RU2440484C1

RU2440484C1 - Packer-plug

Info

Publication number: RU2440484C1
Application number: RU2010127627/03A
Authority: RU
Inventors: Ильгизар Хасимович Махмутов (RU); Ильгизар Хасимович Махмутов; Радик Зяузятович Зиятдинов (RU); Радик Зяузятович Зиятдинов; Дмитрий Витальевич Страхов (RU); Дмитрий Витальевич Страхов; Марат Фагимович Асадуллин (RU); Марат Фагимович Асадуллин; Владимир Борисович Оснос (RU); Владимир Борисович Оснос
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2012-01-20

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: packer-plug includes shaft, sealing element, fixing device of position of sealing element, the main and additional cones and slips, plug-in assembly, fixing balls, stop ring and limit stop. Cylindrical bore of the shaft has annular recess at the top for cylindrical projection of plug-in assembly located between bursting element and retaining ring. In the shaft opposite annular extension there made are radial channels covered on the outside with stock of setting tool in transport position, and additional cone is made in the form of several dies for additional slips. In the main cone there made on the inner side is cylindrical recess with orifice hole at the top, and limit stop is made in the form of shaft thickening with cylindrical expansion at the top for tight restricted upward movement along the recess. Limit stop has the possibility of interacting with dies of additional cone in transport position and being located above additional cone at removal of packer-plug after the restricted movement of plug-in assembly upwards relative to the shaft; at that, shaft from below is equipped with retaining ring with shear pin.

EFFECT: reliability of fixation of packer-plug in the well at high pressures; elimination of jamming of packer-plug at its breakage in the well; reduction of force and shortening the time of packer releasing.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для временного перекрытия ствола скважины при проведении изоляционных работ при капитальном ремонте скважин, исследовании и обработке пластов.The invention relates to the oil industry and is intended for temporary overlapping of the wellbore during insulation work during the overhaul of wells, research and treatment of formations.

Известен пакер (патент РФ №2137901, МПК 8 Е21В 33/12, опубл. в бюл. №26 от 20.09.1999 г.), содержащий полый ствол с заглушкой и упором, установочный фиксатор, приводной корпус и шток установочного гидроцилиндра, размещенные на стволе конус со шлипсами, уплотнительный элемент и фиксатор положения уплотнительного элемента с удерживающими губками.Known packer (RF patent No. 21397901, IPC 8 EV 33/12, publ. In bull. No. 26 from 09/20/1999), containing a hollow barrel with a plug and an emphasis, an installation retainer, a drive housing and a rod of the installation hydraulic cylinder, placed on barrel cone with slips, a sealing element and a position lock of the sealing element with retaining lips.

Недостатком пакера является сложность конструкции, обусловленная наличием сложных деталей, таких как конус, фиксатор положения уплотнительного элемента с удерживающими губками, конические вкладыши, которые требуют высокой точности при изготовлении и значительно усложняют сборку, что возможно выполнить только в специализированных мастерских. Невыполнение жестких требований при изготовлении и сборке снижает надежность работы пакера.The disadvantage of the packer is the complexity of the design, due to the presence of complex parts, such as a cone, a retainer of the sealing element with retaining lips, conical inserts that require high precision in the manufacture and significantly complicate the assembly, which can only be done in specialized workshops. Failure to comply with stringent requirements in the manufacture and assembly reduces the reliability of the packer.

Также известен пакер-пробка (патент РФ №2259466, МПК 7 Е21В 33/12, опубл. в бюл. №24 от 27.08.2005 г.), включающий ствол с заглушкой и упорами, уплотнительный элемент, фиксатор положения уплотнительного элемента, основной конус, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», съемный узел, фиксирующие шарики, установленные в отверстиях ствола и взаимодействующие со съемным узлом, корпус и шток посадочного инструмента, и срезные элементы, при этом пакер снабжен дополнительным конусом, установленным, как и основной, на стволе, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», причем последние имеют насечки противоположного направления основным шлипсам, а также упорным кольцом с продольными окнами со стороны ствола, расположенным между основными и дополнительными шлипсами, связанными с торцами упорного кольца Т-образным соединением; ствол снабжен упорами, установленными по периметру и на одном уровне между дополнительными шлипсами с возможностью прохода через окна в упорном кольце и взаимодействующими в рабочем положении с основным конусом; ствол имеет на внутренней поверхности цилиндрическую выборку, а съемный узел выполнен в виде патрубка с цилиндрической выборкой в верхней части по наружной поверхности; основной конус со стволом соединен через срезные элементы, а шток посадочного инструмента с заглушкой - через разрывной элемент.Also known is a packer plug (RF patent No. 2259466, IPC 7 ЕВВ 33/12, published in Bulletin No. 24 of 08/27/2005), including a barrel with a plug and stops, a sealing element, a position lock of the sealing element, the main cone with which the slips are connected by a dovetail connection, a removable assembly, fixing balls installed in the holes of the barrel and interacting with the removable assembly, the body and stem of the landing tool, and shear elements, the packer being provided with an additional cone installed, like the main one, on the trunk to which the slip is connected with a dovetail connection, the latter having notches in the opposite direction to the main slips, as well as a thrust ring with longitudinal windows on the barrel side, located between the main and additional slips connected with the ends of the thrust ring by a T-shaped connection; the barrel is equipped with stops installed around the perimeter and at the same level between additional slips with the possibility of passage through the windows in the thrust ring and interacting in the working position with the main cone; the barrel has a cylindrical selection on the inner surface, and a removable assembly is made in the form of a pipe with a cylindrical selection in the upper part along the outer surface; the main cone with the barrel is connected through shear elements, and the stem of the landing tool with a plug through a bursting element.

Недостатком данной конструкции является сложный технологический процесс извлечения пакер-пробки, поскольку необходимо сначала приподнимать пакер-пробку, а затем опускать, ударяя съемным узлом о заглушку, при этом если ловильный инструмент спущен в скважину на канате, то необходимо подбирать вес груза таким образом, чтобы силы удара съемного узла о заглушку было достаточно для того, чтобы дополнительный конус опустился вниз, кроме того, возможно затекание или повреждение резинового уплотнительного элемента данной конструкции. Все это усложняет процесс извлечения пакер-пробки из скважины.The disadvantage of this design is the complex technological process of extracting the packer plug, since it is necessary to first lift the packer plug and then lower it by hitting the plug with a removable assembly, and if the fishing tool is lowered into the well on a rope, it is necessary to select the weight of the load so that the impact force of the removable assembly on the plug was sufficient for the additional cone to fall down, in addition, leakage or damage to the rubber sealing element of this design is possible. All this complicates the process of extracting the packer plug from the well.

