы.Figure 6 schematically shows a part of the design of the hydraulic packer for cuff cementing, in which the latch is located, and the latch of the structure itself according to claim 5 of the formula.

На фиг.7 схематически указана часть конструкции пакера гидравлического для манжетного цементирования, в которой верхняя втулка соединена с верхней частью корпуса с помощью фиксатора конструкции согласно п.5 формулы.Fig. 7 schematically shows a part of the construction of a hydraulic packer for lip-cementing, in which the upper sleeve is connected to the upper part of the housing using a retainer according to claim 5 of the formula.

На фиг.8 схематически указана часть конструкции пакера гидравлического для манжетного цементирования, в которой средняя втулка соединена с верхней частью корпуса с помощью фиксатора конструкции согласно п.5 формулы.On Fig schematically shows a part of the design of the packer hydraulic for cuff cementing, in which the middle sleeve is connected to the upper part of the housing using the retainer structure according to claim 5 of the formula.

На фиг.9 схематически указана часть конструкции пакера гидравлического для манжетного цементирования, в которой нижняя втулка соединена с переводником, с помощью фиксатора конструкции согласно п.5 формулы.Figure 9 schematically shows a part of the construction of the hydraulic packer for lip-cementing, in which the lower sleeve is connected to the sub using the retainer according to claim 5 of the formula.

