RU2759565C1

RU2759565C1 - Hydraulic dual packer

Info

Publication number: RU2759565C1
Application number: RU2021110328A
Authority: RU
Inventors: Андрей Эдуардович Кунцман; Артем Александрович Змеу; Ильдар Айратович Юсупов; Динар Илдарович Суфиянов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер"
Priority date: 2021-04-14
Filing date: 2021-04-14
Publication date: 2021-11-15

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: invention relates to equipment for the oil and gas industry and can be used to disconnect the inter-tube space during the operation of wells with electric submersible pumping equipment. The hydraulic dual packer consists of two trunks connected from above by a coupling, sealing elements, an anchor containing cones, dies and a casing, a hydraulic drive. The sealing elements, the anchor cones and the piston of the hydraulic drive are made with separate through holes for installing packer trunks in them. In the additional through hole of the sealing element placed between the anchor and the hydraulic drive, a rod is installed, the upper end of which is placed in the blind hole of the lower cone of the anchor, and the lower end is in the blind hole of the piston of the hydraulic drive. The upper end of the rod is installed with the possibility of moving inside the blind hole of the lower cone of the anchor at a certain compressive load.EFFECT: increase in the reliability of the packer installation in the well.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для нефтегазовой промышленности и может быть использовано для разобщения межтрубного пространства при эксплуатации скважин электропогружным насосным оборудованием.The invention relates to equipment for the oil and gas industry and can be used to separate the annular space during the operation of wells with electric submersible pumping equipment.

Известен двуствольный пакер с проходом кабеля, содержащий силовой кабель, внешний и внутренний стволы, вставленные один в другой и скрепленные между собой с образованием внутреннего кольцевого пространства, шарнирно-разъемный узел герметизации, включающий уплотнительные элементы с каналами для силового кабеля и трубки для закачки химреагентов, гидравлический привод, состоящий из поршня и цилиндра, толкатель, пакерный и якорный узлы. Поршень гидравлического привода установлен с возможностью осевого перемещения и снабжен наружной упорной резьбой. На внутренней поверхности нижней части цилиндра, установленного неподвижно, выполнен паз, в котором размещена разрезная гайка с ответной упорной резьбой, взаимодействующей с поршнем. Гидравлический привод расположен между узлом герметизации и толкателем, опирающимся сверху на пакерный узел (патент РФ №2592925, опубликован 27.07.2016).Known double-barreled packer with a cable passage, containing a power cable, outer and inner shafts, inserted one into the other and fastened together to form an inner annular space, a hinge-detachable sealing unit, including sealing elements with channels for a power cable and pipes for pumping chemicals, hydraulic drive, consisting of a piston and a cylinder, pusher, packer and anchor units. The piston of the hydraulic drive is mounted with the possibility of axial movement and is equipped with an external thrust thread. On the inner surface of the lower part of the cylinder, which is fixedly installed, a groove is made in which a split nut with a counter-thrust thread interacting with the piston is located. The hydraulic drive is located between the sealing unit and the pusher resting on top of the packer unit (RF patent No. 2592925, published on July 27, 2016).

Известен двуствольный пакер (Twin Seal Electric Submersible Pump Packer, каталог «Packer Systems», Baker Hughes, с. 78), содержащий два ствола, соединенные сверху муфтой, уплотнительные элементы, якорь, состоящий из конусов, плашек и кожуха, гидравлический привод.Known double-barrel packer (Twin Seal Electric Submersible Pump Packer, catalog "Packer Systems", Baker Hughes, p. 78), containing two shafts connected from above by a coupling, sealing elements, an anchor consisting of cones, rams and casing, hydraulic drive.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности установки пакера гидравлического двуствольного в скважине.The technical result of the proposed invention is to improve the reliability of the installation of a hydraulic double-barreled packer in the well.

Указанный технический результат достигается в пакере гидравлическом двуствольном, состоящем из двух стволов, соединенных сверху муфтой, уплотнительных элементов, якоря, содержащего конусы, плашки и кожух, гидравлического привода, причем уплотнительные элементы, конусы якоря и поршень гидравлического привода выполнены с отдельными проходными отверстиями для установки в них стволов пакера, при этом, согласно изобретению, в дополнительном проходном отверстии уплотнительного элемента, размещенного между якорем и гидравлическим приводом, установлен шток, верхний конец которого размещен в глухом отверстии нижнего конуса якоря, а нижний конец – в глухом отверстии поршня гидравлического привода, причем верхний конец штока установлен с возможностью перемещения внутри глухого отверстия нижнего конуса якоря при определенной сжимающей нагрузке.The specified technical result is achieved in a double-barreled hydraulic packer, consisting of two shafts connected from above by a coupling, sealing elements, an anchor containing cones, dies and a casing, a hydraulic drive, and the sealing elements, anchor cones and a hydraulic drive piston are made with separate through holes for installation in them of the packer shafts, while, according to the invention, in the additional bore of the sealing element located between the armature and the hydraulic drive, a rod is installed, the upper end of which is located in the blind hole of the lower cone of the armature, and the lower end in the blind hole of the hydraulic drive piston, moreover, the upper end of the rod is installed with the ability to move inside the blind hole of the lower cone of the armature at a certain compressive load.