Наиболее близким по технической сущности является пакер-пробка (патент РФ №2346142, МПК 8 Е21В 33/12, опубл. в бюл. №4 от 10.02.2009 г.), включающий ствол с внутренней цилиндрической выборкой, заглушкой и упорами, уплотнительный элемент, фиксатор положения уплотнительного элемента, основной конус, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», съемный узел, фиксирующие шарики, установленные в отверстиях ствола и взаимодействующие со съемным узлом, корпус и шток посадочного инструмента и срезные элементы, при этом пакер снабжен дополнительным конусом, установленным, как и основной, на стволе, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», причем последние имеют насечки противоположного основным шлипсам направления, а также упорным кольцом с продольными окнами со стороны ствола, расположенным между основными и дополнительными шлипсами, связанными с торцами упорного кольца Т-образным соединением, при этом ствол снабжен упорами, установленными по периметру и на одном уровне между дополнительными шлипсами с возможностью прохода через окна в упорном кольце и взаимодействующими в рабочем положении с основным конусом, а съемный узел выполнен в виде полого патрубка с цилиндрической выборкой в верхней части по наружной поверхности, при этом основной конус со стволом, а также ствол со съемным узлом соединены срезными элементами, при этом уплотнительный элемент выполнен в виде бочкообразных уплотнений, разделенных между собой опорным кольцом, а съемный узел заглушен сверху и размещен внутри штока посадочного инструмента, который выполнен полым и соединен со стволом разрывным элементом, при этом заглушка выполнена в виде глухой поперечной перегородки, установленной внутри ствола, и полой втулки, жестко закрепленной к дополнительному конусу снаружи, при этом шток посадочного инструмента установлен внутри съемного узла и соединен с глухой поперечной перегородкой разрывным элементом, причем снизу в глухую поперечную перегородку уперт подпружиненный вниз полый стакан, размещенный внутри на нижнем конце ствола, при этом ствол ниже глухой поперечной перегородки снабжен сквозным вертикальным пазом, в котором с возможностью осевого перемещения установлен палец, соединенный с одной стороны с дополнительным конусом, а с другой - с подпружиненным полым стаканом.The closest in technical essence is a packer plug (RF patent No. 2346142, IPC 8 ЕВВ 33/12, published in Bulletin No. 4 of 02/10/2009), including a barrel with an internal cylindrical selection, plug and stops, a sealing element , a latch for the position of the sealing element, the main cone with which the slips are connected by a dovetail connection, a removable assembly, fixing balls installed in the holes of the barrel and interacting with the removable assembly, the housing and stock of the landing tool and shear elements, while the packer is equipped with an additional a cone mounted, like the main one, on the trunk, to which slips are connected by a dovetail connection, the latter having notches in the opposite direction to the main slips, as well as a thrust ring with longitudinal windows from the side of the barrel located between the main and additional slips associated with the ends of the thrust ring with a T-shaped connection, while the barrel is equipped with stops installed around the perimeter and at the same level between additional slips with the possibility of passage through the windows in the thrust ring and interaction flying in the working position with the main cone, and the removable assembly is made in the form of a hollow pipe with a cylindrical selection in the upper part on the outer surface, while the main cone with the barrel and the barrel with the removable assembly are connected by shear elements, while the sealing element is made in the form barrel-shaped seals, separated by a support ring, and a removable assembly is muffled from above and placed inside the rod of the landing tool, which is hollow and connected to the barrel by a discontinuous element, while the plug is filled in the form of a blind transverse baffle mounted inside the barrel and a hollow sleeve rigidly fixed to the additional cone from the outside, while the stem of the landing tool is mounted inside the removable assembly and connected to the blind transverse baffle by a discontinuous element, the hollow spring-loaded hollow bottom is rested downward a glass placed inside at the lower end of the barrel, while the barrel below the blind transverse baffle is provided with a through vertical groove in which with the possibility of axial movement I installed a finger connected on one side with an additional cone, and on the other with a spring-loaded hollow glass.

Недостатками данной конструкции являются:The disadvantages of this design are:

- во-первых, в процессе стендовых испытаний выявлено, что фиксирующее кольцо, охватывающее наружную поверхность ствола, не прилегает полностью к зубчатым насечкам противоположного направления в процессе фиксации пакер-пробки в рабочем положении, что может привести к срыву пакера в скважине в процессе работы высокими давлениями (свыше 20 МПа) как сверху, так и снизу, кроме того, одновременное перемещение основных и дополнительных шлипсов наружу снижает надежность фиксации на внутренней стенке эксплуатационной колонны;- firstly, in the process of bench tests, it was revealed that the retaining ring covering the outer surface of the barrel does not completely adhere to the serrated notches of the opposite direction during the fixation of the packer plug in the working position, which can lead to the breakdown of the packer in the well during high work pressures (over 20 MPa) both above and below, in addition, the simultaneous movement of the main and additional slips outwards reduces the reliability of fixation on the inner wall of the production casing;

- во-вторых, при распакеровке пакер-пробки в скважине столб жидкости, находящийся над пакер-пробкой, оказывает постоянное воздействие сверху вниз на уплотнительный элемент, что вызывает создание дополнительных нагрузок на ловильный инструмент при распакеровке пакера и приводит к «поршневанию» уплотнительного элемента пакера при дальнейшем извлечении пакер-пробки из скважины, при этом увеличиваются нагрузки на трубы и подъемный агрегат, а также время на извлечение пакер-пробки из скважины;- secondly, when unpacking the packer plug in the well, the liquid column located above the packer plug has a constant top-down effect on the sealing element, which causes additional loads on the fishing tool when unpacking the packer and leads to “pistoning” of the packer sealing element with further extraction of the packer plug from the well, this increases the load on the pipes and the lifting unit, as well as the time for removing the packer plug from the well;

