RU2802720C1 - Device and method for well bore isolation (embodiments) - Google Patents
Device and method for well bore isolation (embodiments) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2802720C1 RU2802720C1 RU2022123402A RU2022123402A RU2802720C1 RU 2802720 C1 RU2802720 C1 RU 2802720C1 RU 2022123402 A RU2022123402 A RU 2022123402A RU 2022123402 A RU2022123402 A RU 2022123402A RU 2802720 C1 RU2802720 C1 RU 2802720C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wellbore
- mandrel
- metal support
- sealing
- support ring
- Prior art date
Links
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD
[0001] В данном документе описаны скважинные инструменты, используемые в нефтегазовой промышленности, а более конкретно, устройства изолирования ствола скважины, в которых используются расширяемые системы уплотнения.[0001] This document describes downhole tools used in the oil and gas industry, and more specifically, wellbore isolation devices that utilize expandable seal systems.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART
[0002] При бурении, заканчивании и интенсификации добывающих углеводородных скважин применяются различные скважинные инструменты. Например, часто требуется герметизировать предназначенные для обработки части ствола скважины. Например, во время операций по гидроразрыву пласта в обсадную колонну с поверхности нагнетают и вытесняют в окружающий подземный пласт различные флюиды и суспензии, но жидкость для гидроразрыва должна подаваться только к некоторым требуемым интересующим зонам. Таким образом, существует необходимость в герметизации ствола скважины и, следовательно, в обеспечении зонного изолирования для целевой обработки в требуемой зоне. Устройства для изолирования ствола скважины, такие как пакеры, пакер-пробки и пробки для гидроразрыва пласта (т.е. пробки для ГРП) разработаны для этих основных целей и хорошо известны в данной области добычи углеводородов, таких как нефть и газ. Такие устройства для изолирования ствола скважины могут применяться в непосредственном контакте с поверхностью пласта ствола скважины с обсадной колонной, проходящей и закрепленной в стволе скважины, или с перфорированной трубой или металлической сеткой. Из публикации US 2019/0071949 известны устройство и способ для изолирования ствола скважины. Однако эти известные решения обладают рядом недостатков. В частности, они не обеспечивают должную степень герметизации между оправкой паркера и внутренней частью ствола скважины из-за недостаточного уплотнительного контакта используемых в них уплотнительных элементов со стволом скважины.[0002] Various downhole tools are used when drilling, completing and stimulating hydrocarbon production wells. For example, it is often necessary to seal parts of a wellbore to be treated. For example, during hydraulic fracturing operations, various fluids and slurries are injected into the casing from the surface and expelled into the surrounding subterranean formation, but the fracturing fluid must be delivered only to certain desired zones of interest. Thus, there is a need to seal the wellbore and therefore provide zone isolation for targeted treatment in the desired zone. Wellbore isolation devices such as packers, packer plugs and hydraulic fracturing plugs (ie, fracturing plugs) are designed for these basic purposes and are well known in the art of hydrocarbon production such as oil and gas. Such wellbore isolation devices may be used in direct contact with the formation surface of the wellbore with casing running and secured in the wellbore, or with perforated pipe or metal mesh. From publication US 2019/0071949, a device and method for isolating a wellbore are known. However, these known solutions have a number of disadvantages. In particular, they do not provide the proper degree of sealing between the parker mandrel and the inside of the wellbore due to insufficient sealing contact of the sealing elements used in them with the wellbore.
[0003] Устройства для изолирования ствола скважины, такие как пакеры, пакер-пробки и пробки для ГРП, обеспечивают уплотнительную систему между наружной поверхностью основной части устройства для изолирования и внутренней поверхностью обсадной трубы для предотвращения протекания флюида за пределы насосно-компрессорной трубы, используемой при скважинных операциях. Узел пакера может обеспечить протекание флюида через его оправку и, следовательно, через насосно-компрессорную трубу, к которой он присоединен. Пакер-пробка может иметь твердую оправку и блокировать весь поток флюида в насосно-компрессорной трубе. В пробке для ГРП предусмотрен односторонний клапан для одностороннего потока вверх через насосно- компрессорную трубу путем регулирования потока через оправку пробки для ГРП, которая находится в сообщении по текучей среде с насосно-компрессорной трубой.[0003] Wellbore isolation devices, such as packers, packer plugs, and fracturing plugs, provide a sealing system between the outer surface of the main body of the isolation device and the inner surface of the casing to prevent fluid from leaking beyond the tubing used in the wellbore. well operations. The packer assembly can allow fluid to flow through its mandrel and therefore through the tubing to which it is connected. A plug packer may have a solid mandrel and block all fluid flow in the tubing. The frac plug is provided with a one-way valve to allow one-way upward flow through the tubing by regulating the flow through a frac plug mandrel that is in fluid communication with the tubing.
[0004] Устройства для изолирования ствола скважины могут содержать уплотнительную систему и систему крепления. Уплотнительные системы могут опираться на один элемент или множество элементов для образования изолирующего уплотнения. Система крепления может содержать один или два комплекта шлипсов для крепления к насосно-компрессорной трубе.[0004] Wellbore isolation devices may include a sealing system and a fastening system. Sealing systems may rely on a single element or multiple elements to form an insulating seal. The fastening system may contain one or two sets of slips for fastening to the tubing.
[0005] После завершения требуемой скважинной операции уплотнение, образованное устройством для изолирования ствола скважины, может быть ослаблено, система крепления освобождена, а сам инструмент может быть извлечен из ствола скважины. Извлечение устройства для изолирования ствола скважины может обеспечить возможность начала операций по добыче углеводородов без препятствий, связанных с присутствием скважинного инструмента. Извлечение устройства для изолирования ствола скважины может быть осуществлено посредством инструмента для извлечения, который расцепляет узел, операции по извлечению, которая включает фрезерование или выбуривание части устройства изолирования ствола скважины, или разложения материала устройства для изолирования ствола скважины путем растворения, эрозии или коррозии.[0005] After completion of the required downhole operation, the seal formed by the wellbore isolation device can be released, the mounting system released, and the tool itself can be removed from the wellbore. Removing the wellbore isolation device may allow hydrocarbon production operations to begin without being hindered by the presence of downhole tools. Removal of the wellbore isolation device may be accomplished by a retrieval tool that disengages the assembly, a retrieval operation that involves milling or drilling out a portion of the wellbore isolation device, or degradation of the wellbore isolation device material by dissolution, erosion, or corrosion.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS
[0006] Для более полного понимания данного изобретения приведена ссылка на следующее краткое описание, рассматриваемое в связи с прилагаемыми графическими материалами и подробным описанием, в которых одинаковые ссылочные позиции представляют собой одинаковые части.[0006] For a more complete understanding of the present invention, reference is made to the following brief description when taken in conjunction with the accompanying drawings and detailed description, wherein like reference numerals refer to like parts.
[0007] На Фиг. 1 представлен вид с вырезом одного варианта реализации устройства для изолирования ствола скважины в соответствии с одним вариантом реализации.[0007] In FIG. 1 is a cutaway view of one embodiment of a wellbore isolation device in accordance with one embodiment.
[0008] На Фиг. 2 представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации пробки для ГРП в стволе скважины.[0008] In FIG. Figure 2 shows a cross-sectional view of one embodiment of a hydraulic fracturing plug in a wellbore.
[0009] На Фиг. 3A-3B представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации устройства для изолирования ствола скважины.[0009] In FIG. 3A-3B are cross-sectional views of one embodiment of a wellbore isolation device.
[0010] На Фиг. 4A-4B представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации опорного кольца устройства для изолирования ствола скважины.[0010] In FIG. 4A-4B are cross-sectional views of one embodiment of a wellbore isolation device support ring.
[0011] На Фиг. 5A-5B представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации устройства для изолирования ствола скважины.[0011] In FIG. 5A-5B are cross-sectional views of one embodiment of a wellbore isolation device.
[0012] На Фиг. 6 представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации опорного кольца устройства для изолирования ствола скважины.[0012] In FIG. 6 is a cross-sectional view of one embodiment of a wellbore isolation device support ring.
[0013] На Фиг. 7A-7B представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации устройства для изолирования ствола скважины.[0013] In FIG. 7A-7B are cross-sectional views of one embodiment of a wellbore isolation device.
[0014] На Фиг. 8A-8B представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации устройства для изолирования ствола скважины.[0014] In FIG. 8A-8B are cross-sectional views of one embodiment of a wellbore isolation device.
[0015] На Фиг. 9A-9B представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации устройства для изолирования ствола скважины.[0015] In FIG. 9A-9B are cross-sectional views of one embodiment of a wellbore isolation device.
[0016] На Фиг. 10A-10B представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации устройства для изолирования ствола скважины.[0016] In FIG. 10A-10B are cross-sectional views of one embodiment of a wellbore isolation device.
[0017] На Фиг. 11A-11B представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации устройства для изолирования ствола скважины.[0017] In FIG. 11A-11B are cross-sectional views of one embodiment of a wellbore isolation device.
[0018] На Фиг. 12 представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации опорного кольца устройства для изолирования ствола скважины.[0018] In FIG. 12 is a cross-sectional view of one embodiment of a wellbore isolation device support ring.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
[0019] Вначале следует понимать, что хотя ниже приведено иллюстративное применение одного или более вариантов реализации, описанные системы и способы могут быть применены с использованием любого количества методов, известных или существующих в настоящее время. Данное изобретение никоим образом не должно ограничиваться иллюстративными вариантами реализации, графическими материалами и методами, проиллюстрированными ниже, но может быть модифицировано в пределах объема прилагаемой формулы изобретения вместе с полным объемом ее эквивалентов.[0019] At the outset, it should be understood that while the following is an exemplary application of one or more embodiments, the systems and methods described may be implemented using any number of techniques currently known or existing. The present invention is not to be limited in any way by the exemplary embodiments, drawings and methods illustrated below, but may be modified within the scope of the appended claims along with their full scope of equivalents.
[0020] Если не указано иное, любое использование любых форм терминов «присоединять», «входить в зацепление», «соединять», «прикреплять» или любого другого термина, описывающего взаимодействие между элементами, не подразумевает ограничение взаимодействия прямым взаимодействием между элементами и может также включать в себя косвенное взаимодействие между описанными элементами. В последующем обсуждении и в формуле изобретения термины «включающий» и «содержащий» используются в неограничивающей форме и, таким образом, должны интерпретироваться как означающие «включая, но не ограничиваясь...». Ссылка на «вверх» или «вниз» будет сделана для целей описания, причем «вверх», «верхний», «направленный вверх» или «выше» означает направление к поверхности ствола скважины, а термины «вниз», «нижний», «направленный вниз», или «ниже» означают направление к забойному концу скважины, независимо от ориентации ствола скважины. Ссылка на «внутрь» или «наружу» будет сделана для целей описания, причем термины «в», «внутренний» или «направленный внутрь» означают направление к центру или центральной оси ствола скважины, а термины «снаружи», «наружный» или «направленный наружу» означают направление к трубчатому элементу ствола скважины и/или стенке ствола скважины. Ссылка на «продольный», «в продольном направлении» или «в осевом направлении» означает направление, по существу выровненное с основной осью ствола скважины и/или трубчатого элемента ствола скважины. Ссылка на «радиальный» или «радиально» означает направление, по существу выровненное с линией между основной осью ствола скважины и/или трубчатым элементом ствола скважины и стенкой ствола скважины, которая по существу перпендикулярна основной оси ствола скважины и/или трубчатого элемента ствола скважины, хотя радиальное направление не обязательно должно проходить через центральную ось ствола скважины и/или трубчатого элемента ствола скважины. Различные характеристики, упомянутые выше, а также другие признаки и характеристики, более подробно описанные ниже, будут очевидны для специалистов в данной области техники при помощи данного изобретения при ознакомлении с последующим подробным описанием вариантов реализации и при обращении к прилагаемым графическим материалам. Кроме того, в данном изобретении также рассматриваются комбинации вариантов реализации, описанных в данном документе.[0020] Unless otherwise indicated, any use of any form of the terms “attach,” “engage,” “connect,” “attach,” or any other term describing interaction between elements is not intended to limit the interaction to direct interaction between elements and may also include indirect interactions between the described elements. In the following discussion and in the claims, the terms “including” and “comprising” are used in a non-limiting form and, thus, should be interpreted to mean “including, but not limited to...”. Reference to “up” or “down” will be made for purposes of description, with “up”, “upper”, “upward” or “above” meaning the direction towards the surface of the wellbore, and the terms “down”, “lower”, “ downward" or "below" means the direction towards the downhole end of the well, regardless of the orientation of the wellbore. Reference to “in” or “out” will be made for purposes of description, with the terms “in,” “in,” or “inward” meaning toward the center or central axis of the wellbore, and the terms “out,” “out,” or “ "outward" means toward the wellbore tubular member and/or the wellbore wall. Reference to “longitudinal,” “in the longitudinal direction,” or “in the axial direction” means a direction substantially aligned with the major axis of the wellbore and/or the tubular element of the wellbore. Reference to "radial" or "radially" means a direction substantially aligned with a line between the major axis of the wellbore and/or wellbore tubular member and the wall of the wellbore that is substantially perpendicular to the major axis of the wellbore and/or wellbore tubular member, although the radial direction need not pass through the central axis of the wellbore and/or the wellbore tubular element. The various features mentioned above, as well as other features and characteristics described in more detail below, will be apparent to those skilled in the art in using the present invention upon reading the following detailed description of embodiments and upon reference to the accompanying drawings. In addition, combinations of the embodiments described herein are also contemplated by this invention.
[0021] Пакеры используют в добывающих скважинах для обеспечения кольцевого уплотнения между наружной частью эксплуатационной насосно-компрессорной колонны и внутренней частью обсадной трубы скважины. Пакеры обычно размещают в забое скважины рядом с тем местом, где добываемые флюиды, например нефть и газ, вводятся в скважину через перфорационные отверстия или необсаженную секцию. Добываемые флюиды могут также содержать коррозионно-активные элементы, такие как песок, вода и кислоты, которые добывают с поступлением на поверхность вместе с требуемыми углеводородами. Кольцевое уплотнение изолирует коррозионно-активные добываемые флюиды от обсадной трубы скважины выше пакера к поверхности и направляет поток добываемых флюидов к присоединенной эксплуатационной насосно-компрессорной трубе.[0021] Packers are used in production wells to provide an annular seal between the outside of the production tubing string and the inside of the well casing. Packers are typically placed downhole near where produced fluids, such as oil and gas, are introduced into the well through perforations or an open section. The produced fluids may also contain corrosive elements such as sand, water and acids, which are produced to the surface along with the desired hydrocarbons. The ring seal isolates corrosive production fluids from the well casing above the packer to the surface and directs the flow of production fluids to the attached production tubing.
[0022] В пакерах могут использовать шлипсы для закрепления или захвата обсадной трубы скважины. В шлипсовой системе обычно используют одну часть с зубьями, называемую шлипсом, которую можно протолкнуть вверх по конической части, называемой отклоняющим клином, для вхождения в зацепление с обсадной трубой скважины. Шлипс удерживает пакер на месте в противодействие гидравлическим силам кольцевого уплотнения.[0022] Packers may use slips to secure or grip well casing. A slip system typically uses one toothed part, called a slip, which can be pushed up a conical part, called a deflector, to engage the well casing. The slip holds the packer in place against the hydraulic forces of the O-ring.
[0023] Пакеры представляют собой один из типов скважинного инструмента, который обеспечивает изоляцию ствола скважины при помощи уплотнительных элементов и шлипсов. Эксплуатационные пакеры защищают ствол скважины от добываемых флюидов на протяжении всего срока эксплуатации скважины. Извлекаемые пакеры для технического обслуживания могут быть временно размещены в скважине для операций технического обслуживания скважины, таких как закупоривание цементом, кислотная обработка, гидроразрыв пласта и испытание скважины. Пакеры-пробки используют в качестве временных пробок для изолирования части скважины или для закупорки скважины для временной ликвидации. Пробки для ГРП изолируют давление сверху, но пропускают поток снизу. Пробки для ГРП изолируют нижнюю зону скважины таким образом, чтобы можно было провести гидроразрыв верхней зоны с использованием воды и песка. Все эти инструменты являются примерами устройств для изолирования ствола скважины.[0023] Packers are a type of downhole tool that provides isolation of the wellbore using sealing elements and slips. Production packers protect the wellbore from produced fluids throughout the life of the well. Retrievable maintenance packers can be temporarily placed in a well for well maintenance operations such as cement plugging, acidizing, hydraulic fracturing and well testing. Plug packers are used as temporary plugs to isolate part of a well or to plug a well for temporary abandonment. Fracturing plugs isolate pressure from above but allow flow from below. Fracturing plugs isolate the lower zone of the well so that the upper zone can be hydraulically fractured using water and sand. All of these tools are examples of wellbore isolation devices.
[0024] В устройствах для изолирования ствола скважины используют расширяемые уплотнительные системы для обеспечения герметизации между оправкой пакера и внутренней частью обсадной трубы. Системы уплотнительных элементов обычно содержат металлическое опорное кольцо и пластиковые, эластомерные или резиновые уплотнительные элементы. Эти системы элементов расширяются от инструмента для герметизации напротив обсадной трубы. Величина расширения в общем ограничивается конструкцией опорного кольца.[0024] Wellbore isolation devices use expandable sealing systems to provide a seal between the packer mandrel and the interior of the casing. Sealing element systems typically comprise a metal back-up ring and plastic, elastomeric or rubber sealing elements. These element systems expand from the sealing tool against the casing. The amount of expansion is generally limited by the design of the support ring.