Пакер гидравлический для манжетного цементирования состоит из корпуса, который, в свою очередь, состоит из нижней части 1 и верхней части 2, соединенных между собой разъемно с помощью переводника 3. К нижней части корпуса 1 разъемно прикреплен нижний переводник 4, а к верхней части корпуса разъемно прикреплен верхний переводник 5 (фиг.1). К нижней части корпуса 1 крепится рукав 6, изготовленный из упругого материала с помощью колец переменного сечения 7. Пакер гидравлический для манжетного цементирования содержит три втулки, нижнюю втулку 8, среднюю втулку 9 и верхнюю втулку 10, установленные внутри пакера с возможностью перемещения внутри пакера при приложении к ним определенного давления рабочей жидкости (фиг.2, 3). Втулки внутри пакера занимают строго фиксированное положение, которое обеспечивают срезные винты 11, а также фиксатор верхней втулки 12, взаимодействующий с верхней частью корпуса 2 (фиг.3). На фиг.3 фиксатор 12 имеет только одну нижнюю фаску, что исключает его движение в обратном направлении. Нижняя втулка содержит посадочное гнездо для шара 13, в состав которого входит манжета из упругого эластичного материала 14. Нижняя втулка 8 содержит стопорное кольцо 15, при срабатывании пакера, взаимодействующее со средней втулкой 9 (фиг.2, 3). Шар на фиг.1, 2 обозначен римской цифрой I. Сама нижняя втулка 8 расположена в пакере с возможностью перемещения относительно средней втулки 9 на установленное расстояние. Средняя втулка 9, в свою очередь, установлена в пакере с возможностью взаимодействия с верхней втулкой 10. Верхняя втулка 10 содержит посадочное гнездо под запорную пробку 16. Между наружной поверхностью нижней части корпуса 1 и внутренней поверхностью кожуха 17, разъемно соединенного с нижней частью корпуса 1 и переводником 3, установлен поршень клапанного узла 18, имеющий цилиндрическую форму переменного сечения и способный своей торцевой частью взаимодействовать с рабочей жидкостью. Торцевая часть поршня 18 (кольцо) имеет две фаски, наружную и внутреннюю, причем каждая фаска имеет свой угол наклона поверхности относительно торцевой поверхности поршня 18. На фиг.2 эти углы обозначены греческими буквами α и β. Торцевая часть поршня 18 имеет канавку 19, на той поверхности поршня 18, на которой фаска имеет меньший угол наклона поверхности относительно торцевой поверхности поршня. На фиг.2 это угол α. Поршень 18 имеет уплотнительные кольца 20 как с внешней, так и с внутренней стороны, при этом дальше от торцевой поверхности поршня 18 находится уплотнительное кольцо 20, расположенное на той же стороне поршня, что и канавка 19. В состав клапанного узла входит пружина 21, имеющая прямоугольное поперечное сечение витка, и взаимодействующая с поршнем 18, а также с дополнительной втулкой 22, соединенной разъемно с нижней частью корпуса 1, прижимным кольцом 7 и кожухом 17. Клапанный узел также содержит переключатель положения поршня 23. Переводник 3, и/или нижняя часть корпуса 1, и/или кожух 17 имеют каналы для прокачивания рабочей жидкости для заполнения рукава (не показаны). Верхняя часть корпуса 2 имеет отверстия или вырезы для закачивания цемента 24 или промывочной жидкости. Также верхняя втулка 10, переходник 3, средняя втулка 9 и дополнительная втулка 22, а также посадочное гнездо для шара 13 и посадочное гнездо под запорную пробку 16 содержат вырезы, в которых установлены уплотнительные кольца 25. Кольца 25 изготовлены из упругого неметаллического материала и могут быть установлены как между движимыми, так и неподвижными деталями, для герметизации внутренних полостей пакера гидравлического для манжетного цементирования.The hydraulic packer for cuff cementing consists of a housing, which, in turn, consists of a lower part 1 and an upper part 2, which are interconnected detachably using an adapter 3. The lower sub 4 is detachably attached to the lower part of the housing 1, and to the upper part of the housing the upper sub 5 is detachably attached (FIG. 1). A sleeve 6 made of elastic material using rings of variable cross section 7 is attached to the lower part of the housing 1. The hydraulic packer for cuff cementing contains three bushings, a lower sleeve 8, a middle sleeve 9 and an upper sleeve 10 mounted inside the packer with the possibility of moving inside the packer when application to them a certain pressure of the working fluid (figure 2, 3). The bushings inside the packer occupy a strictly fixed position, which is provided by shear screws 11, as well as the latch of the upper sleeve 12, interacting with the upper part of the housing 2 (Fig.3). In figure 3, the latch 12 has only one lower chamfer, which excludes its movement in the opposite direction. The lower sleeve contains a seat for the ball 13, which includes a cuff of elastic elastic material 14. The lower sleeve 8 contains a retaining ring 15, when the packer is activated, interacting with the middle sleeve 9 (Fig.2, 3). The ball in figures 1, 2 is indicated by the Roman numeral I. The lower sleeve 8 itself is located in the packer with the possibility of movement relative to the middle sleeve 9 by a predetermined distance. The middle sleeve 9, in turn, is installed in the packer with the ability to interact with the upper sleeve 10. The upper sleeve 10 contains a seat for the locking plug 16. Between the outer surface of the lower part of the housing 1 and the inner surface of the casing 17, detachably connected to the lower part of the housing 1 and a sub 3, a piston of the valve assembly 18 is installed, having a cylindrical shape of variable cross-section and capable of interacting with the working fluid with its end part. The end part of the piston 18 (ring) has two chamfers, the outer and the inner, and each chamfer has its own angle of inclination of the surface relative to the end surface of the piston 18. In FIG. 2, these angles are indicated by the Greek letters α and β. The end part of the piston 18 has a groove 19, on that surface of the piston 18, on which the chamfer has a smaller angle of inclination of the surface relative to the end surface of the piston. Figure 2 is the angle α. The piston 18 has o-rings 20 both on the outside and on the inside, while further from the end surface of the piston 18 there is an o-ring 20 located on the same side of the piston as the groove 19. The valve assembly includes a spring 21 having a rectangular cross-section of the coil, and interacting with the piston 18, as well as with an additional sleeve 22 connected detachably to the lower part of the housing 1, the pressure ring 7 and the casing 17. The valve assembly also includes a piston position switch 23. An adapter 3, and / or The lower part of the housing 1 and / or the casing 17 have channels for pumping the working fluid to fill the sleeve (not shown). The upper part of the housing 2 has holes or cutouts for pumping cement 24 or flushing fluid. Also, the upper sleeve 10, the adapter 3, the middle sleeve 9 and the additional sleeve 22, as well as the seat socket for the ball 13 and the seat socket under the locking plug 16 contain cutouts in which the sealing rings 25 are installed. The rings 25 are made of elastic non-metallic material and can be installed between movable and stationary parts, for sealing the internal cavities of the hydraulic packer for cuff cementing.