- в-третьих, в процессе эксплуатации пакер-пробки возникают проблемы с его извлечением, а именно из практического опыта применения пакер-пробки, описанной в прототипе, выявлено, что при спуске стандартного ловильного инструмента с целью извлечения пакер-пробки из скважины происходит захват плашками ловильного инструмента не под ловильную головку, а за ствол пакер-пробки, что приводит к аварийной ситуации в скважине, невозможности целостного извлечения пакер-пробки и необходимости производства аварийных работ по извлечению пакер-пробки по частям с фрезерованием остатков пакер-пробки в скважине. Это происходит из-за того, что конструктивно наружные диаметры ловильной головки съемного узла и ствола в верхней части отличаются незначительно, на 3-5 мм. Также при извлечении возможно заклинивание дополнительных шлипсов на дополнительном конусе, вследствие чего нижняя часть пакера (ниже дополнительных шлипсов) остается в скважине, что ведет к дополнительным спуско-подъемным операциям (проведению ловильных работ) по извлечению из скважины остатков пакера. Кроме того, возможно заклинивание дополнительных шлипсов на дополнительном конусе, вследствие чего нижняя часть пакера (ниже дополнительных шлипсов) остается в скважине, что ведет к дополнительным спуско-подъемным операциям (проведению ловильных работ) по извлечению из скважины остатков пакера.- thirdly, during the operation of the packer plug, problems arise with its extraction, namely, from practical experience with the use of the packer plug described in the prototype, it was revealed that when a standard fishing tool is lowered in order to extract the packer plug from the well, dies are captured the fishing tool not under the fishing head, but behind the barrel of the packer plug, which leads to an emergency in the well, the impossibility of a hollow extraction of the packer plug and the need for emergency work to remove the packer plug in parts with milling residues of the packer plug in the well. This is due to the fact that structurally the outer diameters of the fishing head of the removable unit and the trunk in the upper part differ slightly by 3-5 mm. Also, during extraction, jamming of additional slips on an additional cone is possible, as a result of which the lower part of the packer (below the additional slips) remains in the well, which leads to additional round-trip operations (fishing operations) to remove the remainder of the packer from the well. In addition, it is possible to jam additional slips on an additional cone, as a result of which the lower part of the packer (below the additional slips) remains in the well, which leads to additional tripping operations (fishing operations) to extract the remainder of the packer from the well.

Задачей изобретения является повышение надежности фиксации пакер-пробки в скважине при высоких давлениях за счет усовершенствованной конструкции фиксирующего кольца и исключение заклинивания пакер-пробки при его срыве в скважине, а также снижение усилия, оказываемого на съемный узел при распакеровке пакер-пробки, и сокращение времени на извлечение пакер-пробки из скважины за счет возможности перетока скважинной жидкости из надпакерного в подпакерное пространство после срыва пакер-пробки.The objective of the invention is to increase the reliability of fixation of the packer plug in the well at high pressures due to the improved design of the retaining ring and the jamming of the packer plug when it breaks in the well, as well as reducing the force exerted on the removable assembly when unpacking the packer plug, and reducing time to remove the packer plug from the well due to the possibility of overflow of the wellbore fluid from the overpacker into the subpacker space after the packer plug is broken.

Указанная задача решается предлагаемым пакером-пробкой, включающим ствол с внутренней цилиндрической выборкой, заглушкой и верхним упором, уплотнительный элемент, фиксатор положения уплотнительного элемента в виде фиксирующего кольца верхнего упора, взаимодействующего с насечками на стволе, основной, взаимодействующий снизу с уплотнительным элементом и зафиксированный срезным элементом относительно ствола, и дополнительный конусы, с которыми связаны, соответственно, основные и дополнительные шлипсы соединением «ласточкин хвост», съемный узел, расположенный внутри ствола с возможностью ограниченного перемещения вверх и фиксации срезным винтом, с цилиндрической выборкой в верхней части по наружной поверхности и ловильной головкой вверху, расположенной внутри штока посадочного инструмента, который выполнен полым и разрывным элементом, соединен со стволом, причем корпус посадочного инструмента выполнен опирающимся на верхний упор, фиксирующие шарики, установленные в отверстиях ствола и взаимодействующие изнутри со съемным узлом, а снаружи - с полой втулкой, соединенной снизу с дополнительным конусом, упорное кольцо, верхний и нижний торцы которого связаны Т-образным соединением соответственно основными и дополнительными шлипсами, при этом ствол снабжен упором, установленным с возможностью взаимодействия с основным конусом при перемещении ствола вверх.This problem is solved by the proposed plug packer, including a barrel with an internal cylindrical selection, a plug and an upper stop, a sealing element, a position lock of the sealing element in the form of a locking ring of the upper stop interacting with notches on the barrel, the main one interacting from below with the sealing element and fixed with a shear an element relative to the trunk, and additional cones, with which, respectively, the main and additional slips are connected by the dovetail connection, a removable node located inside the barrel with limited upward movement and fixation with a shear screw, with a cylindrical selection in the upper part on the outer surface and a fishing head at the top located inside the rod of the landing tool, which is made by a hollow and bursting element, connected to the barrel, and the landing case body the tool is made resting on the upper stop, fixing balls installed in the holes of the barrel and interacting from the inside with a removable assembly, and from the outside with a hollow sleeve, connected downward with an additional cone, a thrust ring, the upper and lower ends of which are connected by a T-shaped connection, respectively, the main and additional slips, while the barrel is equipped with a stop installed with the possibility of interaction with the main cone when moving the barrel up.