[0025] В данном документе описано устройство для изолирования ствола скважины с вариантами реализации, описывающими систему уплотнительных элементов для герметизации и изолирования частей ствола скважины. Расширяемые уплотнительные системы содержат металлическое опорное кольцо и пластиковые, эластомерные или резиновые уплотнительные элементы и могут обеспечивать расширение уплотнительных систем через большие зазоры и, следовательно, обеспечивать различные преимущества по сравнению с традиционными эластомерными или резиновыми уплотнительными элементами. Например, расширяемые уплотнительные системы, описанные в данном документе, способны обеспечить уплотнение через гораздо более широкий зазор между наружной поверхностью изолирующего устройства и внутренней поверхностью обсадной трубы внутри ствола скважины, что может обеспечить использование устройства для изолирования ствола скважины в обсадной трубе большего размера при одновременном использовании меньшего количества частей. Металлическое опорное кольцо расширяется для контакта с обсадной трубой и содержит пластиковые, эластомерные или резиновые уплотнительные элементы, чтобы предотвратить проскальзывание, растекание или потерю материала уплотнительных элементов из-за повышенного давления или температур. Металлическое опорное кольцо может также прикреплять устройство для изолирования ствола скважины к обсадной трубе путем захвата внутренней поверхности при его расширении. Уплотнительные элементы могут быть изготовлены из разлагаемых или неразлагаемых материалов. Металлическое опорное кольцо может быть изготовлено из разлагаемых или неразлагаемых материалов.[0025] This document describes an apparatus for isolating a wellbore, with embodiments describing a system of sealing elements for sealing and isolating portions of a wellbore. Expandable sealing systems comprise a metal back-up ring and plastic, elastomeric or rubber sealing elements and can allow the sealing systems to expand across large gaps and therefore provide various advantages over traditional elastomeric or rubber sealing elements. For example, the expandable sealing systems described herein are capable of providing a seal across a much wider gap between the outer surface of the isolating device and the inner surface of the casing within the wellbore, which can allow the wellbore isolating device to be used in a larger casing while being used simultaneously. fewer parts. The metal back-up ring expands to contact the casing and contains plastic, elastomeric or rubber sealing elements to prevent slippage, spreading or loss of sealing element material due to increased pressure or temperatures. The metal support ring may also attach the wellbore isolation device to the casing by gripping the inner surface as it expands. The sealing elements can be made from degradable or non-degradable materials. The metal support ring can be made from degradable or non-degradable materials.
[0026] Со ссылкой на Фиг. 1 проиллюстрирована скважина, которая может реализовать или иным образом использовать один или более принципов данного изобретения в соответствии с одним или более вариантами реализации. Как проиллюстрировано, скважинная система 100 может содержать буровую установку 2 для технического обслуживания, которая может быть расположена на земной поверхности 4 и проходит над стволом 6 скважины, проникающим в подземный пласт 8, и вокруг него. Буровая установка 2 может представлять собой буровую установку, установку для заканчивания, установку для капитального ремонта скважин и т.п. В некоторых вариантах реализации буровая установка 2 для технического обслуживания может быть опущена и заменена стандартной наземной устьевой системой или установкой для заканчивания без отступления от объема данного изобретения. Хотя скважинная система 100 изображена как работающая на суше, следует понимать, что принципы данного изобретения могут быть в равной степени применены в любом морском или подводном применении, причем буровая установка 2 для технического обслуживания может представлять собой плавучую платформу или подземную устьевую установку, в общем известную в данной области техники.[0026] With reference to FIG. 1 illustrates a well that may implement or otherwise use one or more principles of the present invention in accordance with one or more embodiments. As illustrated, the wellbore system 100 may include a maintenance rig 2 that may be located on the earth's surface 4 and extends over and around a wellbore 6 penetrating the subterranean formation 8. The drilling rig 2 may be a drilling rig, a completion rig, a workover rig, or the like. In some embodiments, the maintenance rig 2 may be lowered and replaced with a standard surface wellhead system or completion rig without departing from the scope of the present invention. Although the wellbore system 100 is depicted as operating on land, it should be understood that the principles of the present invention can equally be applied to any marine or subsea application, and the maintenance rig 2 may be a floating platform or an underground wellhead, as is generally known. in this field of technology.
[0027] Ствол 6 скважины может быть пробурен в подземный пласт 8 с использованием любого подходящего метода бурения и может проходить в по существу вертикальном направлении от земной поверхности 4 над вертикальной частью 10 ствола скважины. В определенной точке ствола 6 скважины вертикальная часть 10 ствола скважины может отклоняться от вертикали относительно земной поверхности 4 и переходить в по существу горизонтальную часть 12 ствола скважины. В некоторых вариантах реализации в стволе 6 скважины может быть осуществлено заканчивание путем цементирования обсадной колонны 14 внутри ствола 6 скважины вдоль всего ствола скважины или его части. Однако в других вариантах реализации обсадная колонна 14 может быть опущена во всем стволе 6 скважины или его части, и принципы данного изобретения могут в равной степени применяться к среде «необсажеиного ствола скважины». Термин «ствол скважины» может относиться к обсадной колонне или среде необсаженного ствола скважины.[0027] The wellbore 6 may be drilled into the subterranean formation 8 using any suitable drilling method and may extend in a substantially vertical direction from the earth's surface 4 above the vertical wellbore portion 10. At a certain point in the wellbore 6, the vertical portion 10 of the wellbore may deviate from vertical relative to the earth's surface 4 and transition into a substantially horizontal portion 12 of the wellbore. In some embodiments, wellbore 6 may be completed by cementing casing 14 within wellbore 6 along all or part of the wellbore. However, in other embodiments, casing 14 may be run throughout all or part of the wellbore 6, and the principles of the present invention may equally apply to an "open hole" environment. The term "wellbore" can refer to the casing or open-hole environment.
[0028] Скважинная система 100 может дополнительно содержать устройство 16 для изолирования ствола скважины, которое может транспортироваться в ствол 6 скважины на устройстве 18 транспортировки, которое проходит от буровой установки 2 для технического обслуживания. Устройство 16 для изолирования ствола скважины может включать в себя или иным образом содержать любой тип обсадной трубы или устройство для изолирования ствола скважины, известное специалистам в данной области техники, включая, но не ограничиваясь этим, пробку для ГРП, пакер-пробку, пакер для ствола скважины, скребковую пробку, цементную пробку или любую их комбинацию. Устройство 18 транспортировки, которое доставляет устройство 16 для изолирования ствола скважины вниз скважины, может представлять собой, но не ограничиваясь этим, каротажный кабель, тросовый канат, электрическую линию, гибкую насосно-компрессорную трубу, бурильную трубу, эксплуатационную насосно-компрессорную трубу и т.п.[0028] The wellbore system 100 may further include a wellbore isolation device 16 that can be transported to the wellbore 6 on a transport device 18 that extends from the drilling rig 2 for maintenance. The wellbore isolation device 16 may include or otherwise comprise any type of casing or wellbore isolation device known to those skilled in the art, including, but not limited to, a frac plug, a plug packer, or a wellbore packer. wells, scraper plug, cement plug or any combination thereof. The conveyance device 18 that delivers the wellbore isolation device 16 down the wellbore may be, but is not limited to, a logging cable, wireline, electrical line, coiled tubing, drill pipe, production tubing, etc. P.
[0029] Устройство 16 для изолирования ствола скважины может транспортироваться вниз скважины к целевому местоположению (не показано) внутри ствола 6 скважины. В целевом местоположении устройство для изолирования ствола скважины может быть приведено в действие или «установлено» для герметизации ствола 6 скважины и может иным образом обеспечивать точку изолирования флюида внутри ствола 6 скважины. В некоторых вариантах реализации устройство 16 для изолирования ствола скважины может быть закачано в целевое местоположение с помощью гидравлического давления, прилагаемого буровой установкой 2 для технического обслуживания на земной поверхности 4. В таких вариантах реализации устройство 18 для транспортирования служит для поддержания управления устройством 16 для изолирования ствола скважины, когда оно пересекает ствол 6 скважины, и может обеспечивать питание для приведения в действие и установки устройства 16 для изолирования ствола скважины после достижения целевого местоположения. В других вариантах реализации устройство 16 для изолирования ствола скважины свободно падает в заданное местоположение под действием силы тяжести, пересекая весь ствол 6 скважины или его часть.[0029] The wellbore isolation device 16 may be transported down the wellbore to a target location (not shown) within the wellbore 6. At the target location, the wellbore isolation device may be activated or "set" to seal the wellbore 6 and may otherwise provide a fluid isolation point within the wellbore 6. In some embodiments, the wellbore isolation device 16 may be pumped to a target location using hydraulic pressure applied by the surface maintenance drilling rig 2 4. In such embodiments, the wellbore isolation device 18 serves to maintain control of the wellbore isolation device 16 wellbore when it intersects the wellbore 6, and can provide power to operate and install the wellbore isolation device 16 after reaching the target location. In other embodiments, the wellbore isolation device 16 freely falls to a predetermined location under the influence of gravity, traversing all or part of the wellbore 6.
[0030] Специалистам в данной области техники будет понятно, что, хотя на Фиг. 1 показано устройство 16 для изолирования ствола скважины, установленное и работающее в горизонтальной части 12 ствола скважины ствола 6 скважины, варианты реализации, описанные в данном документе, в равной степени применимы для использования в частях ствола 6 скважины, которые являются вертикальными, отклоненными или иным образом наклонными. Кроме того, термины направления, такие как «выше», «ниже», «верхний», «нижний», «направленный вверх», «направленный вниз», «вверх по стволу скважины», «вниз по стволу скважины» и т.п., используется в отношении иллюстративных вариантов реализации, как они изображены на фигурах, причем направление вверх или вверх по стволу скважины относится к направлению к верхней части соответствующий фигуры, а направление вниз относятся к направлению к нижней части соответствующей фигуры, направление вверх по стволу скважины относится к направлению к поверхности скважины, а направление вниз по стволу скважины относится к направлению к носку скважины.[0030] Those skilled in the art will appreciate that although FIG. 1 shows a wellbore isolation device 16 installed and operating in a horizontal wellbore portion 12 of a wellbore 6, the embodiments described herein are equally applicable for use in portions of a wellbore 6 that are vertical, deviated, or otherwise inclined. Additionally, directional terms such as "above", "below", "top", "bottom", "upwards", "downwards", "uphole", "downhole", etc. etc., is used with respect to illustrative embodiments as depicted in the figures, wherein the up or uphole direction refers to the direction towards the top of the corresponding figure, and the down direction refers to the direction towards the bottom of the corresponding figure, the direction up the wellbore refers to the direction towards the surface of the wellbore, and the downhole direction refers to the direction towards the toe of the wellbore.
[0031] Далее со ссылкой на Фиг. 2 и с дальнейшей ссылкой на Фиг. 1 проиллюстрирован вид в поперечном разрезе приводимого в качестве примера устройства 200 для изолирования ствола скважины, в котором можно использовать один или более принципов данного изобретения в соответствии с одним или более вариантами реализации. Устройство 200 для изолирования ствола скважины может быть аналогичным устройству 16 для изолирования ствола скважины, показанному на Фиг. 1. Соответственно, устройство 200 для изолирования ствола скважины может быть выполнено с возможностью прохождения в ствол 6 скважины в целевом местоположении и его герметизации, и, таким образом, предотвращения протекания флюида за устройство 200 для изолирования ствола скважины для операций по заканчиванию ствола скважины и/или интенсификации притока. Как проиллюстрировано, ствол 6 скважины может быть обсажен обсадной колонной 14 или другим типом хвостовика ствола скважины или насосно-компрессорной трубы, в которых может быть подходящим образом установлено устройство 200 для изолирования ствола скважины.[0031] Next, with reference to FIG. 2 and with further reference to FIG. 1 illustrates a cross-sectional view of an exemplary wellbore isolation device 200 that may utilize one or more principles of the present invention in accordance with one or more embodiments. The wellbore isolation device 200 may be similar to the wellbore isolation device 16 shown in FIG. 1. Accordingly, the wellbore isolation device 200 may be configured to extend into the wellbore 6 at a target location and seal it, and thereby prevent fluid from flowing past the wellbore isolation device 200 for wellbore completion operations and/or or intensification of inflow. As illustrated, wellbore 6 may be lined with casing 14 or other type of wellbore liner or tubing in which wellbore isolation device 200 may be suitably installed.
[0032] Устройство 200 для изолирования ствола скважины в общем изображено и описано в данном документе как пробка для ГРП. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что принципы данного изобретения могут быть в равной степени применены к любому из других вышеупомянутых типов обсадной трубы или устройств для изолирования ствола скважины без отступления от объема данного изобретения. Действительно, устройство 200 для изолирования ствола скважины может представлять собой пробку для ГРП, пакер-пробку, пакер для ствола скважины, пакер для необсаженного ствола скважины, скребковую пробку, цементную пробку или любую их комбинацию в соответствии с принципами данного изобретения.[0032] Wellbore isolation device 200 is generally illustrated and described herein as a fracturing plug. However, those skilled in the art will appreciate that the principles of the present invention may be equally applied to any of the other aforementioned types of casing or wellbore isolation devices without departing from the scope of the present invention. Indeed, the wellbore isolation device 200 may be a frac plug, a packer plug, a wellbore packer, an open hole packer, a scraper plug, a cement plug, or any combination thereof in accordance with the principles of the present invention.
[0033] Как проиллюстрировано, устройство 200 для изолирования ствола скважины может содержать шаровую коробку 22, отходящую от верхнего конца оправки 24 или иным образом соединенную с ним. Уплотнительный шар или шар 26 для ГРП расположен в шаровой коробке 22, а оправка 24 образует центральный проточный канал 28. Оправка 24 также образует посадочное место 30 для шара на своем верхнем конце. В других вариантах реализации шаровая коробка 22 может быть опущена, а шар 26 в качестве альтернативы может быть спущен в ствол скважины в другое время, чем остальная часть устройства 200 для изолирования ствола скважины. Одно или более разделительных колец 32 (показано одно) могут быть прикреплены к оправке 24 и иным образом проходить вокруг нее. Разделительное кольцо 32 обеспечивает опору, которая в осевом направлении фиксирует набор верхних шлипсов 34А, которые также расположены по окружности вокруг оправки 24. Как проиллюстрировано, набор нижних шлипсов 34В может быть расположен более дистально от верхних шлипсов 34А.[0033] As illustrated, the wellbore isolation device 200 may include a ball box 22 extending from or otherwise connected to the upper end of the mandrel 24. The sealing ball or fracturing ball 26 is located in the ball box 22, and the mandrel 24 defines the central flow channel 28. The mandrel 24 also forms a ball seat 30 at its upper end. In other embodiments, the ball box 22 may be lowered and the ball 26 may alternatively be lowered into the wellbore at a different time than the rest of the wellbore isolation device 200. One or more spacer rings 32 (one shown) may be attached to and otherwise extend around the mandrel 24. The spacer ring 32 provides a support that axially secures a set of upper slips 34A, which are also positioned circumferentially around the mandrel 24. As illustrated, a set of lower slips 34B may be positioned more distally from the upper slips 34A.
[0034] Один или более отклоняющих клиньев 36 шлипсов (показаны как верхний отклоняющий клин 36А шлипса и нижний отклоняющий клин 36В шлипса соответственно) также могут быть расположены по окружности вокруг оправки 24, а один или более уплотнительных элементов 38 могут быть расположены между верхним отклоняющим клином 36А шлипса и нижним отклоняющим клином 36В шлипса и иным образом расположены вокруг оправки 24. В некоторых вариантах реализации один из верхнего отклоняющего клина шлипса и верхнего отклоняющего клина 36А шлипса может быть заменен радиальным уступом (не показан), обеспеченным оправкой 24. В таких вариантах реализации один конец уплотнительных элементов 38 может смещаться и иным образом входить в зацепление с радиальным уступом во время работы. Хотя на Фиг. 2 показаны три уплотнительных элемента 38, принципы данного изобретения в равной степени применимы к устройствам для изолирования ствола скважины, в которых используют более или менее трех уплотнительных элементов 38, без отступления от объема данного изобретения.[0034] One or more slip deflectors 36 (shown as upper slip deflector 36A and lower slip deflector 36B, respectively) may also be positioned circumferentially around the mandrel 24, and one or more sealing elements 38 may be located between the upper deflector wedge. 36A of the slip and the lower slip deflector 36B and are otherwise located around the mandrel 24. In some embodiments, one of the upper slip deflector and the upper slip deflector 36A may be replaced by a radial shoulder (not shown) provided by the mandrel 24. In such embodiments, one end of the sealing elements 38 may move and otherwise engage the radial shoulder during operation. Although in Fig. 2 shows three sealing elements 38, the principles of the present invention are equally applicable to wellbore isolation devices that use more or less than three sealing elements 38, without departing from the scope of the present invention.
[0035] Посадочный башмак 40 может быть расположен на оправке 24 или иным образом прикреплен к ней на ее нижнем или дистальном конце. Следует понимать, что самая нижняя часть устройства 20 для изолирования ствола скважины не обязательно должна представлять собой посадочный башмак 40, а может представлять собой секцию любого типа, которая служит для завершения конструкции устройства 20 для изолирования ствола скважины или иным образом служит в качестве соединителя для соединения устройства 20 для изолирования ствола скважины с другими инструментами, такими как клапан, насосно-компрессорная труба или другое скважинное оборудование.[0035] The seat shoe 40 may be located on or otherwise attached to the mandrel 24 at its lower or distal end. It should be understood that the lowermost portion of the wellbore isolation device 20 need not be a landing shoe 40, but may be any type of section that serves to complete the structure of the wellbore isolation device 20 or otherwise serves as a connector for a connection a device 20 for isolating a wellbore with other tools, such as a valve, tubing, or other downhole equipment.
[0036] В некоторых вариантах реализации пружина 42 может быть расположена внутри камеры 44, образованной в оправке 24, и может быть иным образом расположена соосно с центральным проточным каналом 28 и соединена с ним по текучей среде. На одном конце пружина 42 входит в зацепление с уступом 48, образованным камерой 44, а на противоположном конце пружина 42 смещает и иным образом поддерживает шар 26. Шаровая коробка 22 может образовывать множество отверстий 46 (показаны три), которые обеспечивают протекание флюидов через них, таким образом обеспечивая протекание флюидов по всей длине устройства 20 для изолирования ствола скважины через центральный проточный канал 28.[0036] In some embodiments, spring 42 may be located within a chamber 44 formed in mandrel 24 and may otherwise be coaxial with and fluidly coupled to central flow path 28. At one end, the spring 42 engages a shoulder 48 formed by the chamber 44, and at the opposite end, the spring 42 biases and otherwise supports the ball 26. The ball box 22 may define a plurality of holes 46 (three shown) that allow fluids to flow through them, thereby allowing fluids to flow along the entire length of the wellbore isolation device 20 through the central flow channel 28.