На фиг. 1 приведена схема пакера гидравлического двуствольного, на фиг. 2 – местный разрез.FIG. 1 shows a diagram of a double-barreled hydraulic packer, FIG. 2 - local section.

Пакер состоит из двух стволов 1 и 2, соединенных сверху при помощи муфты 3, в проходные отверстия которой вкручены верхние концы указанных стволов 1 и 2. Ствол 2 имеет меньший диаметр и предназначен для размещения силового кабеля. Пакер содержит якорь, состоящий из верхнего 4 и нижнего 5 конусов, плашек 6 и кожуха 7, уплотнительный элемент 8 и гидравлический привод, содержащий корпус 9, внутри которого размещен поршень 10, в отдельных проходных отверстиях которого установлены стволы 1 и 2. Поршень 10 соединен с упорным кольцом 11, размещенным под уплотнительным элементом 8. Корпус 9 соединен с упорным кольцом 11 при помощи срезных элементов 12. Внутри корпуса 9 размещен храповик 13, упорная резьба которого взаимодействует с ответной упорной резьбой на наружной поверхности поршня 10. Стволы 1 и 2 проходят через отдельные проходные отверстия конусов 4 и 5, уплотнительного элемента 8 и поршня 10. Конусы 4 и 5 связаны с кожухом 7 при помощи срезных винтов, соответственно 14 и 15.The packer consists of two shafts 1 and 2, connected from above by means of a sleeve 3, into the through holes of which the upper ends of the said shafts 1 and 2 are screwed in. Shaft 2 has a smaller diameter and is designed to accommodate a power cable. The packer contains an anchor consisting of upper 4 and lower 5 cones, rams 6 and a casing 7, a sealing element 8 and a hydraulic drive containing a housing 9, inside which a piston 10 is located, in separate through holes of which there are barrels 1 and 2. The piston 10 is connected with a thrust ring 11 located under the sealing element 8. The body 9 is connected to the thrust ring 11 by means of shear elements 12. Inside the body 9 there is a ratchet 13, the thrust thread of which interacts with the counter thrust thread on the outer surface of the piston 10. The barrels 1 and 2 pass through separate through holes of the cones 4 and 5, the sealing element 8 and the piston 10. The cones 4 and 5 are connected to the casing 7 by means of shear screws, respectively, 14 and 15.

Для обеспечения герметичности при перепаде давления сверху-вниз, а также защиты якоря от присыпания механическими примесями во время работы пакера в скважине, в верхней части пакера установлен верхний уплотнительный элемент 16, содержащий отдельные проходные отверстия, через которые проходят стволы 1 и 2. To ensure tightness with a pressure drop from top to bottom, as well as to protect the anchor from dusting with mechanical impurities during the operation of the packer in the well, an upper sealing element 16 is installed in the upper part of the packer, containing separate through holes through which wellbores 1 and 2 pass.

В дополнительном проходном отверстии уплотнительного элемента 8, размещенного между якорем и гидравлическим приводом, размещен шток 17 (фиг. 2), верхний конец которого установлен в глухом отверстии нижнего конуса 5 якоря, а нижний конец – в глухом отверстии поршня 10 гидравлического привода. Причем верхний конец штока 17 установлен с возможностью перемещения вверх внутри глухого отверстия нижнего конуса 5 при определенной сжимающей нагрузке, а в исходном положении верхний конец штока 17 зафиксирован от перемещения при помощи упорной шайбы 18, установленной в глухом отверстии нижнего конуса 5. Шток 17 своим выступом 19 упирается в упорную шайбу 18.In the additional through hole of the sealing element 8, located between the armature and the hydraulic drive, there is a rod 17 (Fig. 2), the upper end of which is installed in the blind hole of the lower cone 5 of the armature, and the lower end in the blind hole of the piston 10 of the hydraulic drive. Moreover, the upper end of the rod 17 is installed with the ability to move upward inside the blind hole of the lower cone 5 at a certain compressive load, and in the initial position, the upper end of the rod 17 is fixed from movement by means of a thrust washer 18 installed in the blind hole of the lower cone 5. The rod 17 with its protrusion 19 rests against thrust washer 18.