Новым является то, что съемный узел вверху между ловильной головкой и цилиндрической выборкой снабжен цилиндрическим выступом, сообщенным через полость ствола, в которую съемный узел вставлен герметично, с подпакерным пространством, цилиндрическая проточка ствола выполнена с кольцевой выборкой вверху под цилиндрический выступ съемного узла, расположенным между разрывным элементом и фиксирующим кольцом, причем в стволе напротив кольцевого расширения выполнены радиальные каналы, перекрытые снаружи штоком посадочного инструмента в транспортном положении, а дополнительный конус выполнен в виде нескольких плашек под дополнительные шлипсы, при этом плашки снизу связаны Т-образным соединением с обоймой, размещенной в полой втулке, причем плашки имеют возможность радиального перемещения внутрь относительно обоймы, при этом в основном конусе изнутри выполнена цилиндрическая выборка с дросселирующим отверстием вверху, а упор выполнен в виде утолщения ствола с цилиндрическим расширением вверху для герметичного ограниченного перемещения вверх по цилиндрической выборке с возможностью взаимодействия с плашками дополнительного конуса в транспортном положении и расположения выше дополнительного конуса при извлечении пакер-пробки после ограниченного перемещения съемного узла вверх относительно ствола для освобождения шариков и сообщения цилиндрической выборки съемного узла с радиальными каналами ствола, причем ствол снизу снабжен предохранительным кольцом со срезным кольцом.What is new is that the removable assembly at the top between the fishing head and the cylindrical selection is provided with a cylindrical protrusion communicated through the barrel cavity into which the removable assembly is sealed, with under-packer space, the cylindrical groove of the barrel is made with an annular selection at the top under the cylindrical protrusion of the removable assembly located between a discontinuous element and a locking ring, moreover, in the barrel opposite the annular expansion there are made radial channels blocked from the outside by the rod of the landing tool in three in the export position, and the additional cone is made in the form of several dies for additional slips, while the dies from below are connected by a T-shaped connection to the holder located in the hollow sleeve, the dies being able to radially move inward relative to the holder, while the main cone has a cylindrical inside a sample with a throttling hole at the top, and the emphasis is made in the form of a thickening of the barrel with a cylindrical extension at the top for a tight limited movement up the cylindrical sample with the possibility of interacting with the dies of the additional cone in the transport position and located above the additional cone when removing the packer plug after a limited movement of the removable assembly upward relative to the barrel to release balls and communication of the cylindrical sample of the removable assembly with radial channels of the barrel, the barrel being provided with a shear ring with a shear from below ring.

Также новым является то, что фиксирующее кольцо выполнено в виде сегментов, охваченных пружинным кольцом.Also new is the fact that the locking ring is made in the form of segments covered by a spring ring.

На фиг.1 изображена верхняя часть пакер-пробки в продольном разрезе.Figure 1 shows the upper part of the packer plug in longitudinal section.

На фиг.2 изображена нижняя часть пакер-пробки в продольном разрезе.Figure 2 shows the bottom of the packer plug in longitudinal section.

На фиг.3 - разрез по А-А фиг.1.Figure 3 is a section along aa of figure 1.

На фиг.4 - разрез по Б-Б фиг.2.Figure 4 is a section along BB of figure 2.

Пакер-пробка состоит из ствола 1 (см. фиг.1 и 2) с внутренней цилиндрической выборкой 2, с наружной стороны которого установлены уплотнительный элемент 3 с упором 4. Выше последнего находится упорная втулка 5, а между ней и упором 4 - фиксатор положения уплотнительного элемента 3, выполненный в виде фиксирующего кольца 6 (фиг.3). На стволе 1 (фиг.1 и 3) напротив упора 4 выполнены кольцевые насечки 7 противоположного фиксирующему кольцу 6 направления.The plug packer consists of a barrel 1 (see FIGS. 1 and 2) with an inner cylindrical selection 2, on the outside of which a sealing element 3 with a stop 4 is installed. Above the latter there is a stop sleeve 5, and between it and the stop 4 there is a position lock the sealing element 3, made in the form of a retaining ring 6 (figure 3). On the barrel 1 (Figs. 1 and 3) opposite the stop 4, annular notches 7 are made opposite to the fixing ring 6 of the direction.

Ниже уплотнительного элемента 3 (см. фиг.1 и 2) расположены основной конус 8 с основными шлипсами 9, упорное кольцо 10 и дополнительный конус 11 с дополнительными шлипсами 12 (например, трех штук, расположенных под углом 120° по периметру относительно друг друга).Below the sealing element 3 (see figures 1 and 2) are the main cone 8 with the main slips 9, the thrust ring 10 and the additional cone 11 with additional slips 12 (for example, three pieces located at an angle of 120 ° around the perimeter relative to each other) .

Основные шлипсы 9 и дополнительные шлипсы 12 с основным конусом 8 и дополнительным конусом 11, соответственно, связаны соединением «ласточкин хвост», а с торцами упорного кольца 10 - Т-образным соединением. Упорное кольцо 10 может быть выполнено сборным, как показано на фиг.2.The main slips 9 and additional slips 12 with the main cone 8 and the additional cone 11, respectively, are connected by a dovetail joint, and with the ends of the thrust ring 10 by a T-shaped joint. The thrust ring 10 may be prefabricated, as shown in figure 2.

Дополнительный конус 11 выполнен продольно разрезным в виде секторов под дополнительные шлипсы 12 (в данном случае дополнительный конус состоит трех плашек 11'; 11”; 11''', что соответствует дополнительным шлипсам 12, выполненных в количестве трех штук и расположенных под углом 120° по периметру относительно друг друга). Плашки 11'; 11”; 11''' снизу связаны Т-образным соединением с обоймой 13, размещенной в полой втулке 14, причем плашки 11'; 11”; 11''' имеют возможность радиального перемещения внутрь относительно обоймы 13.The additional cone 11 is made longitudinally split in the form of sectors for additional slips 12 (in this case, the additional cone consists of three dies 11 '; 11 ”; 11' '', which corresponds to additional slips 12 made in the amount of three pieces and located at an angle of 120 ° around the perimeter relative to each other). Dice 11 '; eleven"; 11 ″ ”are connected from below by a T-shaped connection to a ferrule 13 located in the hollow sleeve 14, with the dies 11 ′; eleven"; 11 ″ ″ have the ability to radially move inward relative to the cage 13.