Фиксатор 12 имеет форму кольца с вырезом, изготовленного из упругой стали (фиг.4, 5, 6). При обеспечении кольцу фиксатора 12 необходимого коэффициента упругости возможно исключение из конструкции срезных винтов 11, соединяющих верхнюю часть корпуса 2 с верхней втулкой 10 (фиг.7). При этом фиксатор 12 также может иметь только одну нижнюю фаску или нижнюю и верхнюю фаски.The latch 12 has the shape of a ring with a cutout made of elastic steel (Figs. 4, 5, 6). By providing the retainer ring 12 with the necessary coefficient of elasticity, it is possible to exclude from the design shear screws 11 connecting the upper part of the housing 2 with the upper sleeve 10 (Fig. 7). In this case, the latch 12 can also have only one lower chamfer or lower and upper chamfers.

Аналогично, функцию срезных винтов, соединяющих среднюю втулку 9 с верхней частью корпуса 2, также может выполнять указанный выше фиксатор (фиг.8). При этом фиксатор 12 также может иметь только одну нижнюю фаску или нижнюю и верхнюю фаски.Similarly, the function of shear screws connecting the middle sleeve 9 with the upper part of the housing 2 can also be performed by the aforementioned lock (Fig. 8). In this case, the latch 12 can also have only one lower chamfer or lower and upper chamfers.

Также нижняя втулка 8 может быть соединена с переходником 3 с помощью фиксатора, аналогичного фиксатору 12, а срезные винты 11 и стопорное кольцо 15 могут отсутствовать (фиг.9). При этом фиксатор 12 также может иметь только одну нижнюю фаску или нижнюю и верхнюю фаски.Also, the lower sleeve 8 can be connected to the adapter 3 using a retainer similar to the retainer 12, and the shear screws 11 and the snap ring 15 may be absent (Fig.9). In this case, the latch 12 can also have only one lower chamfer or lower and upper chamfers.

Фиксатор 12 может иметь форму кольца, наружная поверхность которого имеет две фаски, имеющие определенные углы среза, соответствующие углам среза проточки в верхней части корпуса 2 или иной взаимодействующей с ним детали (фиг.4, 5, 6). Это даст возможность перемещать соединяемые детали, как в прямом, так и в обратном направлении, что, в свою очередь, обеспечит как заводские, так и предустановочные испытания каждого пакера гидравлического для манжетного цементирования.The latch 12 may be in the form of a ring, the outer surface of which has two chamfers having certain cutting angles corresponding to the cutting angles of the grooves in the upper part of the housing 2 or other parts interacting with it (Figs. 4, 5, 6). This will make it possible to move the connected parts, both in the forward and in the opposite direction, which, in turn, will provide both factory and pre-installation tests of each hydraulic packer for cuff cementing.

Нижняя фаска фиксатора кольца, при установке его в пакере гидравлическом для манжетного цементирования, имеет меньший угол с линией сечения, меньшей поверхности фиксатора (угол γ между линиями 12.2 и 12.3 на фиг.5), параллельной продольной оси симметрии фиксатора, чем верхняя фаска (угол δ между линиями 12.2 и 12.4 на фиг.5), а боковые линии 12.1 и 12.2 сечения фиксатора, параллельные продольной оси симметрии фиксатора, при установке фиксатора в пакере гидравлическом для манжетного цементирования, являются при этом параллельными.The lower chamfer of the ring retainer, when installed in a hydraulic packer for cuff cementing, has a smaller angle with a section line smaller than the surface of the retainer (angle γ between lines 12.2 and 12.3 in FIG. 5) parallel to the longitudinal axis of symmetry of the retainer than the upper chamfer (angle δ between the lines 12.2 and 12.4 in FIG. 5), and the lateral lines 12.1 and 12.2 of the section of the retainer parallel to the longitudinal axis of symmetry of the retainer, when installing the retainer in the hydraulic packer for cuff cementing, are parallel.