Муфта 3, уплотнительные элементы 8 и 16, конусы 4 и 5 и поршень 10 содержат дополнительные проходные каналы для установки трубки для закачки химреагентов, линий управления или другого вспомогательного оборудования (на фиг. не показаны).The sleeve 3, the sealing elements 8 and 16, the cones 4 and 5, and the piston 10 contain additional passageways for installing a tube for pumping chemicals, control lines or other auxiliary equipment (not shown in the figure).

Пакер работает следующим образом. The packer works as follows.

Пакер спускают в скважину на колонне труб на требуемую глубину. Пакер устанавливают в скважине гидравлическим способом подачей в колонну насосно-компрессорных труб жидкости под давлением, которая через радиальные отверстия 20 в стволе 1 поступает в полость гидравлического привода и приводит в движение вверх поршень 10, усилие от которого передается упорному кольцу 11, при достижении необходимого усилия срезные элементы 12 срезаются, и поршень 10 с упорным кольцом 11 перемещаются вверх относительно корпуса 9. Далее усилие через шток 17 передается нижнему конусу 5, кожуху 7, верхнему конусу 4 и верхнему уплотнительному элементу 16, в результате происходит сжатие верхнего уплотнительного элемента 16. После достижения определенной нагрузки срезаются винты 15 и 14, плашки 6 якоря выдвигаются в радиальном направлении до соприкосновения со стенками обсадной колонны – происходит установка якоря. При достижении определенной сжимающей нагрузки упорная шайба 18, на которую упирается шток 17 своим выступом 19 (фиг. 2), разрушается, и верхний конец штока 17 перемещается вверх внутри глухого отверстия нижнего конуса 5 якоря, упорное кольцо 11 сжимает при этом уплотнительный элемент 8 – происходит герметизация межтрубного пространства скважины (на фиг. не показано). Таким образом, наличие штока 17 обеспечивает при установке пакера совместное перемещение поршня 10, уплотнительного элемента 8 и нижнего конуса 5, что позволяет последовательно передать осевое усилие сначала на верхний уплотнительный элемент 16, якорь и только затем, при достижении определенной нагрузки, – на уплотнительный элемент 8, исключая тем самым сжатие уплотнительного элемента 8 до зацепления плашек 6 якоря со стенками обсадной колонны, что предотвращает потерю сжимающего усилия на верхний уплотнительный элемент 16 и якорь, таким образом повышается надежность установки пакера. При помощи храповика 13 происходит фиксация положения поршня 10 относительно корпуса 9, тем самым удерживая пакер в рабочем положении. The packer is run into the well on the pipe string to the required depth. The packer is installed in the well hydraulically by feeding a pressurized fluid into the tubing string, which, through the radial holes 20 in the borehole 1, enters the cavity of the hydraulic drive and drives the piston 10 upward, the force from which is transferred to the thrust ring 11, upon reaching the required force Shear elements 12 are sheared off, and the piston 10 with the thrust ring 11 moves upward relative to the housing 9. Further, the force is transmitted through the rod 17 to the lower cone 5, the casing 7, the upper cone 4 and the upper sealing element 16, as a result of which the upper sealing element 16 is compressed. reaching a certain load, screws 15 and 14 are cut off, the anchor dies 6 are extended in the radial direction until they come into contact with the walls of the casing - the anchor is set. When a certain compressive load is reached, the thrust washer 18, on which the stem 17 abuts with its protrusion 19 (Fig. 2), collapses, and the upper end of the stem 17 moves upward inside the blind hole of the lower cone 5 of the armature, the thrust ring 11 compresses the sealing element 8 - the annular space of the well is sealed (not shown in the figure). Thus, the presence of the rod 17, when installing the packer, provides a joint movement of the piston 10, the sealing element 8 and the lower cone 5, which allows successively transmitting the axial force first to the upper sealing element 16, the armature and only then, upon reaching a certain load, to the sealing element 8, thereby eliminating the compression of the sealing element 8 until the anchor rams 6 engage with the walls of the casing, which prevents the loss of compressive force on the upper sealing element 16 and the anchor, thus increasing the reliability of the packer installation. The ratchet 13 fixes the position of the piston 10 relative to the housing 9, thereby holding the packer in the working position.

Перевод пакера в транспортное положение осуществляют натяжением колонны труб. The packer is transferred to the transport position by tensioning the pipe string.

Claims

Double-barreled hydraulic packer, consisting of two shafts connected from above by a coupling, sealing elements, an anchor containing cones, rams and a casing, a hydraulic drive, and the sealing elements, anchor cones and a hydraulic drive piston are made with separate through holes for installing the packer shafts in them, characterized in that in the additional through hole of the sealing element located between the armature and the hydraulic drive, a rod is installed, the upper end of which is located in the blind hole of the lower cone of the armature, and the lower end in the blind hole of the piston of the hydraulic drive, and the upper end of the rod is installed with the possibility displacement inside the blind hole of the lower cone of the armature at a certain compressive load.