Внутри ствола 1 телескопически установлен съемный узел 15 с цилиндрической выборкой 16 в верхней части по наружной поверхности и с ловильной головкой 17 вверху. Съемный узел 15 вверху между ловильной головкой 17 и цилиндрической выборкой 16 снабжен цилиндрическим выступом 18, сообщенным через полость 19 ствола 1, в которую съемный узел 15 вставлен герметично с подпакерным пространством (не показано).Inside the barrel 1, a removable assembly 15 with a cylindrical selection 16 in the upper part on the outer surface and with a fishing head 17 at the top is telescopically mounted. The removable assembly 15 at the top between the fishing head 17 and the cylindrical sample 16 is provided with a cylindrical protrusion 18 communicated through the cavity 19 of the barrel 1 into which the removable assembly 15 is sealed with a sub-packer space (not shown).

Цилиндрическая проточка ствола 1 выполнена с кольцевой выборкой 20 вверху под цилиндрический выступ 18 съемного узла 15, расположенного между разрывным элементом 21 и фиксирующим кольцом 6, причем в стволе 1 напротив кольцевого расширения выполнены радиальные каналы 22, перекрытые снаружи штоком 23 посадочного инструмента в транспортном положении.The cylindrical groove of the barrel 1 is made with an annular selection 20 at the top for the cylindrical protrusion 18 of the removable assembly 15 located between the discontinuous element 21 and the locking ring 6, and in the barrel 1, opposite the annular extension, radial channels 22 are made, which are blocked from the outside by the rod 23 of the landing tool in the transport position.

Шток 23 посадочного инструмента со стволом 1 соединены разрывным элементом 21, а на упор 4 сверху опирается корпус 24 посадочного инструмента.The rod 23 of the landing tool with the barrel 1 is connected by a discontinuous element 21, and on the stop 4 on top rests the housing 24 of the landing tool.

В нижней части ствола 1 расположены радиальные отверстия 25, в которых установлены фиксирующие шарики 26.In the lower part of the barrel 1 there are radial holes 25 in which the fixing balls 26 are installed.

В основном конусе 8 изнутри снизу выполнена внутренняя цилиндрическая выборка 27 с дросселирующим отверстием 28 вверху.In the main cone 8, an inside cylindrical sample 27 is made from the inside from below, with a throttling hole 28 at the top.

Упор 29 выполнен в виде утолщения ствола 1 с цилиндрическим расширением 30 вверху для герметичного ограниченного перемещения вверх по цилиндрической выборке 27 основного конуса 8 и имеет возможность взаимодействия с торцом ступени 31 внутренней цилиндрической выборкой 27 в верхней части основного конуса 8.The stop 29 is made in the form of a thickening of the barrel 1 with a cylindrical extension 30 at the top for tight tight limited movement up the cylindrical sample 27 of the main cone 8 and has the ability to interact with the end face of the stage 31 of the inner cylindrical sample 27 in the upper part of the main cone 8.

Упор 21 имеет возможность взаимодействия изнутри с плашками 11'; 11”; 11''' дополнительного конуса 11 в транспортном положении и с возможностью расположения выше дополнительного конуса 12 при извлечении пакер-пробки после ограниченного перемещения съемного узла 15 вверх относительно ствола 1 для освобождения шариков 26 и сообщения цилиндрической выборки 16 съемного узла 15 с радиальными каналами 22 ствола 1.The stop 21 has the ability to interact from the inside with the dies 11 '; eleven"; 11 '' 'of the additional cone 11 in the transport position and with the possibility of being positioned higher than the additional cone 12 when removing the packer plug after a limited movement of the removable assembly 15 upward relative to the barrel 1 to release the balls 26 and message cylindrical sampling 16 of the removable assembly 15 with radial channels 22 of the barrel one.

На упорном кольце 10 и стволе 1 выполнены, соответственно, внутренняя 32 и наружная 33 кольцевые выборки, расположенные напротив друг друга, в которых размещено пружинное кольцо 34, выполненное с возможностью выхода из внутренней 32 или наружной 33 кольцевой выборки после выдвижения основных шлипсов 9 наружу - в рабочее положение.On the thrust ring 10 and the barrel 1 are made, respectively, the inner 32 and outer 33 ring samples, located opposite each other, in which there is a spring ring 34 made with the possibility of exit from the inner 32 or outer 33 ring sample after the main slips 9 are pulled out - to working position.

Нижний конец ствола 1 снабжен предохранительным кольцом 35 со срезным штифтом 36. В случае поломки пакер-пробки в скважине кольцо 35 позволяет зафиксировать на себе детали, исключив их падение в скважину.The lower end of the barrel 1 is equipped with a safety ring 35 with a shear pin 36. In the event of a breakdown of the packer plug in the well, ring 35 allows you to fix the parts on yourself, preventing them from falling into the well.

Фиксирующее кольцо 6 (см. фиг.3) выполнено в виде сегментов, например, четырех сегментов 6'; 6”; 6'''; 6””, охваченных пружинным кольцом 37.The locking ring 6 (see figure 3) is made in the form of segments, for example, four segments 6 '; 6 "; 6`` ''; 6 ”” covered by snap ring 37.

С нижней ступенью 38 кольцевой выборкой 20 ствола 1 имеет возможность взаимодействия цилиндрический выступ 18 съемного узла 15 после ограниченного осевого перемещения съемного узла 15 вверх.With the lower stage 38, the annular sampling 20 of the barrel 1 is able to interact with the cylindrical protrusion 18 of the removable node 15 after a limited axial movement of the removable node 15 up.

Срезным винтом 39 основной конус 8 соединен со стволом 1, а срезным винтом 40 ствол соединен со съемным узлом.With a shear screw 39, the main cone 8 is connected to the barrel 1, and with a shear screw 40 the barrel is connected to a removable assembly.

Пакер-пробка работает следующим образом.Packer plug works as follows.

Пакер-пробку в транспортном положении (см. фиг.1 и 2) на колонне труб (не показано) в сборе с посадочным инструментом спускают в требуемый интервал скважины, после чего приводят в действие посадочный инструмент созданием в нем гидравлического давления жидкости. При этом корпус 24 посадочного инструмента оказывает давление на упор 4, а его шток 23, соединенный разрывным элементом 21 со стволом 1, тянет вверх сам ствол 1 и связанные с ним детали 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 27. В этот момент происходит сжатие уплотнительного элемента 3 и прижатие его к внутренней стенке эксплуатационной колонны.The packer plug in the transport position (see FIGS. 1 and 2) on the pipe string (not shown) assembled with the planting tool is lowered into the required interval of the well, after which the planting tool is activated by creating hydraulic fluid pressure in it. At the same time, the housing 24 of the landing tool exerts pressure on the stop 4, and its rod 23, connected by a discontinuous element 21 with the barrel 1, pulls the barrel 1 itself and related parts 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 27 At this moment, the sealing element 3 is compressed and pressed against the inner wall of the production string.