[0037] Когда устройство 200 для изолирования ствола скважины опускают в ствол 6 скважины, пружина 42 предотвращает вхождение шара 26 в зацепление с посадочным местом 30 для шара. В результате флюиды могут проходить через устройство 200 для изолирования ствола скважины; т.е. через отверстия 46 и центральный проточный канал 28. Шаровая коробка 22 фиксирует шар 26 таким образом, что он не теряется во время перемещения в ствол 6 скважины к его целевому местоположению. Как только устройство 200 для изолирования ствола скважины достигает целевого местоположения, можно использовать установочный инструмент (не показан) известного в данной области техники типа для перемещения устройства 200 для изолирования ствола скважины из его неустановленного положения (показанного на Фиг. 2) в установленное положение. Установочный инструмент может действовать с помощью различных механизмов для закрепления устройства 200 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины, включая, но не ограничиваясь этим, гидравлическую установку, механическую установку, установку гидростатическим давлением в скважине, установку путем набухания, установку путем надувания и т.п.[0037] When the wellbore isolation device 200 is lowered into the wellbore 6, a spring 42 prevents the ball 26 from engaging the ball seat 30. As a result, fluids can flow through the wellbore isolation device 200; those. through the holes 46 and the central flow channel 28. The ball box 22 secures the ball 26 so that it is not lost while moving into the wellbore 6 to its target location. Once the wellbore isolation device 200 reaches the target location, a positioning tool (not shown) of a type known in the art can be used to move the wellbore isolation device 200 from its uninstalled position (shown in FIG. 2) to its installed position. The installation tool may operate through various mechanisms to secure the wellbore isolation device 200 into the wellbore 6, including, but not limited to, hydraulic installation, mechanical installation, hydrostatic pressure installation in the well, installation by swelling, installation by inflation, etc. P.
[0038] В некоторых вариантах реализации устройство 200 для изолирования ствола скважины может содержать механизм для установки устройства 200 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины. То есть устройство 200 для изолирования ствола скважины может иметь механизм для перемещения из неустановленного положения (показанного на Фиг. 2) в установленное положение. Механизм установки устройства 200 для изолирования ствола скважины может включать в себя генератор механической силы, такой как сжатая пружина, генератор гидравлической силы, такой как внутренний поршень, приводимый в действие поверхностным давлением, генератор гидростатической силы, такой как внутренний поршень с камерой под атмосферным давлением, устройство для транспортирования с электродвигателем, такое как электродвигатель с продольным винтом, или любую комбинацию этих способов. Механизм установки устройства 200 для изолирования ствола скважины можно приводить в действие дистанционно с поверхности для перемещения устройства 200 для изолирования ствола скважины из неустановленного положения в установленное положение.[0038] In some embodiments, the wellbore isolation device 200 may include a mechanism for installing the wellbore isolation device 200 in the wellbore 6. That is, the wellbore isolation device 200 may have a mechanism for moving from an unset position (shown in FIG. 2) to a set position. The mounting mechanism of the wellbore isolation device 200 may include a mechanical force generator such as a compressed spring, a hydraulic force generator such as an internal piston driven by surface pressure, a hydrostatic force generator such as an internal piston with an atmospheric pressure chamber, a motorized conveying device, such as a longitudinal propeller motor, or any combination of these methods. The mounting mechanism of the wellbore isolation device 200 may be actuated remotely from the surface to move the wellbore isolation device 200 from an unset position to a set position.
[0039] Установка устройства 200 для изолирования ствола скважины перемещает части из положения спуска в ствол скважины, показанного на Фиг. 2, в установленное или рабочее положение. Установочное усилие, создаваемое установочным инструментом (не показано), давит на шлипсы 34А-В для перемещения шлипсов 34А-В в осевом и радиальном направлении вверх на наклонную поверхность отклоняющих клиньев 36А-В шлипсов для приведения их в контакт со стволом 6 скважины. Отклоняющие клинья 36А-В шлипсов давят на уплотнительный элемент 38 для сжатия и радиального расширения уплотнительного элемента 38. Установочное усилие, прилагаемое к уплотнительному элементу 38, создает контактное напряжение в стволе 6 скважины. Прилагаемое установочное усилие может обеспечить уплотнительное зацепление с уплотнительными элементами 38 и привести к вхождению шлипсов в жесткое зацепление со стволом 6 скважины.[0039] Installation of the wellbore isolation device 200 moves the parts from the lowering position into the wellbore shown in FIG. 2, to the installed or working position. The installation force generated by the installation tool (not shown) presses on the slips 34A-B to move the slips 34A-B axially and radially upward onto the inclined surface of the slip deflectors 36A-B to bring them into contact with the wellbore 6. The deflection wedges 36A-B of the slips press on the sealing element 38 to compress and radially expand the sealing element 38. The installation force applied to the sealing element 38 creates a contact stress in the wellbore 6. The applied installation force can provide sealing engagement with the sealing elements 38 and cause the slips to be firmly engaged with the wellbore 6.
[0040] После установки устройства 200 для изолирования ствола скважины давление флюида внутри ствола 6 скважины может быть увеличено для преодоления усилия пружины указанной пружины 42, когда шар 26 прижимается к пружине 42. Преодоление усилия пружины может обеспечить вхождение шара 26 в зацепление с посадочным местом 30 для шара и герметизацию с ним и таким образом препятствует сообщению по текучей среде через центральный проточный канал 28. Когда шар 26 находится в уплотнительном зацеплении с посадочным местом 30 для шара, флюиды внутри ствола 6 скважины могут быть вытеснены в другие области ствола скважины или окружающий пласт для одной или более операций по заканчиванию ствола скважины и/или интенсификации притока. После операции по заканчиванию ствола скважины и/или интенсификации притока давление флюида может быть уменьшено внутри ствола 6 скважины, что таким образом обеспечивает выведение пружиной 42 шара 26 из зацепления с посадочным местом 30 для шара.[0040] Once the wellbore isolation device 200 is installed, the fluid pressure within the wellbore 6 may be increased to overcome the spring force of said spring 42 when the ball 26 is pressed against the spring 42. Overcoming the spring force may cause the ball 26 to engage the seat 30 the ball and seal thereto and thus prevent fluid communication through the central flow channel 28. When the ball 26 is in sealing engagement with the ball seat 30, fluids within the wellbore 6 may be forced into other areas of the wellbore or the surrounding formation for one or more wellbore completion and/or stimulation operations. After the wellbore completion and/or stimulation operation, the fluid pressure may be reduced within the wellbore 6, thereby causing the spring 42 to disengage the ball 26 from the ball seat 30.
[0041] Как будет объяснено более подробно в следующих вариантах реализации, металлическое опорное кольцо может поддерживать уплотнительный элемент 38, когда устройство 200 для изолирования ствола скважины установлено в стволе 6 скважины. Установочное усилие, прилагаемое к уплотнительному элементу 38, радиально расширяет уплотнительный элемент 38, обеспечивая уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Уплотнительный элемент 38 перекрывает зазор между наружным диаметром устройства 200 для изолирования ствола скважины и внутренним диаметром ствола 6 скважины. Перепад давления в кольцевом пространстве ствола скважины между текучей средой кольцевого пространства вверх по стволу скважины и текучей средой кольцевого пространства вниз по стволу скважины вызывает перемещение уплотнительного элемента 38 со стороны высокого давления на сторону низкого давления. Направление вверх по стволу скважины относится к стороне уплотнительного элемента 38, которая является ближайшей к поверхностному устью скважины. Направление вниз по стволу скважины относится к стороне уплотнительного элемента 38, которая обращена к забою ствола скважины. Повышенный перепад давления в кольцевом пространстве может привести к перемещению материала элемента в зазор между наружным диаметром устройства 200 для изолирования ствола скважины и внутренним диаметром ствола 6 скважины. Уплотнительный элемент 38 был нагружен усилием сжатия, приложенным установочным механизмом для радиального расширения уплотнительного элемента 38 в ствол 6 скважины. Перепад давления в стволе скважины между кольцевым пространством вверх по стволу скважины и кольцевым пространством вниз по стволу скважины увеличивает напряжение внутри уплотнительного элемента 38. Когда материал элемента перемещается в зазор, находящийся под напряжением материал становится неподдерживаемым и начинает разрушаться из-за выдавливания, когда небольшая часть материала отрывается или выдавливается через зазор. Металлическое опорное кольцо может перекрывать зазор между наружным диаметром устройства 200 для изолирования ствола скважины и стволом 6 скважины для поддержки материала элемента и предотвращения перемещения уплотнительного элемента 38 в зазор.[0041] As will be explained in more detail in the following embodiments, the metal support ring may support the sealing element 38 when the wellbore isolation device 200 is installed in the wellbore 6. The installation force applied to the sealing element 38 radially expands the sealing element 38 to provide sealing engagement with the wellbore 6. The sealing element 38 bridges the gap between the outer diameter of the wellbore isolation device 200 and the inner diameter of the wellbore 6. The pressure difference in the wellbore annulus between the annulus fluid up the wellbore and the annulus fluid down the wellbore causes the sealing element 38 to move from the high pressure side to the low pressure side. The uphole direction refers to the side of the sealing element 38 that is closest to the surface wellhead. The downhole direction refers to the side of the sealing element 38 that faces the bottom of the wellbore. Increased pressure drop in the annular space may cause element material to move into the gap between the outer diameter of the wellbore isolation device 200 and the inner diameter of the wellbore 6. The sealing element 38 was loaded with a compressive force applied by the mounting mechanism to radially expand the sealing element 38 into the wellbore 6. The pressure difference in the wellbore between the annulus up the wellbore and the annulus down the wellbore increases the stress within the sealing element 38. As the element material moves into the gap, the stressed material becomes unsupported and begins to fail due to extrusion when a small portion material is torn off or squeezed through the gap. A metal support ring may span the gap between the outer diameter of the wellbore isolation device 200 and the wellbore 6 to support the element material and prevent the sealing element 38 from moving into the gap.
[0042] Далее со ссылкой на Фиг. 3А, вариант реализации устройства 300 для изолирования ствола скважины содержит уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 60, нижний отклоняющий клин 36В шлипса, нижний шлипс 34В и торцевое кольцо 62. Уплотнительный элемент 38 установлен на наружную поверхность 54 оправки 24 и упирается в уступ 52 оправки. Уплотнительный элемент 38 показан как одиночный элемент, однако можно использовать два, три или любое количество уплотнительных элементов. Металлическое опорное кольцо 60 посажено со скольжением на наружную поверхность 54 оправки для приведения уплотнительного элемента 38 в контакт с торцевой поверхностью 73 вверх по стволу скважины. Нижний отклоняющий клин 36В шлипса посажен со скольжением на наружную поверхность 54 оправки и входит в контакт с металлическим опорным кольцом 60 с торцевой поверхностью 64. Нижний шлипс 34 В посажен со скольжением на наружную поверхность 54 оправки в соединении с конической поверхностью 37В с внутренней поверхностью 35 В отклоняющего клина. Торцевое кольцо 62 посажено со скольжением на наружную поверхность 54 оправки 24, чтобы оно упиралось в нижний шлипс 34В. Радиальный зазор G измеряют между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Уплотнительный элемент 38 и нижний шлипс 34В перекрывают радиальный зазор G для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины, когда устройство 300 для изолирования ствола скважины установлено в стволе скважины.[0042] Next, with reference to FIG. 3A, an embodiment of the wellbore isolation device 300 includes a sealing element 38, a metal support ring 60, a lower slip deflector 36B, a lower slip 34B, and an end ring 62. The sealing element 38 is mounted on the outer surface 54 of the mandrel 24 and abuts the shoulder 52 of the mandrel. . The sealing element 38 is shown as a single element, however two, three or any number of sealing elements can be used. A metal support ring 60 is slidably seated on the outer surface 54 of the mandrel to bring the sealing element 38 into contact with the end surface 73 up the wellbore. The lower deflector wedge 36B of the slip is slidingly seated on the outer surface 54 of the mandrel and comes into contact with a metal support ring 60 with the end surface 64. The lower slip 34B is slidingly seated on the outer surface 54 of the mandrel in connection with the conical surface 37B with the inner surface 35B deflector wedge. The end ring 62 is slidably seated on the outer surface 54 of the mandrel 24 so that it abuts the lower slip 34B. The radial clearance G is measured between the outer diameter 53 of the mandrel and the inner surface 50 of the wellbore 6. The sealing element 38 and the lower clip 34B bridge the radial gap G for contact with the inner surface 50 of the wellbore 6 when the wellbore isolation device 300 is installed in the wellbore.
[0043] Металлическое опорное кольцо 60, более детально показанное на Фиг. 4А, может иметь в общем перевернутую U-образную форму, которая помещена со скольжением на наружную поверхность 54 оправки и упирается в уплотнительный элемент 38. Металлическое опорное кольцо 60 может иметь наружную поверхность 78 опоры вверх по стволу скважины и наружную поверхность 76 опоры вниз по стволу скважины. Сторона вверх по стволу скважины будет представлять собой сторону, которая является ближайшей к поверхностному устью скважины вдоль оси металлического опорного кольца 60 или оси оправки 24. Аналогичным образом, сторона вниз по стволу скважины будет представлять собой сторону, которая является ближайшей к забою скважины вдоль оси части или оправки 24. Верхний радиус 67 представляет собой наружную кривую, где сходятся наружная поверхность 78 опоры вверх по стволу скважины и наружная поверхность 76 опоры вниз по стволу скважины. Высоту кольца Н измеряют от верхнего радиуса 67 до нижнего края 74, перпендикулярного нижнему краю 74. Угол А, измеренный между наружной опорой вверх по стволу скважины и осью части в общем составляет от 15 до 45 градусов. Наружная поверхность 78 опоры вверх по стволу скважины и наружная поверхность 76 опоры вниз по стволу скважины имеют в общем одинаковую длину и угол с осью. Внутренняя поверхность 68 опоры вверх по стволу скважины представляет собой внутреннюю поверхность опоры вверх по стволу скважины. Внутренняя поверхность 66 опоры вниз по стволу скважины представляет собой внутреннюю поверхность внутренней опоры.[0043] The metal support ring 60, shown in more detail in FIG. 4A may have a generally inverted U-shape that is slidably placed on the outer surface 54 of the mandrel and abuts the sealing element 38. The metal back-up ring 60 may have an outer support surface 78 up the wellbore and an outer support surface 76 down the hole. wells. The uphole side will be the side that is closest to the surface wellhead along the axis of the metal support ring 60 or the axis of the mandrel 24. Likewise, the downhole side will be the side that is closest to the bottom of the well along the axis of the part or mandrel 24. The upper radius 67 represents the outer curve where the outer support surface 78 up the wellbore and the outer support surface 76 down the wellbore meet. The height of the ring H is measured from the upper radius 67 to the lower edge 74, perpendicular to the lower edge 74. The angle A measured between the outer support up the wellbore and the axis of the part generally ranges from 15 to 45 degrees. The outer support surface 78 up the wellbore and the outer support surface 76 down the wellbore have generally the same length and angle with the axis. The upwell support inner surface 68 is the upwell support inner surface 68. The inner support surface 66 down the wellbore is the inner surface of the inner support.
[0044] Металлическое опорное кольцо 60 может состоять из разлагаемого металлического материала, представляющего собой разлагаемый сплав, причем разлагаемый сплав представляет собой сплав магния и сплав алюминия или их комбинацию. Другие компоненты пробки для ГРП могут дополнительно состоять из разлагаемого материала, включая любой разлагаемый металлический материал (например, разлагаемый сплав) или разлагаемый эластомер, такой как пакерный элемент, без отступления от объема данного изобретения.[0044] The metal support ring 60 may be composed of a decomposable metal material that is a decomposable alloy, the decomposable alloy being a magnesium alloy and an aluminum alloy or a combination thereof. Other components of the frac plug may further consist of a degradable material, including any degradable metallic material (eg, a degradable alloy) or a degradable elastomer, such as a packer element, without departing from the scope of the present invention.
[0045] Металлическое опорное кольцо 60 может состоять из мягкого материала, поддающегося фрезерованию или бурению для удаления с помощью бурового долота или фрезы, например, из сплава латуни, сплава бронзы, сплава магния и сплава алюминия или их комбинаций. Другие компоненты пробки для ГРП могут дополнительно состоять из поддающегося фрезерованию или бурению материала, включая любые мягкие металлические материалы (например, сплав латуни, сплав алюминия или сплав магния) или композитный полимерный материал (например, стеклопластик, композиты из углеродного волокна), без отступления от объема данного изобретения.[0045] The metal support ring 60 may be composed of a soft material that can be milled or drilled for removal with a drill bit or cutter, such as a brass alloy, a bronze alloy, a magnesium alloy, and an aluminum alloy, or combinations thereof. Other components of the frac plug may additionally consist of a millable or drillable material, including any soft metal materials (e.g., brass alloy, aluminum alloy, or magnesium alloy) or composite polymer material (e.g., fiberglass, carbon fiber composites), without departing from scope of this invention.