Заявляемое устройство работает следующим образом. Пакер гидравлический для манжетного цементирования устанавливают на обсадной колонне, соединяя его с трубами обсадной колонны с помощью переводников 4 и 5, и опускают внутрь скважины. Шар I с помощью рабочей (промывочной) жидкости подают во внутреннюю полость пакера гидравлического для манжетного цементирования и устанавливают в посадочное гнездо для шара 13, обеспечивая его контакт в одной и поверхностей манжеты 14. Манжета 14 обеспечивает герметичную посадку шара I. После установки шара I повышают давление жидкости до установленного значения (4 МПа). Давление жидкости сбрасывают до нулевого значения после срезания винтов 11, соединяющих нижнюю втулку 8 с переводником 3. Нижняя втулка 8 перемещается вниз под действием давления жидкости до упора в среднюю втулку 9 и фиксируется стопорным кольцом 15, которое перемещается в соответствующий вырез в средней втулке 9. Таким образом, открывают доступ жидкости к поршню клапанного узла 18. Жидкость к поршню 18 подают через каналы для прокачивания рабочей жидкости, для заполнения рукава, которые могут содержать переводник 3, и/или нижняя часть корпуса 1, и/или кожух 17. При этом поршень 18 перемещается вниз на установленное расстояние.The inventive device operates as follows. A hydraulic packer for lip cementing is installed on the casing string, connecting it to the casing pipes using sub 4 and 5, and lowered into the well. Ball I is supplied with a working (flushing) fluid to the internal cavity of the hydraulic packer for cuff cementing and is installed in the seat for ball 13, ensuring its contact in one and the surfaces of the cuff 14. Cuff 14 ensures a tight fit of ball I. After installing ball I, increase fluid pressure to the set value (4 MPa). The fluid pressure is reset to zero after cutting the screws 11 connecting the lower sleeve 8 to the sub 3. The lower sleeve 8 is moved down under the action of the fluid pressure to the stop in the middle sleeve 9 and is fixed by the locking ring 15, which moves into the corresponding cutout in the middle sleeve 9. Thus, open the fluid to the piston of the valve assembly 18. The fluid to the piston 18 is fed through channels for pumping the working fluid to fill the sleeve, which may contain a sub 3, and / or the lower part of the housing 1 , and / or casing 17. In this case, the piston 18 moves downward by a predetermined distance.

Плавным повышением давления рабочей жидкости до установленного значения (7-8 МПа) на малой производительности закачивающего оборудования проводят запакеровку затрубного пространства скважины. При этом поршень 18 перемещается на большее расстояние под действием давления жидкости и открывает доступ жидкости в рукав 6. Под действием давления жидкость раздувает рукав 6, разобщая, таким образом, заколонное пространство скважины, и создавая зону для цементирования скважины.A gradual increase in the pressure of the working fluid to the set value (7-8 MPa) at low productivity of the pumping equipment, the annulus of the well is sealed. In this case, the piston 18 moves a greater distance under the influence of fluid pressure and allows fluid to enter the sleeve 6. Under the action of pressure, the fluid inflates the sleeve 6, thereby separating the annulus of the well, and creating a zone for cementing the well.

После завершения пакеровки скважины давление рабочей жидкости сбрасывают до нулевого значения. Поршень 18 под действием пружины 21 возвращается в исходное положение, перекрывая движение жидкости из рукава 6 в обратном направлении. На этом работа гидравлического пакера завершена.After completion of the packing of the well, the pressure of the working fluid is reset to zero. The piston 18 under the action of the spring 21 returns to its original position, blocking the movement of fluid from the sleeve 6 in the opposite direction. This completes the work of the hydraulic packer.