При расчетной нагрузке (например, 2 тонны = 20 кН) происходит разрушение срезных элементов 39, после чего основной конус 8 наезжает на основные шлипсы 9, при этом пружинное кольцо 32 находится во внутренней 30 или наружной 31 кольцевой выборке упорного кольца 10 и ствола 1.When the design load (for example, 2 tons = 20 kN), the shear elements 39 are destroyed, after which the main cone 8 runs onto the main slips 9, while the spring ring 32 is located in the inner 30 or outer 31 ring sample of the thrust ring 10 and barrel 1.

Корпус 24 посадочного инструмента продолжает оказывать давление на упор 4, а его шток 23, соединенный разрывным элементом 21 со стволом 1, продолжает тянуть вверх ствол 1, при этом основные шлипсы 9 выдвигаются наружу, занимая рабочее положение до взаимодействия с внутренними стенками эксплуатационной колонны, после чего пружинное кольцо 32 выходит из внутренней 30 или наружной 31 кольцевой выборки упора 10 и ствола 1, соответственно.The housing 24 of the landing tool continues to exert pressure on the stop 4, and its rod 23, connected by the discontinuous element 21 with the barrel 1, continues to pull up the barrel 1, while the main slips 9 are pulled out, occupying the working position before interacting with the inner walls of the production string, after wherein the snap ring 32 exits the inner 30 or outer 31 of the ring sample of the stop 10 and the barrel 1, respectively.

Далее дополнительный конус 11, выполненный продольно разрезным в виде плашек 11'; 11”; 11''', наезжает на дополнительные шлипсы 12, соответственно, раздвигает их, при этом последние приходят в соприкосновение с внутренней стенкой эксплуатационной колонны и в результате происходит фиксация пакер-пробки в скважине.Next, an additional cone 11, made longitudinally split in the form of dies 11 '; eleven"; 11 '' ', runs into additional slips 12, respectively, pushes them apart, while the latter come into contact with the inner wall of the production string and as a result the packer plug is fixed in the well.

При дальнейшем натяжении штока 23 посадочного инструмента осуществляется досжатие уплотнительного элемента 3. В процессе запакеровки пакер-пробки фиксирующее кольцо 6 перемещается по кольцевым насечкам 7, выполненным в виде наружной резьбы, и фиксирует в кольцевых насечках 7 ствола 1 положение уплотнительного элемента 3 в окончательно запакерованном состоянии.With further tension of the rod 23 of the landing tool, the sealing element 3 is pressed down. During the packing of the packer plug, the retaining ring 6 moves along the annular notches 7 made in the form of an external thread and fixes the position of the sealing element 3 in the finally sealed state in the annular notches 7 of the barrel 1 .

Благодаря тому, что фиксирующее кольцо 6 выполнено в виде сегментов, например, четырех сегментов 6'; 6”; 6'''; 6””, охваченных пружинным кольцом 37, оно плотно прилегает ко всей наружной поверхности кольцевых насечек 7 ствола 1, при этом пружинное кольцо 37 создает дополнительное усилие на фиксирующее кольцо 6 взаимодействующее с кольцевыми насечками 7 ствола 1, что позволяет надежно фиксировать пакер-пробку в рабочем положении в скважине при высоких давлениях (выше 20 МПа).Due to the fact that the locking ring 6 is made in the form of segments, for example, four segments 6 '; 6 "; 6`` ''; 6 ”, covered by a spring ring 37, it fits snugly to the entire outer surface of the annular notches 7 of the barrel 1, while the spring ring 37 creates additional force on the locking ring 6 interacting with the annular notches 7 of the barrel 1, which allows reliable fixation of the packer plug in working position in the well at high pressures (above 20 MPa).

По достижении расчетной нагрузки (например, 8 тонн = 80 кН) посадки пакера разрывной элемент 21 разрушается, освобождая тем самым посадочный инструмент, который после этого извлекается из скважины, а пакер-пробка остается в требуемом интервале скважины, после чего в скважине производят запланированный объем работ.Upon reaching the calculated load (for example, 8 tons = 80 kN), the packer fits, the bursting element 21 is destroyed, thereby releasing the planting tool, which is then removed from the well, and the packer plug remains in the required interval of the well, after which the planned volume is produced in the well works.

Для снятия пакера-пробки в скважину спускают стандартный ловильный инструмент любой известной конструкции с наружным захватом (не показан), при этом сначала захватное устройство (например, плашки) ловильного инструмента упирается в верхний торец ствола 1, наружный диаметр которого несколько больше, например, на 10-15 мм, наружного диаметра ловильной головки 17, что позволяет исключить захват ловильным инструментом ствола 1 и тем самым избежать осложнений при извлечении пакер-пробки из скважины. После упора нижнего торца ловильного инструмента в верхний торец ствола 1 пакер-пробки приподнимают ловильный инструмент, который плашками (не показано) захватывает пакер-пробку под ловильную головку 17 съемного узла 15.To remove the plug-packer, a standard fishing tool of any known design with an external grip (not shown) is lowered into the well, while at first the gripping device (for example, dies) of the fishing tool rests on the upper end of the barrel 1, the outer diameter of which is slightly larger, for example, 10-15 mm, the outer diameter of the fishing head 17, which eliminates the capture by the fishing tool of the barrel 1 and thereby avoid complications when removing the packer plug from the well. After stopping the lower end of the fishing tool in the upper end of the barrel 1, the packer plugs lift the fishing tool, which dies (not shown) captures the packer plug under the fishing head 17 of the removable assembly 15.