[0046] Конфигурация металлического опорного кольца 60 может быть изменена, как показано на Фиг. 4В, после расширения до увеличенной высоты Н' со сложенными вместе опорами вверх по стволу скважины и вниз по стволу скважины. Установочное усилие, прилагаемое к устройству 300 для изолирования ствола скважины, передается металлическому опорному кольцу 60 торцевой поверхностью 72 вниз по стволу скважины и торцевой поверхностью 73 вверх по стволу скважины. Торцевая поверхность 72 вниз по стволу скважины может контактировать с торцевым кольцом 62, нижним отклоняющим клином 36 В шлипса, уплотнительным элементом 38 или вторым металлическим опорным кольцом 60 в зависимости от варианта реализации. Торцевая поверхность 73 вверх по стволу скважины может контактировать с уступом 52 оправки, отклоняющим клином 36А, уплотнительным элементом 38 или вторым металлическим опорным кольцом 60 в зависимости от варианта реализации. Установочное усилие, прилагаемое к соединительным частям, может передаваться от торцевой поверхности 72 вниз по стволу скважины через кольцо к торцевой поверхности 73 вверх по стволу скважины. Металлическое опорное кольцо 60 будет радиально расширяться и отклоняться в осевом направлении, когда установочное усилие превысит предел текучести материала. Металлическое опорное кольцо 60 будет радиально расширяться от исходной высоты Н, показанной на Фиг. 4А, до увеличенной высоты Н', показанной на Фиг. 4В. В расширенном состоянии внутренняя поверхность 68 опоры вверх по стволу скважины и внутренняя поверхность 66 опоры вниз по стволу скважины отклоняются друг к другу и могут входить в контакт друг с другом. Верхний радиус 67 и нижний радиус 70 могут уменьшаться в размере или иным образом отклоняться при радиальном изменении высоты с Н на Н'. Хотя увеличение высоты показано в виде свободно стоящего кольца на Фиг. 4В, понятно, что радиальное изменение высоты может быть ограничено внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины таким образом, что новая высота Н' может представлять собой образованную, радиально расширенную высоту до внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины.[0046] The configuration of the metal support ring 60 can be changed as shown in FIG. 4B, after expansion to an increased height H' with the supports stacked up the wellbore and down the wellbore. The installation force applied to the wellbore isolation device 300 is transmitted to the metal support ring 60 with an end surface 72 down the wellbore and an end surface 73 up the wellbore. The end surface 72 down the wellbore may contact the end ring 62, the lower deflector 36B of the slip, the sealing element 38 or the second metal support ring 60 depending on the implementation. The uphole end surface 73 may contact a mandrel shoulder 52, a deflector 36A, a sealing member 38, or a second metal support ring 60, depending on the embodiment. The installation force applied to the connecting parts may be transmitted from the end surface 72 down the wellbore through the ring to the end surface 73 up the wellbore. The metal support ring 60 will expand radially and deflect in the axial direction when the installation force exceeds the yield strength of the material. The metal support ring 60 will expand radially from the initial height H shown in FIG. 4A, to the increased height H' shown in FIG. 4B. In the expanded state, the inner support surface 68 up the wellbore and the inner support surface 66 down the wellbore are deflected towards each other and can come into contact with each other. The upper radius 67 and lower radius 70 may decrease in size or otherwise deviate as the height changes radially from H to H'. Although the height increase is shown as a free-standing ring in FIG. 4B, it is understood that the radial height change may be limited by the inner surface 50 of the wellbore 6 such that the new height H' may be a formed, radially expanded height to the inner surface 50 of the wellbore 6.
[0047] Далее со ссылкой на Фиг. 3В, уплотнительный элемент 38' может расширяться под действием усилия сжатия, прилагаемого установочным инструментом, адаптированным к устройству 300 для изолирования ствола скважины. Установочный инструмент создает осевое усилие сжатия F, которое может быть передано с помощью комплекта переходников (не показан) на торцевое кольцо 62. Осевое усилие F передается через торцевое кольцо 62, толкая нижний шлипс 34В на конической поверхности 37 В нижнего отклоняющего клина 36В шлипса и приводя его в зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Торцевое кольцо 62 может фиксировать осевое усилие F с помощью блокирующего кольца (не показано), которое блокирует или фиксирует положение торцевого кольца 62 на оправке 24. Осевое усилие сжатия F передается через торцевую поверхность 64 нижнего отклоняющего клина 36В шлипса на торцевую поверхность 72 вниз по стволу скважины металлического опорного кольца 60 и на металлическое опорное кольцо 60, уплотнительный элемент 38 и на уступ 52 оправки. Осевое усилие сжимает уплотнительный элемент 38 между уступом 52 оправки и металлическим опорным кольцом 60, приводя его в уплотнительный контакт с внутренней поверхностью 50 обсадной трубы. Осевое усилие сжимает металлическое опорное кольцо 60 между уплотнительным элементом 38 и торцевой поверхностью 64 на нижнем отклоняющем клине 36В шлипса и расширяет металлическое опорное кольцо 60 в расширенное состояние. Зацепление уплотнительных элементов 38 между внутренней поверхностью обсадной трубы, наружной поверхностью 54 оправки, уступом 52 оправки и расширенным металлическим опорным кольцом 60' под действием осевого усилия F может создавать высокое контактное напряжение. В результате уплотнительные элементы 38 могут обеспечивать уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Контактное напряжение внутри уплотнительного элемента 38 может привести к перемещению находящегося под напряжением материала 39 элемента в зазор G между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Расширенный уплотнительный элемент 38' изолирует верхнюю окружающую ствол скважины среду WA (давление и состав флюида) от окружающей ствол скважины среды WB вниз по стволу скважины (давление и состав флюида).[0047] Next, with reference to FIG. 3B, the sealing element 38' can expand under the action of a compressive force applied by an installation tool adapted to the wellbore isolation device 300. The installation tool produces an axial compression force F, which can be transmitted using an adapter set (not shown) to the end ring 62. The axial force F is transmitted through the end ring 62, pushing the lower slip 34B on the conical surface 37B of the lower slip wedge 36B and driving it engages with the inner surface 50 of the wellbore 6. The end ring 62 can lock the axial force F using a locking ring (not shown) that locks or fixes the position of the end ring 62 on the mandrel 24. The axial compression force F is transmitted through the end surface 64 of the lower slip deflector 36B to the end surface 72 down the barrel. wells of the metal support ring 60 and onto the metal support ring 60, the sealing element 38 and onto the shoulder 52 of the mandrel. The axial force compresses the sealing element 38 between the mandrel shoulder 52 and the metal support ring 60, bringing it into sealing contact with the inner surface 50 of the casing. The axial force compresses the metal back-up ring 60 between the sealing element 38 and the end surface 64 on the lower slip deflector 36B and expands the metal back-up ring 60 into an expanded state. The engagement of the sealing members 38 between the inner surface of the casing, the outer surface 54 of the mandrel, the shoulder 52 of the mandrel and the expanded metal support ring 60' under the action of the axial force F can create a high contact stress. As a result, the sealing elements 38 can provide sealing engagement with the wellbore 6. Contact stress within the sealing element 38 may cause the stressed material 39 of the element to move into the gap G between the outer diameter 53 of the mandrel and the inner surface 50 of the wellbore 6. The extended seal element 38' isolates the upper wellbore surrounding environment WA (fluid pressure and composition) from the downhole surrounding wellbore environment WB (fluid pressure and composition).
[0048] В одном варианте реализации металлическое опорное кольцо 60' может расширяться в процентном отношении зазора G. Металлическое опорное кольцо 60 и уплотнительный элемент 38 расширяются под действием усилия сжатия, прилагаемого установочным инструментом, адаптированным к устройству 300 для изолирования ствола скважины. Осевое усилие сжимает уплотнительный элемент 38 между уступом 52 оправки и металлическим опорным кольцом 60, приводя его в уплотнительный контакт с внутренней поверхностью 50 обсадной трубы. Осевое усилие сжимает металлическое опорное кольцо 60 между уплотнительным элементом 38 и торцевой поверхностью 64 на нижнем отклоняющем клине 36В шлипса и расширяет металлическое опорное кольцо 60 в расширенное состояние с расширенной высотой Н', а опоры вверх по стволу скважины и вниз по стволу скважины складываются вместе. Радиальное изменение высоты с Н на Н' может расширить зазор G на 80%, но не для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. В одном варианте реализации расширенная высота Н' металлического опорного кольца 60' может находиться в пределах 2,286 мм (0,09 дюйма) от внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины. В одном варианте реализации расширенная высота Н' металлического опорного кольца 60' может упираться во внутреннюю поверхность 50 ствола 6 скважины в одном или более местоположениях, но не по всей внутренней окружности. Хотя радиальное изменение высоты с Н на Н' может расшириться на 80%, понятно, что процентное отношение может представлять собой любое число от 80% до 100%. Хотя расширенная высота Н' может составлять 2,286 мм (0,09 дюйма) от внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины, понятно, что данное расстояние может представлять собой любое число от 2,286 мм (0,09 дюйма) со снижением до нуля.[0048] In one embodiment, the metal back-up ring 60' may expand as a percentage of the gap G. The metal back-up ring 60 and sealing member 38 expand under the compressive force applied by the installation tool adapted to the wellbore isolation device 300. The axial force compresses the sealing element 38 between the mandrel shoulder 52 and the metal support ring 60, bringing it into sealing contact with the inner surface 50 of the casing. The axial force compresses the metal support ring 60 between the sealing element 38 and the end surface 64 on the lower slip deflector 36B and expands the metal support ring 60 into an expanded state with an expanded height H', and the uphole and downhole supports are folded together. A radial change in height from H to H' can widen the gap G by 80%, but not to contact the inner surface 50 of the wellbore 6. In one embodiment, the extended height H' of the metal support ring 60' may be within 2.286 mm (0.09 inch) of the inner surface 50 of the wellbore 6. In one embodiment, the extended height H' of the metal support ring 60' may abut the inner surface 50 of the wellbore 6 in one or more locations, but not along the entire inner circumference. Although the radial height change from H to H' may expand by 80%, it is understood that the percentage may be any number from 80% to 100%. Although the extended height H' may be 2.286 mm (0.09 inch) from the inner surface 50 of the wellbore 6, it is understood that this distance can be any number from 2.286 mm (0.09 inch) down to zero.
[0049] Устройство 300 для изолирования ствола скважины, показанное на Фиг. 3В, изолирует более высокое давление окружающей скважину среды WA вверх по стволу скважины от окружающей скважину среды WB вниз по стволу скважины. Более высокое давление от окружающей скважину среды WA вверх по стволу скважины может сместить находящийся под напряжением материал 39 элемента уплотнительного элемента 38 из зазора G между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины и привести его в контакт с расширенным металлическим опорным кольцом 60'. Расширенное металлическое опорное кольцо 60' поддерживает уплотнительный элемент 38 путем заполнения зазора G и предотвращения перемещения неподдерживаемого уплотнительного элемента 38. Однако элемент не поддерживается ради высокого давления с противоположного направления. То есть высокое давление среды WB вниз по стволу скважины может перемещать находящийся под напряжением материал 39 элемента уплотнительного элемента 38 в зазор G между наружным диаметром 53 и внутренней поверхностью 50. Находящийся под напряжением материал 39 элемента может стать неподдерживаемым и начать отрываться или выдавливаться.[0049] The wellbore isolation device 300 shown in FIG. 3B isolates the higher pressure of the wellbore environment WA up the wellbore from the wellbore environment WB down the wellbore. Higher pressure from the wellbore environment WA up the wellbore can dislodge the energized element material 39 of the sealing element 38 from the gap G between the outer diameter 53 of the mandrel and the inner surface 50 of the wellbore 6 and bring it into contact with the expanded metal support ring 60' . The extended metal support ring 60' supports the sealing element 38 by filling the gap G and preventing movement of the unsupported sealing element 38. However, the element is not supported due to high pressure from the opposite direction. That is, the high pressure of the fluid WB down the wellbore can move the stressed element material 39 of the sealing element 38 into the gap G between the outer diameter 53 and the inner surface 50. The stressed element material 39 can become unsupported and begin to pull away or extrude.
[0050] На Фиг. 5А представлен вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий предпочтительный вариант реализации устройства 400 для изолирования ствола скважины, содержащего уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 60 и торцевое кольцо 62. Уплотнительный элемент 38 установлен на наружную поверхность 54 оправки и упирается в уступ 52 оправки. Металлическое опорное кольцо 60 посажено со скольжением на наружную поверхность 54 оправки для приведения уплотнительного элемента 38 в контакт с торцевой поверхностью 73 вверх по стволу скважины. Торцевое кольцо 62 посажено со скольжением на наружную поверхность 54 оправки и приводит в контакт металлическое опорное кольцо 60 с торцевой поверхностью 64. Радиальный зазор G измеряют между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины.[0050] In FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating a preferred embodiment of a wellbore isolation device 400 comprising a sealing element 38, a metal back-up ring 60, and an end ring 62. The sealing element 38 is mounted on the outer surface 54 of a mandrel and abuts a shoulder 52 of the mandrel. A metal support ring 60 is slidably seated on the outer surface 54 of the mandrel to bring the sealing element 38 into contact with the end surface 73 up the wellbore. The end ring 62 is slidably seated on the outer surface 54 of the mandrel and brings the metal support ring 60 into contact with the end surface 64. The radial clearance G is measured between the outer diameter 53 of the mandrel and the inner surface 50 of the wellbore 6.
[0051] Далее со ссылкой на Фиг. 5В, уплотнительный элемент 38 может расширяться под действием усилия сжатия, прилагаемого установочным инструментом, адаптированным к устройству 400 для изолирования ствола скважины. Установочный инструмент создает осевое усилие сжатия F, которое может быть передано с помощью комплекта переходников (не показан) на торцевое кольцо 62. Осевое усилие F передается через торцевое кольцо 62 на металлическое опорное кольцо 60, уплотнительный элемент 38 и уступ 52 оправки. Осевое усилие сжимает уплотнительный элемент 38 между уступом 52 оправки и металлическим опорным кольцом 60, приводя его в уплотнительный контакт с внутренней поверхностью 50 обсадной трубы. Осевое усилие сжимает металлическое опорное кольцо между уплотнительным элементом 38 и торцевой поверхностью 64 на торцевом кольце 62 и расширяет металлическое опорное кольцо 60 в расширенное состояние. Торцевое кольцо 62 может фиксировать осевое усилие F с помощью блокирующего кольца (не показано), которое блокирует или фиксирует положение торцевого кольца 62 на оправке 24. Зацепление уплотнительных элементов 38 между внутренней поверхностью обсадной трубы, наружной поверхностью 54 оправки, уступом 52 оправки и расширенным металлическим опорным кольцом 60' под действием осевого усилия F может создавать высокое контактное напряжение. В результате уплотнительные элементы 38 могут обеспечивать уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Контактное напряжение внутри уплотнительного элемента 38 может привести к перемещению находящегося под напряжением материала 39 элемента в зазор G между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Расширенный уплотнительный элемент 38' изолирует верхнюю окружающую ствол скважины среду WA (давление и состав флюида) от окружающей ствол скважины среды WB вниз по стволу скважины (давление и состав флюида).[0051] Next, with reference to FIG. 5B, the sealing element 38 can expand under the action of a compressive force applied by an installation tool adapted to the wellbore isolation device 400. The installation tool creates an axial compressive force F, which can be transferred using an adapter set (not shown) to the end ring 62. The axial force F is transmitted through the end ring 62 to the metal support ring 60, the sealing element 38 and the mandrel shoulder 52. The axial force compresses the sealing element 38 between the mandrel shoulder 52 and the metal support ring 60, bringing it into sealing contact with the inner surface 50 of the casing. The axial force compresses the metal support ring between the sealing element 38 and the end surface 64 on the end ring 62 and expands the metal support ring 60 into an expanded state. The end ring 62 can lock the axial force F using a locking ring (not shown) that locks or fixes the position of the end ring 62 on the mandrel 24. The engagement of the sealing elements 38 between the inner surface of the casing, the outer surface 54 of the mandrel, the mandrel shoulder 52 and the expanded metal the support ring 60' under the influence of the axial force F can create a high contact stress. As a result, the sealing elements 38 can provide sealing engagement with the wellbore 6. Contact stress within the sealing element 38 may cause the stressed material 39 of the element to move into the gap G between the outer diameter 53 of the mandrel and the inner surface 50 of the wellbore 6. The extended seal element 38' isolates the upper wellbore surrounding environment WA (fluid pressure and composition) from the downhole surrounding wellbore environment WB (fluid pressure and composition).
[0052] Расширенное металлическое опорное кольцо 60 может прикреплять устройство 400 для изолирования ствола скважины к внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины. Альтернативный вариант реализации расширенного металлического опорного кольца 60 показан на Фиг. 6. Наружная поверхность может иметь абразивное гравийное покрытие 92 на всей или части наружной поверхности. Гравий может состоять из частиц твердого сплава, таких как карбид вольфрама, керамических частиц, таких как спеченный боксит или оксид алюминия, или других подходящих высокопрочных частиц. Размер частиц гравия может оставлять от 37 до 400 мкм. Абразивное гравийное покрытие 92 может быть нанесено плазменным напылением металла или эпоксидной смолы. Когда металлическое опорное кольцо 60 расширяется и входит в контакт с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины, гравий может быть вдавлен материалом металлического опорного кольца 60' в материал внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины. Гравий может проникать в поверхность материала ствола скважины на глубину до 400 мкм. Гравий в комбинации с напряжением сжатия между расширенным металлическим опорным кольцом 60' и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины может закрепить устройство 400 для изолирования ствола скважины в определенном местоположении в стволе 6 скважины.[0052] The extended metal support ring 60 may secure the wellbore isolation device 400 to the inner surface 50 of the wellbore 6. An alternative embodiment of the extended metal support ring 60 is shown in FIG. 6. The outer surface may have an abrasive gravel coating 92 on all or part of the outer surface. The gravel may consist of hard alloy particles such as tungsten carbide, ceramic particles such as sintered bauxite or alumina, or other suitable high strength particles. The gravel particle size can range from 37 to 400 microns. The abrasive gravel coating 92 can be applied by plasma spraying metal or epoxy resin. As the metal back-up ring 60 expands and comes into contact with the inner surface 50 of the wellbore 6, gravel can be pressed by the material of the metal back-up ring 60' into the material of the inner surface 50 of the wellbore 6. Gravel can penetrate the surface of the borehole material to a depth of 400 microns. The gravel, in combination with the compressive stress between the expanded metal support ring 60' and the inner surface 50 of the wellbore 6, can secure the wellbore isolation device 400 at a specific location in the wellbore 6.