Указанную работу поршня 18 обеспечивает переключатель положения поршня 23. Переключатель 23 имеет конструкцию, аналогичную переключателю, описанную в источнике информации [3], а также имеет принцип работы, аналогичный работе переключателя в источнике информации [3]. Подачу рабочей жидкости в рукав 6 также осуществляют через каналы, описанные в источнике информации [3].The indicated operation of the piston 18 is provided by the piston position switch 23. The switch 23 has a structure similar to that of the switch described in the information source [3], and also has a principle of operation similar to that of the switch in the information source [3]. The supply of working fluid in the sleeve 6 is also carried out through the channels described in the information source [3].

Далее повторно наращивают давление рабочей жидкости до установленного значения (16 МПа). В результате происходит срезание винтов 11, соединяющих среднюю втулку 9 с верхней частью корпуса 2. Средняя втулка 9 перемещается вниз до упора в переводник 3. При срезании винтов 11 открываются отверстия или вырезы для закачивания цемента 24. После этого становится возможной подача цементирующего раствора в заколонное пространство скважины через отверстия или вырезы для закачивания цемента 24.Then re-increase the pressure of the working fluid to the set value (16 MPa). The result is the cutting of the screws 11 connecting the middle sleeve 9 with the upper part of the housing 2. The middle sleeve 9 moves down to the stop in the sub 3. When cutting the screws 11 open holes or cutouts for pumping cement 24. After that, it becomes possible to supply cement to the annular the space of the well through holes or cuts for pumping cement 24.

После окончания цементирования скважины в посадочное гнездо под запорную пробку 16 подают запорную пробку II, перекрывая таким образом доступ цементного раствора в цементировочную муфту. Далее наращивают давление рабочей жидкости до установленного значения (5 МПа). В результате происходит срезание срезных винтов 11, соединяющих верхнюю втулку 10 с верхней частью корпуса 2. Втулка 10 перемещается вниз до упора в среднюю втулку 9 и перекрывает отверстия или вырезы для закачивания цемента 24. Фиксатор 12 фиксирует положение втулки 10. На этом работа цементировочной муфты завершена. Фиксация втулки 10 очень важна при ее разбуривании, чтобы не вызвать ее возвратного движения вверх.After the cementing of the well is completed, shut-off plug II is fed into the borehole under the shut-off plug 16, thereby blocking the access of the cement to the cement coupler. Then build up the pressure of the working fluid to the set value (5 MPa). As a result, the shear screws 11 are cut off, connecting the upper sleeve 10 with the upper part of the housing 2. The sleeve 10 moves down to the stop in the middle sleeve 9 and overlaps the holes or cut-outs for pumping cement 24. The latch 12 fixes the position of the sleeve 10. This is the work of the cementing sleeve completed. Fixing the sleeve 10 is very important when drilling it, so as not to cause its return movement up.

После застывания цементного раствора посадочное гнездо под запорную пробку 16 вместе с запорной пробкой II, а также посадочное гнездо для шара 13 вместе с шаром I разбуривают.After the cement mortar has hardened, the mounting socket for the locking plug 16 together with the locking plug II, as well as the mounting socket for the ball 13 together with the ball I, are drilled.

При разбуривании пакера гидравлического для манжетного цементирования безвозвратно теряется минимальное количество металла, поскольку все основные узлы пакера гидравлического для манжетного цементирования находятся вне зоны разбуривания. К тому же основные узлы указанного пакера находятся близко к его корпусу, что при гидродинамических нагрузках нефтяного, газового или нефтегазового потока обеспечивает дополнительную прочность корпуса пакера гидравлического для манжетного цементирования. Все это снижает материалоемкость пакера гидравлического для манжетного цементирования.When drilling a hydraulic packer for cuff cementing, the minimum amount of metal is irretrievably lost, since all the main components of the hydraulic packer for cuff cementing are outside the drilling zone. In addition, the main nodes of the specified packer are close to its body, which under hydrodynamic loads of oil, gas or oil and gas flow provides additional strength of the hydraulic packer body for cuff cementing. All this reduces the material consumption of the hydraulic packer for cuff cementing.