Делают натяжку инструмента (например, на 1 тонну = 10 кН), при этом срезные элементы 40 разрушаются и съемный узел 15 приподнимается на величину «L₁» (см. фиг.1) относительно ствола 1 и цилиндрическим выступом 18 съемного узла 15 взаимодействует с нижней ступенью 38 кольцевой выборкой 20 ствола 1, при этом шарики 26 выпадают вовнутрь ствола 1 и падают на забой скважины.The tool is tensioned (for example, by 1 ton = 10 kN), while the shear elements 40 are destroyed and the removable assembly 15 is lifted by the value “L ₁ ” (see FIG. 1) relative to the barrel 1 and the cylindrical protrusion 18 of the removable assembly 15 interacts with the lower stage 38 of the annular selection 20 of the barrel 1, while the balls 26 fall inside the barrel 1 and fall on the bottom of the well.

Также после ограниченного перемещения вверх съемного узла 15 относительно ствола 1 на величину «L₁» уплотнительный элемент 45 оказывается выше внутренней цилиндрической выборки 2 ствола 1 и происходит гидравлическое сообщение надпакерного пространства через радиальные каналы 22, полость 19 между внутренней цилиндрической выборкой 2 ствола 1 и наружной цилиндрической выборкой 16 съемного узла 15, сквозное отверстие 42 и внутреннее пространство 41 в нижней части ствола 1 в подпакерное пространство под уплотнительным элементом 3, при этом столб скважинной жидкости, находящийся над пакер-пробкой, перетекает под уплотнительный элемент 3, что снижает дальнейшее усилие натяжения за счет выравнивания давлений над и под уплотнительным элементом 3, оказываемое на съемный узел 13 при дальнейшей распакеровке пакер пробки.Also, after a limited upward movement of the removable assembly 15 relative to the barrel 1 by the value “L ₁ ”, the sealing element 45 is higher than the inner cylindrical sample 2 of the barrel 1 and there is a hydraulic communication of the overpacker space through the radial channels 22, the cavity 19 between the inner cylindrical sample 2 of the barrel 1 and the outer cylindrical sampling 16 of the removable node 15, the through hole 42 and the inner space 41 in the lower part of the barrel 1 into the under-packer space under the sealing element 3, while the column the important fluid located above the packer plug flows under the sealing element 3, which reduces further tension due to equalization of pressures above and below the sealing element 3, exerted on the removable assembly 13 during further unpacking of the packer plug.

При дальнейшем подъеме съемного узла 15 совместно со стволом 1 упор 29, выполненный в виде утолщения ствола 1 с цилиндрическим расширением 30 вверху, совершает герметичное ограниченное перемещение вверх, при этом цилиндрическое расширение 30 перемещается по цилиндрической выборке 27 основного конуса 8 с вытеснением (поршневанием) скважинной жидкости через дросселирующее отверстие 28, до тех пор пока нижний торец 43 утолщения ствола 1, выполненного в виде упора 29, не окажется выше дополнительного конуса 11, который вступает во взаимодействие с наружной поверхностью 44 ствола 1, освобождая дополнительные шлипсы 12, которые отходят от внутренней стенки эксплуатационной колонны и сдвигаются к центру, а внутренняя 32 или наружная 33 кольцевые выборки упора 10 и ствола 1 совмещаются и пружинное кольцо 34 занимает исходное положение (см. фиг.2), при этом съемный узел 15 совместно со стволом 1 приподнимается на величину «L₂»/2. При этом наличие дроссельного отверстия 28 исключает за счет упругих сил уплотнительного элемента 3 резкое перемещение основного конуса 8 вниз и, как следствие, несанкционированного выдвижения основных шлипсов 9 и дополнительной фиксации их относительно внутренних стенок колонны, чтобы исключить заклинивание устройства в скважине.With the further rise of the removable assembly 15 together with the barrel 1, the stop 29, made in the form of a thickening of the barrel 1 with a cylindrical extension 30 at the top, makes a tight limited movement upward, while the cylindrical extension 30 moves along the cylindrical sample 27 of the main cone 8 with the displacement (piston) of the borehole fluid through the throttling hole 28, until the lower end 43 of the thickening of the barrel 1, made in the form of a stop 29, is above the additional cone 11, which interacts with the surface 44 of the barrel 1, releasing additional slips 12, which extend from the inner wall of the production casing and are shifted to the center, and the inner 32 or outer 33 ring samples of the stop 10 and barrel 1 are aligned and the spring ring 34 is in its original position (see figure 2 ), while the removable node 15 together with the barrel 1 is raised by the value of "L ₂ " / 2. At the same time, the presence of a throttle hole 28 eliminates, due to the elastic forces of the sealing element 3, a sharp movement of the main cone 8 down and, as a result, unauthorized extension of the main slips 9 and their additional fixation relative to the inner walls of the column to prevent jamming of the device in the well.

Натяжение съемного узла 15 продолжают до тех пор, пока упор 29, выполненный в виде утолщения ствола 1, своим цилиндрическим расширением 30, перемещаясь вверх по цилиндрической выборке 27 основного конуса 8 с вытеснением (поршневанием) скважинной жидкости через дросселирующее отверстие 28, не вступит во взаимодействие с торцом ступени 31 внутренней цилиндрической выборки 20 в верхней части основного конуса 8, при этом съемный узел 15 совместно со стволом 1 приподнимается на величину «L₂» (см. фиг.2), тем самым снимается нагрузка с уплотнительного элемента 3, который приходит в транспортное положение.The tension of the removable node 15 is continued until the stop 29, made in the form of a thickening of the barrel 1, with its cylindrical extension 30, moving upward along the cylindrical sample 27 of the main cone 8 with the displacement (pistoning) of the borehole fluid through the throttling hole 28, does not interact with the end face of the stage 31 of the inner cylindrical sample 20 in the upper part of the main cone 8, while the removable assembly 15 together with the barrel 1 is raised by the value "L ₂ " (see figure 2), thereby removing the load from the sealing element Enta 3, which comes in a transport position.