[0053] На Фиг. 7А представлен вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий один вариант реализации устройства 500 для изолирования ствола скважины, содержащего верхний шлипс 34А, верхний отклоняющий клин 36А шлипса, металлическое опорное кольцо 60А, уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 60В, нижний отклоняющий клин 36 В шлипса, нижний шлипс 34В и торцевое кольцо 62. Верхний шлипс 34А и верхний отклоняющий клин 36А шлипса могут быть установлены на оправку 24, причем верхний шлипс 34А упирается в уступ 52 оправки. Металлическое опорное кольцо 60А, уплотнительный элемент 38 и металлическое опорное кольцо 60В могут быть установлены на оправку 24, причем металлическое опорное кольцо 60А находится в контакте с верхним отклоняющим клином 36А шлипса. Нижний отклоняющий клин 36В шлипса, нижний шлипс 34В и торцевое кольцо 62 могут быть установлены таким образом, что торцевая поверхность 64 нижнего отклоняющего клина 36В шлипса находится в контакте с торцевой поверхностью 72 вниз по стволу скважины металлического опорного кольца 60В. Металлическое опорное кольцо 60А может быть прикреплено к стороне вверх по стволу скважины уплотнительного элемента 38. Металлическое опорное кольцо 60В может быть прикреплено к стороне вниз по стволу скважины уплотнительного элемента 38. Металлическое опорное кольцо 60В, уплотнительный элемент 38 и нижнее металлическое опорное кольцо 60В посажены со скольжением на наружную поверхность 54 оправки. Радиальный зазор G измеряют между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины.[0053] In FIG. 7A is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a wellbore isolation device 500 comprising an upper slip 34A, an upper slip deflector 36A, a metal back-up ring 60A, a sealing member 38, a metal back-up ring 60B, a lower slip deflector 36B, a lower slip 34B and an end ring 62. An upper slip 34A and an upper slip deflector 36A may be mounted on a mandrel 24, with the upper slip 34A abutting a shoulder 52 of the mandrel. A metal back-up ring 60A, a sealing member 38, and a metal back-up ring 60B may be mounted on the mandrel 24, with the metal back-up ring 60A in contact with the upper slip deflector 36A. The lower slip deflector 36B, the lower slip 34B, and the end ring 62 may be installed such that the end surface 64 of the lower slip deflector 36B is in contact with the downhole end surface 72 of the metal support ring 60B. A metal support ring 60A may be attached to the uphole side of the seal element 38. A metal support ring 60B may be attached to the downhole side of the seal element 38. The metal support ring 60B, the seal element 38, and the lower metal support ring 60B are seated with sliding onto the outer surface 54 of the mandrel. The radial clearance G is measured between the outer diameter 53 of the mandrel and the inner surface 50 of the wellbore 6.
[0054] Далее со ссылкой на Фиг. 7В, уплотнительный элемент 38 может радиально расширяться в уплотнительное зацепление из-за усилия сжатия, прилагаемого установочным инструментом, адаптированным к устройству 500 для изолирования ствола скважины. Установочный инструмент создает осевое усилие сжатия F, которое может быть передано с помощью комплекта переходников (не показан) на торцевое кольцо 62. Осевое усилие F передается через торцевое кольцо 62 для радиального расширения верхнего шлипса 34А на верхний отклоняющий клин 36А шлипса и для захвата внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины. Осевое усилие сжатия F расширяет металлическое опорное кольцо 60А, уплотнительный элемент 38 и металлическое опорное кольцо 60В, приводя их в зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Осевое усилие F расширяет нижний шлипс 34 В на нижний отклоняющий клин 36В шлипса и перемещает торцевое кольцо 62 в контакт с нижним шлипсом 34В. Металлическое опорное кольцо 60А, уплотнительный элемент 38 и металлическое опорное кольцо 60В могут быть расширены в уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Торцевое кольцо 62 может фиксировать осевое усилие F с помощью блокирующего кольца (не показано), которое блокирует или фиксирует положение торцевого кольца 62 на оправке 24. Зацепление уплотнительного элемента 38 между внутренней поверхностью обсадной трубы, наружной поверхностью 54 оправки, расширенным металлическим опорным кольцом 60'А и расширенным металлическим опорным кольцом 60'В под действием осевого усилия F может создавать высокое контактное напряжение, и в результате уплотнительные элементы 38 могут обеспечивать уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Расширенный уплотнительный элемент 38 изолирует верхнюю окружающую стволу скважины среду WA (давление и состав флюида) от окружающей скважину среды WB вниз по стволу скважины (давление и состав флюида). Расширенные металлические опорные кольца 60'А и 60'В могут быть уплотнены относительно ствола 6 скважины. Расширенные металлические опорные кольца 60'А и 60'В могут иметь гравийное покрытие и крепиться к внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины.[0054] Next, with reference to FIG. 7B, the sealing element 38 may expand radially into the sealing engagement due to the compressive force applied by the installation tool adapted to the wellbore isolation device 500. The installation tool generates an axial compressive force F, which can be transferred using an adapter set (not shown) to the end ring 62. The axial force F is transmitted through the end ring 62 to radially expand the upper slip 34A to the upper slip deflector 36A and to grip the inner surface 50 trunk 6 wells. The axial compression force F expands the metal support ring 60A, the sealing element 38 and the metal support ring 60B into engagement with the inner surface 50 of the wellbore 6. The axial force F expands the lower slip 34B onto the lower slip wedge 36B and moves the end ring 62 into contact with the lower slip 34B. The metal back-up ring 60A, sealing member 38, and metal back-up ring 60B may be expanded into sealing engagement with the wellbore 6. The end ring 62 can fix the axial force F using a locking ring (not shown) that locks or fixes the position of the end ring 62 on the mandrel 24. The engagement of the sealing element 38 between the inner surface of the casing, the outer surface 54 of the mandrel, the expanded metal support ring 60' A and the expanded metal support ring 60'B, under the action of the axial force F, can create a high contact stress, and as a result, the sealing elements 38 can provide sealing engagement with the wellbore 6. The extended seal element 38 isolates the upper wellbore environment WA (fluid pressure and composition) from the downhole environment WB (fluid pressure and composition). The expanded metal support rings 60'A and 60'B may be sealed against the wellbore 6. The expanded metal support rings 60'A and 60'B may be gravel coated and secured to the inner surface 50 of the wellbore 6.
[0055] На Фиг. 8А представлен вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий вариант реализации устройства 600 для изолирования ствола скважины, содержащего металлическое опорное кольцо 60А, уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 60 В и торцевое кольцо 62. Металлическое опорное кольцо 60А, уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 60В и торцевое кольцо 62 устанавливают на оправку 24, причем металлическое опорное кольцо 60А упирается в уступ 52 оправки. Металлическое опорное кольцо 60А может быть прикреплено к стороне вверх по стволу скважины уплотнительного элемента 38, а металлическое опорное кольцо 60В может быть прикреплено к стороне вниз по стволу скважины уплотнительного элемента 38. Металлическое опорное кольцо 60В, уплотнительный элемент 38 и нижнее металлическое опорное кольцо 60В посажены со скольжением на наружную поверхность 54 оправки. Радиальный зазор G измеряют между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины.[0055] In FIG. 8A is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a wellbore isolation device 600 comprising a metal back-up ring 60A, a sealing member 38, a metal back-up ring 60B, and an end ring 62. Metal back-up ring 60A, a sealing member 38, a metal back-up ring 60B and the end ring 62 is mounted on the mandrel 24, with the metal support ring 60A abutting the shoulder 52 of the mandrel. A metal support ring 60A may be attached to the uphole side of the seal element 38, and a metal support ring 60B may be attached to the downhole side of the seal element 38. The metal support ring 60B, the seal element 38, and the lower metal support ring 60B are seated. with sliding onto the outer surface 54 of the mandrel. The radial clearance G is measured between the outer diameter 53 of the mandrel and the inner surface 50 of the wellbore 6.
[0056] Далее со ссылкой на Фиг. 8В, уплотнительный элемент 38 может радиально расширяться в уплотнительное зацепление из-за усилия сжатия, прилагаемого установочным инструментом, адаптированным к устройству 600 для изолирования ствола скважины. Установочный инструмент создает осевое усилие сжатия F, которое может быть передано с помощью комплекта переходников (не показан) на торцевое кольцо 62. Осевое усилие F расширяет металлическое опорное кольцо 60А, уплотнительный элемент 38 и металлическое опорное кольцо 60В, приводя их в зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Торцевое кольцо 62 может фиксировать осевое усилие F с помощью блокирующего кольца (не показано), которое блокирует или фиксирует положение торцевого кольца 62 на оправке 24. Зацепление уплотнительного элемента 38' между внутренней поверхностью обсадной трубы, наружной поверхностью 54 оправки, расширенным металлическим опорным кольцом 60'А и расширенным металлическим опорным кольцом 60'В под действием осевого усилия F может создавать высокое контактное напряжение, и в результате уплотнительные элементы 38' могут обеспечивать уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Расширенный уплотнительный элемент 38' изолирует верхнюю окружающую ствол скважины среду WA (давление и состав флюида) от окружающей ствол скважины среды WB вниз по стволу скважины (давление и состав флюида). Расширенные металлические опорные кольца 60'А и 60'В могут находиться в уплотнительном контакте со стволом 6 скважины. Расширенные металлические опорные кольца 60'А и 60'В могут иметь гравийное покрытие и крепиться к внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины.[0056] Next, with reference to FIG. 8B, the sealing element 38 may expand radially into the sealing engagement due to the compressive force applied by the installation tool adapted to the wellbore isolation device 600. The installation tool creates an axial compressive force F, which can be transferred using an adapter set (not shown) to the end ring 62. The axial force F expands the metal back-up ring 60A, the sealing element 38 and the metal back-up ring 60B, bringing them into engagement with the inner surface 50 trunk 6 wells. The end ring 62 can fix the axial force F using a locking ring (not shown) that locks or fixes the position of the end ring 62 on the mandrel 24. The engagement of the sealing element 38' between the inner surface of the casing, the outer surface 54 of the mandrel, the expanded metal support ring 60 'A and the expanded metal support ring 60'B under the action of the axial force F can create a high contact stress, and as a result, the sealing elements 38' can provide sealing engagement with the wellbore 6. The extended seal element 38' isolates the upper wellbore surrounding environment WA (fluid pressure and composition) from the downhole surrounding wellbore environment WB (fluid pressure and composition). The expanded metal support rings 60'A and 60'B may be in sealing contact with the wellbore 6. The expanded metal support rings 60'A and 60'B may be gravel coated and secured to the inner surface 50 of the wellbore 6.
[0057] На Фиг. 9А представлен вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий вариант реализации устройства 700 для изолирования ствола скважины, содержащего уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 144, металлическое опорное кольцо 146 и торцевое кольцо 62. Уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 144, металлическое опорное кольцо 146 и торцевое кольцо 62 посажены со скольжением на наружную поверхность 54 оправки 24, причем уплотнительный элемент 38 упирается в уступ 52 оправки. Металлическое опорное кольцо 144 может быть прикреплено к стороне вниз по стволу скважины уплотнительного элемента 38. Радиальный зазор G измеряют между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины.[0057] In FIG. 9A is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a wellbore isolation device 700 comprising a sealing member 38, a metal backing ring 144, a metal backing ring 146, and an end ring 62. The sealing member 38, a metal backing ring 144, a metal backing ring 146, and the end ring 62 is slidingly seated on the outer surface 54 of the mandrel 24, and the sealing element 38 abuts the shoulder 52 of the mandrel. A metal support ring 144 may be attached to the downhole side of the sealing element 38. The radial clearance G is measured between the outer diameter 53 of the mandrel and the inner surface 50 of the wellbore 6.
[0058] Далее со ссылкой на Фиг. 9В, уплотнительный элемент 38 может радиально расширяться в уплотнительное зацепление из-за усилия сжатия, прилагаемого установочным инструментом, адаптированным к устройству 700 для изолирования ствола скважины. Установочный инструмент создает осевое усилие сжатия F, которое может быть передано с помощью комплекта переходников (не показан) на торцевое кольцо 62. Осевое усилие F расширяет уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 144 и металлическое опорное кольцо 146, приводя их в зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 144 и металлическое опорное кольцо 146 могут быть расширены в уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Торцевое кольцо 62 может фиксировать осевое усилие F с помощью блокирующего кольца (не показано), которое блокирует или фиксирует положение торцевого кольца 62 на оправке 24. Зацепление уплотнительного элемента 38' между внутренней поверхностью обсадной трубы, наружной поверхностью 54 оправки и расширенным металлическим опорным кольцом 144' под действием осевого усилия F может создавать высокое контактное напряжение, и в результате уплотнительные элементы 38' могут обеспечивать уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Расширенный уплотнительный элемент 38' изолирует верхнюю окружающую ствол скважины среду WA (давление и состав флюида) от окружающей ствол скважины среды WB вниз по стволу скважины (давление и состав флюида). Расширенные металлические опорные кольца 144' и 146' могут находиться в уплотнительном контакте со стволом 6 скважины. Расширенные металлические опорные кольца 144' и 146' могут иметь гравийное покрытие и прикреплять устройство 700 для изолирования ствола скважины к внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины.[0058] Next, with reference to FIG. 9B, the sealing element 38 may expand radially into the sealing engagement due to the compressive force applied by the installation tool adapted to the wellbore isolation device 700. The installation tool creates an axial compressive force F, which can be transferred using an adapter set (not shown) to the end ring 62. The axial force F expands the sealing element 38, the metal back-up ring 144 and the metal back-up ring 146, bringing them into engagement with the inner surface 50 trunk 6 wells. The sealing element 38, the metal support ring 144 and the metal support ring 146 can be expanded into sealing engagement with the wellbore 6. The end ring 62 can lock the axial force F using a locking ring (not shown) that locks or fixes the position of the end ring 62 on the mandrel 24. Engagement of the sealing element 38' between the inner surface of the casing, the outer surface 54 of the mandrel and the expanded metal support ring 144 ' under the influence of the axial force F can create a high contact stress, and as a result, the sealing elements 38 ' can provide sealing engagement with the wellbore 6. The extended seal element 38' isolates the upper wellbore surrounding environment WA (fluid pressure and composition) from the downhole surrounding wellbore environment WB (fluid pressure and composition). The expanded metal support rings 144' and 146' may be in sealing contact with the wellbore 6. The expanded metal support rings 144' and 146' may be gravel coated and secure the wellbore isolation device 700 to the inner surface 50 of the wellbore 6.
[0059] На Фиг. 10А представлен вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий вариант реализации устройства 800 для изолирования ствола скважины, содержащего уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 118 и торцевое кольцо 62. Уплотнительный элемент 38 установлен на наружную поверхность 54 оправки и упирается в уступ 52 оправки. Металлическое опорное кольцо 118 посажено со скольжением на наружную поверхность 54 оправки 24 для приведения уплотнительного элемента 38 в контакт с торцевой поверхностью 122. Металлическое опорное кольцо 118 имеет наружную поверхность 136 опоры вниз по стволу скважины и наружную поверхность 138 опоры вверх по стволу скважины, которые сходятся на верхнем радиусе 130. Металлическое опорное кольцо 118 имеет исходную высоту Н, измеренную от верхнего радиуса 130 до нижней поверхности 124. Металлическое опорное кольцо 118 имеет внутреннюю поверхность 126 опоры вниз по стволу скважины и внутреннюю поверхность 128 опоры вверх по стволу скважины, которые сходятся на нижнем радиусе 120. Внутренняя поверхность 128 опоры вверх по стволу скважины имеет внутренний выступ 134 вверх по стволу скважины, который проходит внутрь по направлению к внутренней поверхности 126 опоры вниз по стволу скважины. Внутренняя поверхность 126 опоры вниз по стволу скважины имеет внутренний выступ 132 вниз по стволу скважины, который проходит внутрь по направлению к внутренней поверхности 128 опоры вверх по стволу скважины. Торцевое кольцо 62 посажено со скольжением на наружную поверхность 54 оправки и приводит в контакт металлическое опорное кольцо 118 с торцевой поверхностью 64. Радиальный зазор G измеряют между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины.[0059] In FIG. 10A is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a wellbore isolation device 800 comprising a sealing element 38, a metal back-up ring 118, and an end ring 62. The sealing element 38 is mounted on the outer surface 54 of a mandrel and abuts a shoulder 52 of the mandrel. A metal support ring 118 is slidably seated on the outer surface 54 of the mandrel 24 to bring the sealing element 38 into contact with the end surface 122. The metal support ring 118 has an outer support surface 136 down the wellbore and an outer support surface 138 up the wellbore that converge. at the upper radius 130. The metal support ring 118 has an initial height H measured from the upper radius 130 to the bottom surface 124. The metal support ring 118 has an inner downhole support surface 126 and an upwellbore inner support surface 128 that converge at lower radius 120. The inner uphole support surface 128 has an inner uphole projection 134 that extends inward toward the inner downhole support surface 126. The inner downhole support surface 126 has an inner downhole projection 132 that extends inward toward the inner uphole support surface 128. The end ring 62 is slidably seated on the outer surface 54 of the mandrel and brings the metal support ring 118 into contact with the end surface 64. The radial clearance G is measured between the outer diameter 53 of the mandrel and the inner surface 50 of the wellbore 6.