Конструкция указанного пакера является предельно простой для устройств этого класса. Конструкция требует минимальное количество деталей. Увеличение их количества в основных узлах пакера гидравлического для манжетного цементирования может быть обусловлено только технологичностью изготовления деталей и технологией их сборки.The design of this packer is extremely simple for devices of this class. The design requires a minimum number of parts. The increase in their number in the main nodes of the hydraulic packer for cuff cementing can only be due to the manufacturability of parts and the technology for their assembly.

Заявляемое устройство также является очень надежным в работе. Поршень 18 является кольцевым и не испытывает значительных моментов сил, в отличие от прототипа. Благодаря указанной конструкции поршня 18 при любых возникающих моментах сил он может обеспечивать полную герметичность. Пружина 21 имеет прямоугольное поперечное сечение витка и поддается более точному расчету. Металл в прямоугольном сечении витка является более однородным, в отличие от витка круглого поперечного сечения.The inventive device is also very reliable. The piston 18 is annular and does not experience significant moments of force, in contrast to the prototype. Due to the indicated design of the piston 18, it can provide complete tightness at any arising torque. The spring 21 has a rectangular coil cross section and lends itself to more accurate calculation. The metal in a rectangular section of a coil is more homogeneous, in contrast to a coil of circular cross section.

Кроме того, все срезные винты в указанном устройстве можно заменить устройствами наподобие фиксатора 12. Коэффициент упругости кольца фиксатора 12, а также точность угла его фаски и угла соответствующей фаски сопрягаемой с ним детали, можно контролировать, не разрушая указанную деталь, в отличие от срезных винтов. Контролировать усилие среза срезного винта невозможно без его разрушения. При наличии только одной, нижней фаски фиксатора 12 возможно его движение только в одном направлении - вниз.In addition, all shear screws in the specified device can be replaced by devices like a retainer 12. The elastic coefficient of the retainer ring 12, as well as the accuracy of the angle of its chamfer and the angle of the corresponding chamfer of the part mating with it, can be controlled without destroying the specified part, unlike shear screws . It is impossible to control the shear force of a shear screw without destroying it. If there is only one, lower chamfer of the latch 12, it can move only in one direction - down.

Наличие двух фасок на кольце фиксатора 12 обусловит перемещение связанной с ним детали не только в одном, но и в обратном направлении, то есть в возвратном. Это обеспечит как заводские, так и предустановочные испытания каждого пакера гидравлического для манжетного цементирования в отдельности. То есть работа всех трех втулок, нижней, средней и верхней, каждого пакера гидравлического для манжетного цементирования, может быть испытана, как по раздельной работе каждой из втулок, так и при их совместной работе (фиг.7, 8, 9).The presence of two chamfers on the ring of the latch 12 will cause the movement of the associated part not only in one but also in the opposite direction, that is, in the return. This will provide both factory and pre-installation tests of each hydraulic packer for lip cementing separately. That is, the work of all three bushes, lower, middle and upper, of each hydraulic packer for cuff cementing, can be tested both by the separate work of each of the bushes and by their joint work (Figs. 7, 8, 9).

Наличие фаски с большим углом в верхней части фиксатора обеспечит неподвижное положение втулок даже при разбуривании пакера. То есть для обратного движения втулок вверх необходимо будет приложить гораздо большее усилие, чем для движения втулок вниз.The presence of a chamfer with a large angle in the upper part of the retainer will ensure a fixed position of the bushings even when drilling the packer. That is, for the reverse movement of the bushings up, it will be necessary to exert a much greater force than for the movement of the bushings down.

Таким образом, заявляемый пакер гидравлический для манжетного цементирования является простым и надежным в работе. При этом, при его изготовлении требуется минимальная материалоемкость.Thus, the inventive hydraulic packer for cuff cementing is simple and reliable. At the same time, its production requires minimal material consumption.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство СССР №1709069, Е21В 33/12, опубликовано 30.01.92 г., бюл. №4.1. USSR author's certificate No. 1709069, ЕВВ 33/12, published on January 30, 1992, bull. Number 4.