Наличие дросселирующего отверстия 28, выполненного в основном конусе 8, позволяет с помощью «эффекта поршневания» смягчить процесс распакеровки пакера, то есть сделать процесс возврата уплотнительных элементов 3 в транспортное положение плавным, без рывков и гидравлических ударов, что, безусловно, делает процесс срыва пакер-пробки за счет упругих сил уплотнительного элемента 3 более эффективным и, как следствие, предотвращает несанкционированное выдвижение основных шлипсов 9 и дополнительную их фиксацию относительно внутренних стенок колонны, а это исключает заклинивание устройства в скважине.The presence of a throttling hole 28, made in the main cone 8, allows using the "piston effect" to soften the process of unpacking the packer, that is, make the process of returning the sealing elements 3 to the transport position smooth, without jerking and water hammer, which, of course, makes the packer breakdown jams due to the elastic forces of the sealing element 3 are more effective and, as a result, prevents unauthorized extension of the main slips 9 and their additional fixation relative to the inner walls to columns, and this eliminates jamming of the device in the well.

Натяжение съемного узла 15 вновь продолжают и в результате воздействия, направленного вверх на торец ступени 31 внутренней цилиндрической выборки 27 основного конуса 8, он приподнимается совместно со стволом 1 и снимает нагрузку с основных шлипсов 9, которые сдвигаются к центру и отходят от внутренней стенки эксплуатационной колонны.The tension of the removable assembly 15 is continued again and as a result of the upward movement towards the end of the step 31 of the inner cylindrical sample 27 of the main cone 8, it rises together with the barrel 1 and removes the load from the main slips 9, which are shifted to the center and depart from the inner wall of the production string .

Процесс распакеровки пакер-пробки окончен и его можно поднимать на поверхность. При извлечении пакер-пробки из скважины столб жидкости, находящийся над уплотнительным элементом 3, перетекает из надпакерного пространства через радиальные каналы 22, полость 19 между внутренней цилиндрической выборкой 2 ствола 1 и наружной цилиндрической выборкой 16 съемного узла 15, сквозное отверстие 42 и внутреннее пространство 41 в нижней части ствола 1 в подпакерное пространство под уплотнительным элементом 3. Это исключает «поршневание» уплотнительного элемента при подъеме пакер-пробки и сокращает время на его извлечение.The process of unpacking the packer plug is over and it can be lifted to the surface. When removing the packer plugs from the well, the liquid column located above the sealing element 3 flows from the overpacker space through the radial channels 22, the cavity 19 between the inner cylindrical selection 2 of the barrel 1 and the outer cylindrical selection 16 of the removable assembly 15, the through hole 42 and the inner space 41 in the lower part of the barrel 1 into the under-packer space under the sealing element 3. This eliminates the "pistoning" of the sealing element when lifting the packer plug and reduces the time for its removal.

Предлагаемый пакер-пробка надежно фиксируется на внутренней стенке колонны благодаря усовершенствованной конструкции фиксирующего кольца, а также последовательной фиксации сначала основных, а затем дополнительных шлипсов, а также исключает заклинивание пакер-пробки при его срыве в скважине, так как сверху ствол расширен, основной конус снабжен дросселирующим отверстием, а дополнительный конус выполнен разрезным, состоящим из нескольких плашек, позволяющим гарантированно извлечь пакер-пробку без заклинивания, исключив лишние спуско-подъемные операции по извлечению пакер-пробки, и избежать аварийной ситуации в скважине.The proposed packer plug is reliably fixed on the inner wall of the column due to the improved design of the retaining ring, as well as sequential fixation of the primary and then additional slips, as well as eliminating jamming of the packer plug when it breaks in the well, since the barrel is expanded from above and the main cone is equipped a throttling hole, and an additional cone is made split, consisting of several dies, which makes it possible to reliably remove the packer plug without jamming, eliminating unnecessary triggers -Lifting operations to remove the packer plug, and to avoid an emergency in the well.

Также предлагаемая конструкция пакер-пробки благодаря наличию полости между внутренней цилиндрической выборкой ствола и наружной поверхностью съемного узла, гидравлически связывающей над- и подпакерное пространство скважины в процессе срыва пакер-пробки, позволяет снизить усилие, оказываемое на съемный узел при распакеровке, и сократить время на его извлечение из скважины.Also, the proposed design of the packer plug due to the presence of a cavity between the inner cylindrical bore of the barrel and the outer surface of the removable unit, hydraulically connecting the above- and sub-packer space of the well during the breakdown of the packer plug, reduces the force exerted on the removable unit during unpacking and reduces the time by its extraction from the well.

Claims

1. Packer-plug, including a hollow barrel with an internal cylindrical selection and an upper stop, a sealing element, a position lock of the sealing element in the form of a locking ring of the upper stop interacting with annular notches on the barrel, the main interacting from below with the sealing element and additional cones with which the main and additional slips are connected respectively by the dovetail connection, a removable unit with a cylindrical selection in the upper part along the outer surface and with the fishing rod with a deflection at the top, located inside the rod of the landing tool, which is hollow and connected to the barrel by a discontinuous element, the housing of the landing tool being made resting on the upper stop, fixing balls installed in the holes of the barrel and interacting from the inside with the removable assembly, and from the outside with the hollow sleeve, connected from below with an additional cone, a thrust ring, the upper and lower ends of which are connected by a T-shaped connection, respectively, with the main and additional slips, while the barrel is equipped with a pore installed with the ability to interact with the main cone when moving the barrel up, characterized in that the removable assembly at the top between the fishing head and the cylindrical selection is provided with a cylindrical protrusion communicated through the barrel cavity into which the removable assembly is sealed, with under-packer space, the barrel’s cylindrical groove made with an annular selection at the top under the cylindrical protrusion of the removable node located between the discontinuous element and the locking ring, and in the barrel opposite the ring For this expansion, radial channels are made, which are blocked on the outside by the landing tool rod in the transport position, and the additional cone is made in the form of several dies for additional slips, while the dies are connected from below by a T-shaped connection to a holder located in the hollow sleeve, and the dies are able to radially move inward relative to the cage, while in the main cone from the inside there is a cylindrical selection with a throttling hole at the top, and the emphasis is made in the form of a thickening of the barrel with a cylinder expansion at the top for tight limited movement up the cylindrical sample with the possibility of interaction with the dies of the additional cone in the transport position and location above the additional cone when removing the packer plug after the limited movement of the removable assembly upward relative to the barrel to release the balls and message the cylindrical selection of the removable assembly with radial barrel channels, and the bottom of the barrel is equipped with a safety ring with a shear ring.

2. The device according to claim 1, characterized in that the retaining ring is made in the form of segments covered by a spring ring.