[0060] Далее со ссылкой на Фиг. 10В, уплотнительный элемент 38 может расширяться под действием усилия сжатия, прилагаемого установочным инструментом, адаптированным к устройству 800 для изолирования ствола скважины. Установочный инструмент создает осевое усилие сжатия F, которое может быть передано с помощью комплекта переходников (не показан) на торцевое кольцо 62. Осевое усилие F передается через торцевое кольцо 62 на металлическое опорное кольцо 118, уплотнительный элемент 38 и уступ 52 оправки. Осевое усилие сжимает уплотнительный элемент 38 между уступом 52 оправки и металлическим опорным кольцом 118, приводя его в уплотнительный контакт с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Осевое усилие сжимает металлическое опорное кольцо 118 между уплотнительным элементом 38 и торцевой поверхностью 64 на торцевом кольце 62 и расширяет металлическое опорное кольцо 118 в расширенное состояние с расширенной высотой Н'. Расширенную высоту Н' измеряют от верхнего радиуса 130' до наружной поверхности 54 оправки. Металлическое опорное кольцо 118 деформируется в осевом направлении таким образом, что внутренний выступ 132 вниз по стволу скважины входит в контакт с внутренним выступом 134 вверх по стволу скважины. Осевое отклонение металлического опорного кольца 118 может быть ограничено таким образом, что внутренняя поверхность 128 опоры вверх по стволу скважины может приближаться, но не контактировать с внутренней поверхностью 126 опоры вниз по стволу скважины. Торцевое кольцо 62 может фиксировать осевое усилие F с помощью блокирующего кольца (не показано), которое блокирует или фиксирует положение торцевого кольца 62 на оправке 24. Зацепление уплотнительных элементов 38' между внутренней поверхностью обсадной трубы, наружной поверхностью 54 оправки, уступом 52 оправки и расширенным металлическим опорным кольцом 60' под действием осевого усилия F может создавать высокое контактное напряжение. В результате уплотнительные элементы 38' могут обеспечивать уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Контактное напряжение внутри уплотнительного элемента 38' может привести к перемещению находящегося под напряжением материала 39 элемента в зазор G между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Расширенный уплотнительный элемент 38 изолирует верхнюю окружающую стволу скважины среду WA (давление и состав флюида) от окружающей скважину среды WB вниз по стволу скважины (давление и состав флюида).[0060] Next, with reference to FIG. 10B, the sealing element 38 can expand under the action of a compressive force applied by an installation tool adapted to the wellbore isolation device 800. The installation tool creates an axial compressive force F, which can be transferred using an adapter set (not shown) to the end ring 62. The axial force F is transmitted through the end ring 62 to the metal support ring 118, the sealing element 38 and the mandrel shoulder 52. The axial force compresses the sealing element 38 between the mandrel shoulder 52 and the metal support ring 118, bringing it into sealing contact with the inner surface 50 of the wellbore 6. The axial force compresses the metal support ring 118 between the sealing member 38 and the end surface 64 on the end ring 62 and expands the metal support ring 118 into an expanded state with an expanded height H'. The extended height H' is measured from the top radius 130' to the outer surface 54 of the mandrel. The metal support ring 118 is axially deformed such that the inner projection 132 down the wellbore comes into contact with the internal projection 134 up the wellbore. The axial deflection of the metal support ring 118 may be limited such that the inner support surface 128 up the wellbore can approach, but not contact, the inner support surface 126 down the wellbore. The end ring 62 can lock the axial force F using a locking ring (not shown) that locks or fixes the position of the end ring 62 on the mandrel 24. The engagement of the sealing elements 38' between the inner surface of the casing, the outer surface 54 of the mandrel, the mandrel shoulder 52 and the expanded metal support ring 60' under the influence of axial force F can create a high contact stress. As a result, the sealing elements 38' can provide sealing engagement with the wellbore 6. Contact stress within the sealing element 38' may cause the stressed material 39 of the element to move into the gap G between the outer diameter 53 of the mandrel and the inner surface 50 of the wellbore 6. The extended seal element 38 isolates the upper wellbore environment WA (fluid pressure and composition) from the downhole environment WB (fluid pressure and composition).
[0061] На Фиг. 11А представлен вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий вариант реализации устройства 900 для изолирования ствола скважины, содержащего уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 140 и торцевое кольцо 62. Уплотнительный элемент 38 установлен на наружную поверхность 54 оправки и упирается в уступ 52 оправки. Металлическое опорное кольцо 140 посажено со скольжением на наружную поверхность 54 оправки для приведения уплотнительного элемента 38 в контакт с торцевой поверхностью 152. Металлическое опорное кольцо 140 имеет наружную поверхность 166 опоры вниз по стволу скважины и наружную поверхность 168 опоры вверх по стволу скважины, которые сходятся на верхнем радиусе 160. Металлическое опорное кольцо 140 имеет исходную высоту Н, измеренную от верхнего радиуса 160 до нижней поверхности 154. Металлическое опорное кольцо 140 имеет внутреннюю поверхность 156 опоры вниз по стволу скважины и внутреннюю поверхность 158 опоры вверх по стволу скважины, которые сходятся на нижнем радиусе 150. Наружная поверхность 166 опоры вниз по стволу скважины может быть длиннее, чем наружная поверхность 168 опоры вверх по стволу скважины, угол между внутренней поверхностью 158 опоры вверх по стволу скважины и наружной поверхностью 54 оправки может быть больше, чем угол между внутренней поверхностью 156 опоры вниз по стволу скважины и наружной поверхностью 54 оправки. Разница по длине между опорой вверх по стволу скважины и опорой вниз по стволу скважины может обеспечить отклонение или деформацию более короткой опоры, опоры вверх по стволу скважины, перед более длинной опорой, которая представляет собой опору вниз по стволу скважины. Торцевое кольцо 62 посажено со скольжением на наружную поверхность 54 оправки и приводит в контакт металлическое опорное кольцо 118 с торцевой поверхностью 64. Радиальный зазор G измеряют между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины.[0061] In FIG. 11A is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a wellbore isolation device 900 comprising a sealing member 38, a metal back-up ring 140, and an end ring 62. The sealing member 38 is mounted on the outer surface 54 of a mandrel and abuts a shoulder 52 of the mandrel. A metal back-up ring 140 is slidably seated on an outer surface 54 of the mandrel to bring the sealing element 38 into contact with the end surface 152. The metal back-up ring 140 has an outer downhole support surface 166 and an outer uphole support surface 168 that converge at top radius 160. The metal support ring 140 has an initial height H measured from the top radius 160 to the bottom surface 154. The metal support ring 140 has an inner downhole support surface 156 and an upwellbore inner support surface 158 that converge at the bottom radius 150. The outer surface 166 of the downhole support may be longer than the outer surface 168 of the upwell support, and the angle between the inner surface 158 of the upwell support and the outer surface 54 of the mandrel may be greater than the angle between the inner surface 156 supports down the wellbore and the outer surface 54 of the mandrel. The difference in length between the uphole support and the downhole support can cause the shorter support, the uphole support, to deflect or deform before the longer support, which is the downhole support. The end ring 62 is slidably seated on the outer surface 54 of the mandrel and brings the metal support ring 118 into contact with the end surface 64. The radial clearance G is measured between the outer diameter 53 of the mandrel and the inner surface 50 of the wellbore 6.
[0062] Далее со ссылкой на Фиг. 11В, уплотнительный элемент 38 может расширяться под действием усилия сжатия, прилагаемого установочным инструментом, адаптированным к устройству 900 для изолирования ствола скважины. Установочный инструмент создает осевое усилие сжатия F, которое может быть передано с помощью комплекта переходников (не показан) на торцевое кольцо 62. Осевое усилие F передается через торцевое кольцо 62 на металлическое опорное кольцо 140, уплотнительный элемент 38 и уступ 52 оправки. Осевое усилие сжимает уплотнительный элемент 38 между уступом 52 оправки и металлическим опорным кольцом 140, приводя его в уплотнительный контакт с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Осевое усилие сжимает металлическое опорное кольцо 140 между уплотнительным элементом 38 и торцевой поверхностью 64 на торцевом кольце 62 и расширяет металлическое опорное кольцо 140 в расширенное состояние с расширенной высотой Н'. Расширенную высоту Н' измеряют от верхнего радиуса 160' до наружной поверхности 54 оправки. Металлическое опорное кольцо 140 деформируется в осевом направлении таким образом, что более короткая опора, наружная поверхность 168 опоры вверх по стволу скважины, сначала контактирует с уплотнительным элементом 38 перед более длинной опорой, наружная поверхность 166 опоры вниз по стволу скважины расширяет верхний радиус 160' в зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Более длинная опора металлического опорного кольца 140 может останавливать осевую деформацию и радиальное расширение опорного кольца, когда верхний радиус 160' контактирует со стволом 6 скважины, путем вклинивания наружной поверхности 166 опоры вниз по стволу скважины между внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины и наружной поверхностью 54 оправки. Торцевое кольцо 62 может фиксировать осевое усилие F с помощью блокирующего кольца (не показано), которое блокирует или фиксирует положение торцевого кольца 62 на оправке 24. Зацепление уплотнительных элементов 38 между внутренней поверхностью обсадной трубы, наружной поверхностью 54 оправки, уступом 52 оправки и расширенным металлическим опорным кольцом 140' под действием осевого усилия F может создавать высокое контактное напряжение. В результате уплотнительные элементы 38' могут обеспечивать уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Контактное напряжение внутри уплотнительного элемента 38' может привести к перемещению находящегося под напряжением материала 39 элемента в зазор G между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Расширенный уплотнительный элемент 38 изолирует верхнюю окружающую стволу скважины среду WA (давление и состав флюида) от окружающей скважину среды WB вниз по стволу скважины (давление и состав флюида).[0062] Next, with reference to FIG. 11B, the sealing element 38 can expand under the action of a compressive force applied by an installation tool adapted to the wellbore isolation device 900. The installation tool creates an axial compressive force F, which can be transferred using an adapter set (not shown) to the end ring 62. The axial force F is transmitted through the end ring 62 to the metal support ring 140, the sealing element 38 and the mandrel shoulder 52. The axial force compresses the sealing element 38 between the mandrel shoulder 52 and the metal support ring 140, bringing it into sealing contact with the inner surface 50 of the wellbore 6. The axial force compresses the metal support ring 140 between the sealing member 38 and the end surface 64 on the end ring 62 and expands the metal support ring 140 into an expanded state with an expanded height H'. The extended height H' is measured from the top radius 160' to the outer surface 54 of the mandrel. The metal support ring 140 deforms axially such that the shorter support, outer support surface 168 up the wellbore, first contacts the sealing element 38 before the longer support, outer support surface 166 down the wellbore expands the upper radius 160' in engagement with the inner surface 50 of the wellbore 6. The longer support of the metal support ring 140 can stop axial deformation and radial expansion of the support ring when the upper radius 160' contacts the wellbore 6 by wedging the outer support surface 166 down the wellbore between the inner surface 50 of the wellbore 6 and the outer surface 54 of the mandrel. . The end ring 62 can lock the axial force F using a locking ring (not shown) that locks or fixes the position of the end ring 62 on the mandrel 24. The engagement of the sealing elements 38 between the inner surface of the casing, the outer surface 54 of the mandrel, the mandrel shoulder 52 and the expanded metal the support ring 140' under the action of the axial force F can create a high contact stress. As a result, the sealing elements 38' can provide sealing engagement with the wellbore 6. Contact stress within the sealing element 38' may cause the stressed material 39 of the element to move into the gap G between the outer diameter 53 of the mandrel and the inner surface 50 of the wellbore 6. The extended seal element 38 isolates the upper wellbore environment WA (fluid pressure and composition) from the downhole environment WB (fluid pressure and composition).
[0063] Далее со ссылкой на Фиг. 12, описан альтернативный вариант реализации металлического опорного кольца 180. Опора вверх по стволу скважины и опора вниз по стволу скважины металлического опорного кольца 180 могут быть изготовлены отдельно и соединены друг с другом на верхнем радиусе 210 с помощью механического соединения, операции сварки, химического связующего или аналогичных способов соединения для образования поперечного сечения в общем перевернутой U-образной формы или перевернутой V-образной формы. Механическое соединение относится к любому способу, резьбам или крепежным элементам для присоединения или прикрепления опоры вверх по стволу скважины к опоре вниз по стволу скважины. Процедура сварки в общем относится к соединению опоры вверх по стволу скважины и опоры вниз по стволу скважины с помощью электрода, который подает поток материала в ответ на электрический ток, подаваемый через части. Химическое связующее в общем относится к любому способу склеивания вместе опоры вверх по стволу скважины и опоры вниз по стволу скважины. Опора вверх по стволу скважины и опора вниз по стволу скважины могут иметь форму усеченного конуса с прямыми краями. В одном варианте реализации опора вверх по стволу скважины и опора вниз по стволу скважины могут иметь криволинейные стороны. В одном варианте реализации угол А, образованный между каждой наружной поверхностью и наружной поверхностью 54 оправки, может составлять в общем от 15 до 45 градусов. Металлическое опорное кольцо 180 имеет наружную поверхность 206 опоры вниз по стволу скважины и наружную поверхность 208 опоры вверх по стволу скважины, которые сходятся там, где приварены или сцеплены обе части, на верхнем радиусе 210. Металлическое опорное кольцо 200 имеет исходную высоту Н, измеренную от верхнего радиуса 210 до нижней поверхности 194. Металлическое опорное кольцо 180 имеет внутреннюю поверхность 196 опоры вниз по стволу скважины и внутреннюю поверхность 198 опоры вверх по стволу скважины, которые сходятся на нижнем радиусе 190. Нижняя поверхность 194 имеет посадку со скольжением, посадку, которая обеспечивает перемещение, с наружной поверхностью 54 оправки. Каждая опора металлического опорного кольца может быть подвергнута механической обработке, прессованию, спеканию, ковке, формованию или изготовлению с использованием процесса аддитивного производства. Металлическое опорное кольцо 180 имеет торцевую поверхность 192, которая в общем является плоской и вертикальной, и нижнюю поверхность 194, которая в общем параллельна наружной поверхности 54 оправки. Металлическое опорное кольцо 180 может иметь посадку с зазором, которая входит в зацепление со скольжением с наружной поверхностью 54 оправки. Металлическое опорное кольцо 180 может иметь наружную поверхность 208 опоры вверх по стволу скважины и наружную поверхность 206 опоры вниз по стволу скважины, которые имеют в общем одинаковую длину. Один вариант реализации металлического опорного кольца 180 может иметь одну сторону длиннее другой. Вариант реализации металлического опорного кольца 180 может иметь покрытие из гравия на всей или части наружной поверхности.[0063] Next, with reference to FIG. 12, an alternative embodiment of the metal support ring 180 is described. The uphole support and the downhole support of the metal support ring 180 can be manufactured separately and connected to each other at the upper radius 210 by a mechanical connection, a welding operation, a chemical binder, or similar joining methods to form a cross-section that is generally inverted U-shaped or inverted V-shaped. Mechanical connection refers to any method, threads or fasteners for connecting or attaching a support up the wellbore to a support down the wellbore. The welding procedure generally refers to the joining of a support up a wellbore and a support down a wellbore using an electrode that provides a flow of material in response to an electrical current applied through the parts. Chemical bonding generally refers to any method of bonding together a support up the wellbore and a support down the wellbore. The support up the wellbore and the support down the wellbore may be shaped like a truncated cone with straight edges. In one embodiment, the support up the wellbore and the support down the wellbore may have curved sides. In one embodiment, the angle A formed between each outer surface and the outer surface 54 of the mandrel may be generally between 15 and 45 degrees. The metal support ring 180 has a downhole outer support surface 206 and an upwellbore outer support surface 208 that converge where both parts are welded or interlocked at an upper radius 210. The metal support ring 200 has an initial height H measured from an upper radius 210 to a lower surface 194. The metal support ring 180 has an inner downhole support surface 196 and an uphole inner support surface 198 that converge at a lower radius 190. The lower surface 194 has a sliding fit, a fit that provides movement, with outer surface 54 mandrels. Each metal support ring support can be machined, extruded, sintered, forged, molded, or manufactured using an additive manufacturing process. The metal support ring 180 has an end surface 192 that is generally flat and vertical and a bottom surface 194 that is generally parallel to the outer surface 54 of the mandrel. The metal back-up ring 180 may have a clearance fit that is slidably engaged with the outer surface 54 of the mandrel. The metal support ring 180 may have an outer uphole support surface 208 and an outer downhole support surface 206 that are generally the same length. One embodiment of the metal support ring 180 may have one side longer than the other. An embodiment of the metal support ring 180 may have a gravel coating on all or part of the outer surface.
[0064] Снова со ссылкой на Фиг. 1, с дальнейшей ссылкой на другие фигуры, рассматриваемые в данном документе, устройство 16 для изолирования ствола скважины может транспортироваться в скважину на каротажном кабеле, гибкой насосно-компрессорной трубе, насосно-компрессорной трубе или бурильной трубе для операций по заканчиванию или интенсификации притока. Устройство 16 для изолирования ствола скважины может быть прикреплено к установочному инструменту или может иметь встроенное в него средство для приведения в действие. Устройство 16 для изолирования ствола скважины устанавливают внутри ствола 6 скважины для изолирования окружающей скважину среды вверх по стволу скважины от окружающей скважину среды вниз по стволу скважины. В некоторых случаях устройство 16 для изолирования ствола скважины представляет собой пакер с центральным проточным каналом 28. В других случаях устройство 16 для изолирования ствола скважины представляет собой мостовую пробку с заблокированным центральным проточным каналом 28. В других случаях устройство 16 для изолирования ствола скважины представляет собой пробку для ГРП с клапаном в центральном проточном канале 28, который пропускает поток с одного направления, но блокирует поток с противоположного направления.[0064] Again with reference to FIG. 1, with further reference to other figures discussed herein, the wellbore isolation device 16 may be transported into the well by wireline, coiled tubing, tubing, or drill pipe for completion or stimulation operations. The wellbore isolation device 16 may be attached to the installation tool or may have actuation means built into it. A wellbore isolation device 16 is mounted within the wellbore 6 to isolate the wellbore environment up the wellbore from the wellbore environment down the wellbore. In some cases, the wellbore isolation device 16 is a packer with a central flow channel 28. In other cases, the wellbore isolation device 16 is a bridge plug with a blocked central flow channel 28. In other cases, the wellbore isolation device 16 is a plug for hydraulic fracturing with a valve in the central flow channel 28, which allows flow from one direction, but blocks flow from the opposite direction.
[0065] Устройство 16 для изолирования ствола скважины может иметь одно или более металлических опорных колец 60, которые радиально расширяются для поддержки уплотнительного элемента 38, которые радиально расширяются для герметизации внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины. Устройство 16 для изолирования ствола скважины может приводиться в действие усилием сжатия, прилагаемым установочным инструментом или встроенным в него установочным механизмом. Когда устройство 16 для изолирования ствола скважины расположено в местоположении в непосредственной близости от представляющей интерес зоны, к устройству 16 для изолирования ствола скважины, встроенному в него установочному инструменту или установочному механизму прикладывается усилие сжатия.[0065] The wellbore isolation device 16 may have one or more metal support rings 60 that radially expand to support the sealing element 38, which radially expand to seal the inner surface 50 of the wellbore 6. The wellbore isolation device 16 may be actuated by a compression force applied by a setting tool or a setting mechanism incorporated therein. When the wellbore isolation device 16 is located at a location in close proximity to the area of interest, a compressive force is applied to the wellbore isolation device 16, the installation tool or installation mechanism incorporated therein.