2. Свидетельство на полезную модель РФ №57797, 6 Е21В 33/00, опубликовано 27.10.2006 г.2. Certificate for a utility model of the Russian Federation No. 57797, 6 ЕВВ 33/00, published October 27, 2006.

3. Патент на изобретение РФ №2182957, 6 Е21В 33/13, опубликован 27.05.2002 г.3. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2182957, 6 ЕВВ 33/13, published on May 27, 2002.

Claims

A hydraulic packer for cuff cementing, comprising a hydraulic packer and a cement sleeve, connected in one housing with the possibility of coordinated interaction of these devices, characterized in that the casing of the hydraulic packer for cuff cementing consists of two parts, the lower part and the upper part, interconnected detachably with using an adapter, where the lower adapter is detachably attached to the lower part of the case, and the upper adapter is detachably attached to the upper part of the case, and to the lower a sleeve made of an elastic material with the help of rings of variable cross section is attached; moreover, the packer contains three sleeves: a lower sleeve, a middle sleeve and an upper sleeve mounted inside the packer, with the possibility of movement inside the packer when a certain pressure of the working fluid is applied to them, where the sleeves inside the packer occupy a strictly fixed position, which is provided by shear screws, and / or the upper sleeve is connected to the upper part of the housing only by means of a clamp, and shear screws are absent, and / or the bushing is connected to the upper part of the housing using a retainer, and shear screws are missing, and / or the lower bushing is connected to the adapter using a clamp, and shear screws and a retaining ring are absent, and the retainer has the shape of a ring, the outer surface of which has two chamfers having certain cutting angles corresponding to the cutting angles of the grooves in the upper part of the body or the part mating with it, or the lower chamfer of the ring retainer, when installed in a hydraulic packer for cuff cementing, has a smaller angle with the section line of the smaller surface of the retainer parallel to the longitudinal axis of symmetry of the retainer than the upper chamfer, and the lateral lines of the section of the retainer parallel to the longitudinal axis of symmetry of the retainer, when installing the retainer in the hydraulic packer for cuff cementing, are parallel, and, in addition, the lower sleeve contains a seat for the ball, which includes a cuff of elastic elastic material, and the lower sleeve contains a snap ring, when the packer is activated, it interacts with the middle sleeve, and the lower sleeve itself is located in the packer with the ability to move relative to the middle sleeve, at a specified distance, and the middle sleeve, in turn, is installed in the packer with the ability to interact with the upper sleeve, the upper sleeve contains a seat for a locking plug, and, in addition to Moreover, between the outer surface of the lower part of the housing and the inner surface of the casing, detachably connected to the lower part of the housing and the sub, a piston of the valve assembly having a cylindrical shape is installed of variable cross-section and capable of interacting with its end part with the working fluid, where the end part of the piston has two chamfers, the outer and the inner, and each chamfer has its own angle of inclination of the surface relative to the end surface of the piston, moreover, the end part of the piston has channels on that piston surface, on which the chamfer has a smaller angle of inclination of the surface relative to the end surface of the piston, and moreover, the piston has o-rings both from the outside and from the inside, while further from the end on the piston surface there is a sealing ring located on the same side of the piston as the channel, and, in addition, the valve assembly includes a spring having a rectangular coil cross-section and interacting with the piston and an additional sleeve connected detachably to the lower part of the housing, the pressure ring and the casing, and the valve assembly includes a piston position switch, and, in addition, the sub and / or the lower part of the housing and / or the casing have channels for pumping the working fluid to fill the sleeve, cr In addition, the upper part of the body has openings or cutouts for pumping cement or flushing fluid, and the upper sleeve, sub, middle sleeve and additional sleeve, as well as the ball seat and the seat for the stopper plug, contain cutouts in which the O-rings are installed.