[0066] В варианте реализации, показанном с устройством 300 для изолирования ствола скважины, осевое усилие сжатия F перемещает нижний шлипс 34В на коническую поверхность 37В нижнего отклоняющего клина 36В шлипса и в радиальное зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины для закрепления в стволе 6 скважины. Осевое усилие сжатия F сжимает уплотнительный элемент 38 и металлическое опорное кольцо 60 между нижним отклоняющим клином 36В шлипса и уступом 52 оправки для радиального расширения уплотнительного элемента 38 и металлического опорного кольца 60 для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Металлическое опорное кольцо 60 деформируется в осевом направлении, причем внутренняя поверхность 66 опоры вниз по стволу скважины перемещается в непосредственной близости от внутренней поверхности 68 опоры вверх по стволу скважины, когда верхний радиус 67 радиально расширяется от исходной высоты Н до расширенной высоты Н'. Расширенное металлическое опорное кольцо 60' поддерживает расширенный уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за расширенное металлическое опорное кольцо 60'. Металлическое опорное кольцо 60 может контактировать с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины без контактного напряжения или с уровнем напряжения, достаточным для обеспечения уплотнительного зацепления со стволом 6 скважины. В первом варианте реализации нижние шлипсы 34В закрепляют устройство 16 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины, уплотняющие элементы 38 герметизируют устройство 16 для изолирования ствола скважины со стволом 6 скважины, а металлическое опорное кольцо 60 поддерживает уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за металлическое опорное кольцо 60. Устройство 16 для изолирования ствола скважины изолирует окружающую ствол скважины среду с одного направления; то есть со стороны вверх по стволу скважины к стороне вниз по стволу скважины, но не со стороны вниз по стволу скважины к стороне вверх по стволу скважины.[0066] In the embodiment shown with the wellbore isolation device 300, the axial compression force F moves the lower slip 34B onto the conical surface 37B of the lower slip deflector 36B and into radial engagement with the inner surface 50 of the wellbore 6 for securing in the wellbore 6 . The axial compression force F compresses the sealing element 38 and the metal support ring 60 between the lower slip deflector 36B and the mandrel shoulder 52 to radially expand the sealing element 38 and the metal support ring 60 to contact the inner surface 50 of the wellbore 6. The metal support ring 60 deforms axially, with the inner support surface 66 downhole moving in close proximity to the inner support surface 68 up the wellbore as the upper radius 67 radially expands from the original height H to the expanded height H'. The expanded metal back-up ring 60' supports the expanded sealing element 38 to prevent the sealing element material from moving past the expanded metal back-up ring 60'. The metal support ring 60 can contact the inner surface 50 of the wellbore 6 without contact stress or with a stress level sufficient to provide sealing engagement with the wellbore 6. In the first embodiment, lower clips 34B secure the wellbore isolation device 16 to the wellbore 6, sealing elements 38 seal the wellbore isolation device 16 to the wellbore 6, and a metal support ring 60 supports the sealing element 38 to prevent the sealing element material from moving past the wellbore. a metal support ring 60. The wellbore isolation device 16 isolates the environment surrounding the wellbore from one direction; that is, from the uphole side to the downhole side, but not from the downhole side to the uphole side.
[0067] В другом варианте реализации, показанном с устройством 400 для изолирования ствола скважины, осевое усилие сжатия F перемещает уплотнительный элемент 38 и металлическое опорное кольцо 60 между торцевым кольцом 62 и уступом 52 оправки для радиального расширения уплотнительного элемента 38 и металлического опорного кольца 60 для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Металлическое опорное кольцо 60 деформируется в осевом направлении, причем внутренняя поверхность 66 опоры вниз по стволу скважины перемещается в непосредственной близости от внутренней поверхности 68 опоры вверх по стволу скважины, когда верхний радиус 67 радиально расширяется от исходной высоты Н до расширенной высоты Н'. Расширенное металлическое опорное кольцо 60' поддерживает расширенный уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за расширенное металлическое опорное кольцо 60'. В альтернативном варианте реализации металлическое опорное кольцо 60 может иметь покрытие с абразивным гравием 92, нанесенное на всю наружную поверхность или ее часть. Металлическое опорное кольцо 60 может контактировать с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины без контактного напряжения или с уровнем напряжения, достаточным для обеспечения уплотнительного зацепления со стволом 6 скважины, или с уровнем напряжения, достаточным для захвата абразивного гравия между расширенным металлическим опорным кольцом 60 и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины для закрепления устройства 400 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины. Устройство 200 для изолирования ствола скважины изолирует окружающую ствол скважины среду с одного направления; то есть со стороны вверх по стволу скважины к стороне вниз по стволу скважины, но не со стороны вниз по стволу скважины к стороне вверх по стволу скважины.[0067] In another embodiment, shown with wellbore isolation device 400, an axial compression force F moves sealing element 38 and metal back-up ring 60 between end ring 62 and mandrel shoulder 52 to radially expand sealing element 38 and metal back-up ring 60 to contact with the inner surface 50 of the wellbore 6. The metal support ring 60 deforms axially, with the inner support surface 66 downhole moving in close proximity to the inner support surface 68 up the wellbore as the upper radius 67 radially expands from the original height H to the expanded height H'. The expanded metal back-up ring 60' supports the expanded sealing element 38 to prevent the sealing element material from moving past the expanded metal back-up ring 60'. In an alternative embodiment, the metal back-up ring 60 may have an abrasive gravel coating 92 applied to all or part of the outer surface. The metal back-up ring 60 may contact the inner surface 50 of the wellbore 6 without contact stress, or with a stress level sufficient to provide sealing engagement with the wellbore 6, or with a stress level sufficient to trap abrasive gravel between the expanded metal back-up ring 60 and the inner surface. 50 of the wellbore 6 for securing the wellbore isolation device 400 in the wellbore 6. The wellbore isolation device 200 isolates the environment surrounding the wellbore from one direction; that is, from the uphole side to the downhole side, but not from the downhole side to the uphole side.
[0068] В другом варианте реализации, показанном с устройством 500 для изолирования ствола скважины, осевое усилие сжатия F перемещает нижний шлипс 34В на коническую поверхность 37В нижнего отклоняющего клина 36В шлипса и в радиальное зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины для закрепления устройства 300 для изолирования ствола скважины в стволе скважины. Осевое усилие сжатия F сжимает уплотнительный элемент 38 между металлическим опорным кольцом 60А и металлическим опорным кольцом 60В для радиального расширения уплотнительного элемента 38 и металлического опорного кольца 60А и металлического опорного кольца 60В для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины путем передачи осевого усилия F через нижний отклоняющий клин 36В шлипса. Верхний шлипс 34А перемещается на коническую поверхность 37А верхнего отклоняющего клина 36А шлипса и в радиальное зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины, когда осевое усилие F сжимает верхний шлипс 34А между уступом 52 оправки и металлическим опорным кольцом 60А. Металлические опорные кольца 60А и 60В деформируются в осевом направлении, причем внутренняя поверхность 66 опоры вниз по стволу скважины перемещается в непосредственной близости от внутренней поверхности 68 опоры вверх по стволу скважины, когда верхний радиус 67 радиально расширяется от исходной высоты Н до расширенной высоты Н'. Расширенные металлические опорные кольца 60А' и 60В' поддерживают расширенный уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за расширенное металлическое опорное кольцо 60А' и 60В'. Металлическое опорное кольцо 60А' и 60В' может контактировать с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины без контактного напряжения или с уровнем напряжения, достаточным для обеспечения уплотнительного зацепления со стволом 6 скважины. В одном варианте реализации верхние шлипсы 34А и нижние шлипсы 34В закрепляют устройство 16 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины, уплотнительные элементы 38 герметизируют устройство 16 для изолирования ствола скважины со стволом 6 скважины, а металлические опорные кольца 60А и 60В поддерживают уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за металлические опорные кольца 60А и 60В. Устройство 16 для изолирования ствола скважины изолирует окружающую ствол скважины среду с обоих направлений; то есть со стороны вверх по стволу скважины к стороне вниз по стволу скважины и со стороны вниз по стволу скважины к стороне вверх по стволу скважины.[0068] In another embodiment, shown with the wellbore isolation device 500, the axial compression force F moves the lower slip 34B onto the conical surface 37B of the lower slip deflector 36B and into radial engagement with the inner surface 50 of the wellbore 6 to secure the device 300 for isolating the wellbore in the wellbore. The axial compression force F compresses the sealing element 38 between the metal support ring 60A and the metal support ring 60B to radially expand the sealing element 38 and the metal support ring 60A and the metal support ring 60B to contact the inner surface 50 of the wellbore 6 by transmitting an axial force F through the lower slip deflector 36V. The upper slip 34A moves onto the conical surface 37A of the upper slip deflector 36A and into radial engagement with the inner surface 50 of the wellbore 6 when an axial force F compresses the upper slip 34A between the mandrel shoulder 52 and the metal support ring 60A. The metal support rings 60A and 60B deform axially, with the inner support surface 66 moving downhole in close proximity to the inner support surface 68 up the wellbore as the upper radius 67 radially expands from the original height H to the expanded height H'. The expanded metal back-up rings 60A' and 60B' support the expanded sealing element 38 to prevent the sealing element material from moving past the expanded metal back-up ring 60A' and 60B'. The metal support ring 60A' and 60B' may contact the inner surface 50 of the wellbore 6 without contact stress or at a stress level sufficient to provide sealing engagement with the wellbore 6. In one embodiment, upper clips 34A and lower clips 34B secure the wellbore isolation device 16 to the wellbore 6, sealing elements 38 seal the wellbore isolation device 16 to the wellbore 6, and metal support rings 60A and 60B support the sealing element 38 to preventing the sealing element material from moving past the metal support rings 60A and 60B. The wellbore isolation device 16 isolates the environment surrounding the wellbore from both directions; that is, from the uphole side to the downhole side and from the downhole side to the uphole side.
[0069] В другом варианте реализации, показанном с устройством 600 для изолирования ствола скважины, осевое усилие сжатия F сжимает уплотнительный элемент 38 между металлическим опорным кольцом 60А и металлическим опорным кольцом 60В для радиального расширения уплотнительного элемента 38 и металлического опорного кольца 60А и металлического опорного кольца 60В для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Осевое усилие F передается от торцевого кольца 62 на металлическое опорное кольцо 60 В, на уплотнительный элемент 38, на металлическое опорное кольцо 60А и на уступ 52 оправки. Металлические опорные кольца 60А и 60В деформируются в осевом направлении, причем внутренняя поверхность 66 опоры вниз по стволу скважины перемещается в непосредственной близости от внутренней поверхности 68 опоры вверх по стволу скважины, когда верхний радиус 67 радиально расширяется от исходной высоты Н до расширенной высоты Н'. Расширенные металлические опорные кольца 60А' и 60В' поддерживают расширенный уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за расширенное металлическое опорное кольцо 60А' и 60В'. Металлическое опорное кольцо 60А' и 60В' может контактировать с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины без контактного напряжения, с уровнем напряжения, достаточным для обеспечения уплотнительного зацепления со стволом 6 скважины. В альтернативном варианте металлическое опорное кольцо 60 может иметь абразивное гравийное покрытие 92, нанесенное на всю наружную поверхность или ее часть. Металлическое опорное кольцо 60 может контактировать с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины с уровнем контактного напряжения, достаточным для улавливания абразивного гравия между расширенным металлическим опорным кольцом 60 и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины для закрепления устройства 400 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины. В одном варианте реализации металлические опорные кольца 60А и 60В закрепляют устройство 16 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины, уплотнительные элементы 38 герметизируют устройство 16 для изолирования ствола скважины со стволом 6 скважины, а металлические опорные кольца 60А и 60В поддерживают уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за металлические опорные кольца 60А и 60В. Устройство 16 для изолирования ствола скважины изолирует окружающую ствол скважины среду с обоих направлений; то есть со стороны вверх по стволу скважины к стороне вниз по стволу скважины и со стороны вниз по стволу скважины к стороне вверх по стволу скважины.[0069] In another embodiment, shown with a wellbore isolation device 600, an axial compression force F compresses the sealing element 38 between the metal back-up ring 60A and the metal back-up ring 60B to radially expand the sealing element 38 and the metal back-up ring 60A and the metal back-up ring 60V for contact with the inner surface 50 of the wellbore 6. The axial force F is transmitted from the end ring 62 to the metal support ring 60B, to the sealing element 38, to the metal support ring 60A and to the mandrel shoulder 52. The metal support rings 60A and 60B deform axially, with the inner support surface 66 moving downhole in close proximity to the inner support surface 68 up the wellbore as the upper radius 67 radially expands from the original height H to the expanded height H'. The expanded metal back-up rings 60A' and 60B' support the expanded sealing element 38 to prevent the sealing element material from moving past the expanded metal back-up ring 60A' and 60B'. The metal support ring 60A' and 60B' can contact the inner surface 50 of the wellbore 6 without contact stress, with a voltage level sufficient to provide sealing engagement with the wellbore 6. Alternatively, the metal backing ring 60 may have an abrasive gravel coating 92 applied to all or part of the outer surface. The metal support ring 60 may contact the inner surface 50 of the wellbore 6 with a contact stress level sufficient to trap abrasive gravel between the expanded metal support ring 60 and the inner surface 50 of the wellbore 6 to secure the wellbore isolation device 400 in the wellbore 6. In one embodiment, metal support rings 60A and 60B secure the wellbore isolation device 16 to the wellbore 6, sealing elements 38 seal the wellbore isolation device 16 to the wellbore 6, and metal backup rings 60A and 60B support the sealing element 38 to prevent movement of the material of the sealing element behind the metal support rings 60A and 60B. The wellbore isolation device 16 isolates the environment surrounding the wellbore from both directions; that is, from the uphole side to the downhole side and from the downhole side to the uphole side.
[0070] В другом варианте реализации, показанном с устройством 700 для изолирования ствола скважины, осевое усилие сжатия F перемещает уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 144 и металлическое опорное кольцо 146 между торцевым кольцом 62 и уступом 52 оправки для радиального расширения уплотнительного элемента 38, металлического опорного кольца 144 и металлического опорного кольца 146 для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Металлическое опорное кольцо 144 и 146 деформируется в осевом направлении, причем внутренняя поверхность опоры вниз по стволу скважины перемещается в непосредственной близости от внутренней поверхности опоры вверх по стволу скважины, когда верхний радиус радиально расширяется от исходной высоты Н до расширенной высоты Н'. Расширенное металлическое опорное кольцо 144' поддерживает расширенный уплотнительный элемент 38' для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за расширенное металлическое опорное кольцо 144'. В альтернативном варианте реализации одно или оба металлических опорных кольца 144 и 146 могут иметь покрытие с абразивным гравием, нанесенное на всю наружную поверхность или ее часть. Металлическое опорное кольцо 144' и 146' может контактировать с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины без контактного напряжения или с уровнем напряжения, достаточным для обеспечения уплотнительного зацепления со стволом 6 скважины, или с уровнем напряжения, достаточным для захвата абразивного гравия между расширенным металлическим опорным кольцом 144, 146 и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины для закрепления устройства 700 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины. Устройство 700 для изолирования ствола скважины изолирует окружающую ствол скважины среду с одного направления; то есть со стороны вверх по стволу скважины к стороне вниз по стволу скважины, но не со стороны вниз по стволу скважины к стороне вверх по стволу скважины.[0070] In another embodiment, shown with wellbore isolation device 700, an axial compression force F moves sealing element 38, metal back-up ring 144, and metal back-up ring 146 between end ring 62 and mandrel shoulder 52 to radially expand sealing element 38. a metal support ring 144 and a metal support ring 146 for contacting the inner surface 50 of the wellbore 6. The metal support ring 144 and 146 deforms in the axial direction, with the inner surface of the support down the wellbore moving in close proximity to the inner surface of the support up the wellbore as the upper radius radially expands from the original height H to the expanded height H'. The expanded metal back-up ring 144' supports the expanded sealing element 38' to prevent the sealing element material from moving past the expanded metal back-up ring 144'. In an alternative embodiment, one or both of the metal back-up rings 144 and 146 may have an abrasive gravel coating applied to all or a portion of the outer surface. The metal support ring 144' and 146' may contact the inner surface 50 of the wellbore 6 without contact stress or at a stress level sufficient to provide sealing engagement with the wellbore 6, or at a stress level sufficient to trap abrasive gravel between the expanded metal support ring 144, 146 and the inner surface 50 of the wellbore 6 for securing the wellbore isolation device 700 in the wellbore 6. The wellbore isolation device 700 isolates the environment surrounding the wellbore from one direction; that is, from the uphole side to the downhole side, but not from the downhole side to the uphole side.
[0071] В другом варианте реализации осевое усилие сжатия F перемещает уплотнительный элемент 38 и металлическое опорное кольцо 118 между торцевым кольцом 62 и уступом 52 оправки для радиального расширения уплотнительного элемента 38 и металлического опорного кольца 118 для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Металлическое опорное кольцо 118 деформируется в осевом направлении до тех пор, пока внутренний выступ 134 вверх по стволу скважины не придет в контакт с внутренним выступом 132 вниз по стволу скважины. Внутренняя поверхность 128 опоры вверх по стволу скважины может приближаться, но не контактировать с внутренней поверхностью 126 опоры вниз по стволу скважины, когда верхний радиус 130 радиально расширяется от исходной высоты Н до расширенной высоты Н'. Расширенное металлическое опорное кольцо 118' поддерживает расширенный уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за расширенное металлическое опорное кольцо 60'. В альтернативном варианте реализации металлическое опорное кольцо 118 может иметь покрытие с абразивным гравием 92, нанесенное на всю наружную поверхность или ее часть. Металлическое опорное кольцо 118 может контактировать с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины без контактного напряжения или с уровнем напряжения, достаточным для обеспечения уплотнительного зацепления со стволом 6 скважины, или с уровнем напряжения, достаточным для захвата абразивного гравия между расширенным металлическим опорным кольцом 118 и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины для закрепления устройства 400 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины. Устройство 800 для изолирования ствола скважины изолирует окружающую ствол скважины среду с одного направления; то есть со стороны вверх по стволу скважины к стороне вниз по стволу скважины, но не со стороны вниз по стволу скважины к стороне вверх по стволу скважины.[0071] In another embodiment, the axial compression force F moves the sealing element 38 and the metal support ring 118 between the end ring 62 and the mandrel shoulder 52 to radially expand the sealing element 38 and the metal support ring 118 into contact with the inner surface 50 of the wellbore 6. The metal support ring 118 is deformed axially until the internal projection 134 up the wellbore comes into contact with the internal projection 132 down the wellbore. The uphole inner support surface 128 may approach, but not contact, the downhole inner support surface 126 as the upper radius 130 radially expands from the original height H to the expanded height H'. The expanded metal back-up ring 118' supports the expanded sealing element 38 to prevent the sealing element material from moving past the expanded metal back-up ring 60'. In an alternative embodiment, the metal back-up ring 118 may have an abrasive gravel coating 92 applied to all or a portion of the outer surface. The metal back-up ring 118 may contact the inner surface 50 of the wellbore 6 without contact stress, or with a stress level sufficient to provide sealing engagement with the wellbore 6, or with a stress level sufficient to trap abrasive gravel between the expanded metal back-up ring 118 and the inner surface. 50 of the wellbore 6 for securing the wellbore isolation device 400 in the wellbore 6. The wellbore isolation device 800 isolates the environment surrounding the wellbore from one direction; that is, from the uphole side to the downhole side, but not from the downhole side to the uphole side.
[0072] В другом варианте реализации осевое усилие сжатия F перемещает уплотнительный элемент 38 и металлическое опорное кольцо 140 между торцевым кольцом 62 и уступом 52 оправки для радиального расширения уплотнительного элемента 38 и металлического опорного кольца 140 для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Металлическое опорное кольцо 140 деформируется в осевом направлении, причем внутренняя поверхность 158 опоры вверх по стволу скважины приближается к внутренней поверхности 156 опоры вниз по стволу скважины до тех пор, пока верхний радиус 160 не придет в контакт с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины, а наружная поверхность 166 опоры вниз по стволу скважины не заклинится между внутренней поверхностью 50 и наружной поверхностью 54 оправки. По мере приближения наружной поверхности 166 опоры вниз по стволу скважины к внутренней поверхности 50 ствола скважины верхний радиус 160 радиально расширяется от исходной высоты Н до расширенной высоты Н'. Расширенное металлическое опорное кольцо 118' поддерживает расширенный уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за расширенное металлическое опорное кольцо 60'. В альтернативном варианте реализации металлическое опорное кольцо 140 может иметь абразивное гравийное покрытие 92, нанесенное на всю наружную поверхность или ее часть. Металлическое опорное кольцо 140 может контактировать с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины без контактного напряжения или с уровнем напряжения, достаточным для обеспечения уплотнительного зацепления со стволом 6 скважины, или с уровнем напряжения, достаточным для захвата абразивного гравия между расширенным металлическим опорным кольцом 140 и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины для закрепления устройства 900 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины. Устройство 900 для изолирования ствола скважины изолирует окружающую ствол скважины среду с одного направления; то есть со стороны вверх по стволу скважины к стороне вниз по стволу скважины, но не со стороны вниз по стволу скважины к стороне вверх по стволу скважины.[0072] In another embodiment, the axial compression force F moves the sealing element 38 and the metal support ring 140 between the end ring 62 and the mandrel shoulder 52 to radially expand the sealing element 38 and the metal support ring 140 into contact with the inner surface 50 of the wellbore 6. The metal support ring 140 deforms axially with the inner support surface 158 up the wellbore approaching the inner support surface 156 down the wellbore until the upper radius 160 comes into contact with the inner surface 50 of the wellbore 6 and the outer the support surface 166 down the wellbore will not become wedged between the inner surface 50 and the outer surface 54 of the mandrel. As the outer support surface 166 moves down the wellbore toward the inner wellbore surface 50, the upper radius 160 expands radially from the original height H to the expanded height H'. The expanded metal back-up ring 118' supports the expanded sealing element 38 to prevent the sealing element material from moving past the expanded metal back-up ring 60'. In an alternative embodiment, the metal back-up ring 140 may have an abrasive gravel coating 92 applied to all or part of the outer surface. The metal back-up ring 140 may contact the inner surface 50 of the wellbore 6 without contact stress, or with a stress level sufficient to provide sealing engagement with the wellbore 6, or with a stress level sufficient to trap abrasive gravel between the expanded metal back-up ring 140 and the inner surface. 50 of the wellbore 6 for securing the wellbore isolation device 900 in the wellbore 6. The wellbore isolation device 900 isolates the environment surrounding the wellbore from one direction; that is, from the uphole side to the downhole side, but not from the downhole side to the uphole side.
[0073] После описания различных систем и способов в данном документе некоторые варианты реализации могут включать в себя следующее, но не ограничиваются этим:[0073] Having described various systems and methods herein, some embodiments may include, but are not limited to, the following:
[0074] В первом варианте реализации устройство для изолирования ствола скважины, содержащее: оправку 24, имеющую цилиндрическую основную часть с наружной поверхностью 54 оправки и центральным проточным каналом 28; уплотнительный элемент 38, расположенный вокруг оправки 24 и выполненную с возможностью радиального расширения от первого диаметра обкатки до введения в уплотнительное зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины; металлическое опорное кольцо 60, расположенное на оправке 24, контактирующее с одной стороной уплотнительных элементов 38 с исходной высотой Н и выполненное с возможностью радиального расширения, и выполненное с возможностью осевой деформации для примыкания к внутренней поверхности 50 ствола 14 скважины; причем металлическое опорное кольцо 60 имеет вогнутое поперечное сечение вокруг оправки 24 с опорой вверх по стволу скважины и опорой вниз по стволу скважины; и причем приложенное усилие сжатия расширяет уплотнительные элементы 38 для введения в уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины, а металлическое опорное кольцо 60 радиально расширяется при осевом деформировании до примыкания внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины без контактного давления.[0074] In a first embodiment, a wellbore isolation device comprising: a mandrel 24 having a cylindrical main body with an outer mandrel surface 54 and a central flow channel 28; a sealing element 38 located around the mandrel 24 and configured to expand radially from the first rolling diameter before being brought into sealing engagement with the inner surface 50 of the wellbore 6; a metal support ring 60 located on the mandrel 24, in contact with one side of the sealing elements 38 with an initial height H and configured to expand radially, and configured to deform axially to abut the inner surface 50 of the wellbore 14; wherein the metal support ring 60 has a concave cross-section around the mandrel 24 with support up the wellbore and support down the wellbore; and wherein the applied compressive force expands the sealing elements 38 into sealing engagement with the wellbore 6, and the metal support ring 60 radially expands under axial deformation to abut the inner surface 50 of the wellbore 6 without contact pressure.
[0075] Второй вариант реализации может включать в себя выполненное с возможностью извлечения устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что выполненное с возможностью извлечения устройство для изолирования ствола скважины представляет собой устройство, выбранное из группы, содержащей пробку для гидроразрыва пласта (ГРП), пакер-пробку, пакер для обсаженного ствола скважины, пакер для необсаженного ствола скважины, цементную пробку и любую их комбинацию.[0075] The second embodiment may include a retrievable wellbore isolation device of the first embodiment, wherein the removable wellbore isolation device is a device selected from the group consisting of a fracturing plug ( hydraulic fracturing), plug packer, cased hole packer, open hole packer, cement plug and any combination thereof.
[0076] Третий вариант реализации, может включать в себя выполненное с возможностью извлечения устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что металлическое опорное кольцо 60 радиально расширяется от исходной высоты Н до увеличенной высоты Н', которая равна 80% расстояния от исходной высоты Н до внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины.[0076] The third embodiment may include a retrievable wellbore isolation device of the first embodiment, characterized in that the metal support ring 60 radially expands from the original height H to an increased height H', which is equal to 80% of the distance from initial height H to the inner surface 50 of the 6th wellbore.
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОПИСАНИЕADDITIONAL DESCRIPTION
[0077] Ниже приведены неограничивающие конкретные аспекты в соответствии с данным изобретением:[0077] The following are non-limiting specific aspects in accordance with this invention:
[0078] Первый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины, содержащее: оправку 24, имеющую цилиндрическую основную часть с наружной поверхностью 54 и центральным проточным каналом 28, систему 38 уплотнительных элементов, расположенную вокруг оправки 24 и выполненную с возможностью радиального расширения от первого диаметра обкатки до введения в уплотнительное зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины, металлическое опорное кольцо 60, расположенное на оправке 24, контактирующее с одной стороной системы 38 уплотнительных элементов с исходной высотой Н и выполненное с возможностью радиального расширения, и выполненное с возможностью осевой деформации для примыкания к внутренней поверхности 50 ствола бскважины, причем металлическое опорное кольцо 60 имеет вогнутое поперечное сечение вокруг оправки 24 с опорой вверх по стволу скважины и опорой вниз по стволу скважины, причем система 38 уплотнительных элементов выполнена с возможностью радиального расширения в уплотнительное зацепление из-за приложенного усилия сжатия, и причем металлическое опорное кольцо 60 выполнено с возможностью радиального расширения и осевой деформации для примыкания к внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины без контактного давления из-за приложенного усилия сжатия.[0078] The first embodiment, which is a wellbore isolation device, comprising: a mandrel 24 having a cylindrical main body with an outer surface 54 and a central flow channel 28, a sealing element system 38 located around the mandrel 24 and configured to expand radially from the first rolling diameter to insertion into sealing engagement with the inner surface 50 of the wellbore 6, a metal support ring 60 located on the mandrel 24 contacting one side of the sealing element system 38 with an initial height H and configured to expand radially, and configured to axial deformation to abut the inner surface 50 of the wellbore, wherein the metal support ring 60 has a concave cross-section around the mandrel 24 with a support up the wellbore and a support down the wellbore, and the sealing element system 38 is configured to radially expand into a sealing engagement of - due to the applied compressive force, and wherein the metal support ring 60 is configured to radially expand and axially deform to abut the inner surface 50 of the wellbore 6 without contact pressure due to the applied compressive force.
[0079] Второй вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что устройство для изолирования ствола скважины представляет собой устройство, выбранное из группы, состоящей из пробки для гидроразрыва пласта (ГРП), пакер-пробки, пакера для обсаженного ствола скважины, пакера для необсаженного ствола скважины и цементной пробки.[0079] The second embodiment, which is a wellbore isolation device of the first embodiment, characterized in that the wellbore isolation device is a device selected from the group consisting of a hydraulic fracturing plug, a packer plug, cased hole packer, open hole packer and cement plug.
[0080] Третий вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что металлическое опорное кольцо 60 выполнено с возможностью радиального расширения от исходной высоты Н до увеличенной высоты Н', которая равна 80% расстояния от исходной высоты Н до внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины.[0080] The third embodiment, which is a wellbore isolation device of the first embodiment, characterized in that the metal support ring 60 is configured to radially expand from the original height H to an increased height H', which is equal to 80% of the distance from the original height N to the inner surface 50 of the 6th wellbore.
[0081] Четвертый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что примыкание внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины увеличивает увеличенную высоту Н' металлического опорного кольца 60 в пределах 2,286 мм (0,09 дюйма) от внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины.[0081] The fourth embodiment, which is a wellbore isolation device of the first embodiment, characterized in that the abutment of the inner surface 50 of the wellbore 6 increases the increased height H' of the metal support ring 60 to within 2.286 mm (0.09 inch) from the inner surface 50 of the wellbore 6.
[0082] Пятый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что металлическое опорное кольцо 60 выполнено с возможностью радиального расширения и осевой деформации для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины, и причем металлическое опорное кольцо 60 выполнено с возможностью примыкания к внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины с контактным напряжением в диапазоне от отсутствия контактного давления до уплотнительного контактного давления.[0082] The fifth embodiment, which is a wellbore isolation device of the first embodiment, characterized in that the metal support ring 60 is radially expanded and axially deformed to contact the inner surface 50 of the wellbore 6, and wherein the metal support ring 60 is configured to abut the inner surface 50 of the wellbore 6 with a contact stress ranging from no contact pressure to sealing contact pressure.
[0083] Шестой вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что металлическое опорное кольцо 60 выполнено с возможностью радиального расширения и осевой деформации для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины, и металлическое опорное кольцо 60 выполнено с возможностью примыкания с контактным напряжением в диапазоне от уплотнительного контактного давления до контактного давления, превышающего предельное напряжение сдвига ствола 6 скважины.[0083] The sixth embodiment, which is a wellbore isolation device of the first embodiment, characterized in that the metal support ring 60 is radially expanded and axially deformed to contact the inner surface 50 of the wellbore 6, and the metal support ring 60 made with the possibility of abutting with contact stress in the range from sealing contact pressure to contact pressure exceeding the maximum shear stress of the wellbore 6.
[0084] Седьмой вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что поперечное сечение металлического опорного кольца 60 имеет гофрированную форму, форму перевернутой дуги, форму колокола или перевернутую U-образную форму, и причем опора вверх по стволу скважины и опора вниз по стволу скважины являются изогнутыми.[0084] The seventh embodiment, which is a wellbore isolation device of the first embodiment, characterized in that the cross-section of the metal support ring 60 has a corrugated shape, an inverted arc shape, a bell shape, or an inverted U shape, and wherein the support is upward along the wellbore and the support down the wellbore are curved.
[0085] Восьмой вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что поперечное сечение металлического опорного кольца 60 имеет перевернутую V-образную форму, и причем опора вверх по стволу скважины и опора вниз по стволу скважины имеют форму усеченного конуса.[0085] The eighth embodiment, which is a wellbore isolation device of the first embodiment, characterized in that the cross-section of the metal support ring 60 has an inverted V-shape, and wherein the upwell support and the downwell support have truncated cone shape.
[0086] Девятый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что одно или более металлических опорных колец 60 имеет элемент для ограничения осевого отклонения на внутренней поверхности одной или более опоры вверх по стволу скважины и опоры вниз по стволу скважины.[0086] The ninth embodiment, which is a wellbore isolation device of the first embodiment, characterized in that one or more metal support rings 60 has an element for limiting axial deflection on the inner surface of one or more uphole support and downhole support along the wellbore.
[0087] Десятый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что опора вверх по стволу скважины и опора вниз по стволу скважины одного или более металлических опорных колец 60 имеют разную длину.[0087] The tenth embodiment, which is a wellbore isolation device of the first embodiment, characterized in that the uphole support and downhole support of the one or more metal support rings 60 are of different lengths.
[0088] Одиннадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что одно или более металлических опорных колец 60 имеет абразивное покрытие из песка, гравия или твердого сплава на части или на всей наружной поверхности.[0088] An eleventh embodiment, which is a wellbore isolation device of the first embodiment, characterized in that one or more metal support rings 60 have an abrasive coating of sand, gravel or carbide on part or all of the outer surface.
[0089] Двенадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, содержащее второе металлическое опорное кольцо 60, расположенное на оправке 24, на противоположной стороне системы 38 уплотнительных элементов.[0089] The twelfth embodiment, which is a wellbore isolation device of the first embodiment, comprising a second metal support ring 60 located on a mandrel 24 on the opposite side of the sealing element system 38.
[0090] Тринадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины двенадцатого варианта реализации, содержащее два или более металлических опорных кольца 60, расположенных на оправке 24, с одной стороны системы 38 уплотнительных элементов.[0090] The thirteenth embodiment, which is the wellbore isolation device of the twelfth embodiment, comprising two or more metal support rings 60 located on a mandrel 24 on one side of the sealing element system 38.
[0091] Четырнадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины любого из первого, двенадцатого или тринадцатого варианта реализации, содержащее два или более металлических опорных кольца 60, расположенных на оправке 24, на противоположной стороне системы 38 уплотнительных элементов.[0091] A fourteenth embodiment, which is a device for isolating a wellbore of any of the first, twelfth, or thirteenth embodiments, comprising two or more metal support rings 60 located on a mandrel 24 on the opposite side of the sealing element system 38.
[0092] Пятнадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины любого из первого, восьмого, девятого или десятого варианта реализации, содержащее одно или более устройств для крепления, расположенных на оправке 24 и выполненных с возможностью расширения для введения в жесткое зацепление с внутренней поверхностью обсадной трубы или ствола скважины в ответ на усилие сжатия, приложенное к выполненному с возможностью извлечения устройству для изолирования ствола скважины.[0092] A fifteenth embodiment, which is a device for isolating a wellbore of any one of the first, eighth, ninth, or tenth embodiments, comprising one or more attachment devices located on a mandrel 24 and expandable to be firmly engaged with the inner surface of the casing or wellbore in response to a compressive force applied to the retrievable wellbore isolation device.
[0093] Шестнадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины пятнадцатого варианта реализации, отличающееся тем, что устройство для крепления состоит из одного или более металлических опорных колец 60.[0093] The sixteenth embodiment, which is a wellbore isolation device of the fifteenth embodiment, characterized in that the fastening device is composed of one or more metal support rings 60.
[0094] Семнадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины пятнадцатого варианта реализации, отличающееся тем, что устройство для крепления представляет собой шлипс на отклоняющем клине.[0094] The seventeenth embodiment, which is a wellbore isolation device of the fifteenth embodiment, characterized in that the fastening device is a slip on a deflector.
[0095] Восемнадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины любого из шестого, десятого, одиннадцатого или двенадцатого варианта реализации, отличающееся тем, что металлическое опорное кольцо 60 выполнено с возможностью расширения для введения в зацепление с обсадной трубой с ограниченным осевым отклонением из-за приложенного усилия сжатия.[0095] An eighteenth embodiment, which is a device for isolating a wellbore of any of the sixth, tenth, eleventh or twelfth embodiments, characterized in that the metal support ring 60 is expandable to engage the casing with limited axial deflection due to the applied compression force.
[0096] Девятнадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что металлическое опорное кольцо 60, оправка 24 и система 38 уплотнительных элементов выполнены из растворимых материалов.[0096] The nineteenth embodiment, which is a wellbore isolation device of the first embodiment, characterized in that the metal support ring 60, the mandrel 24 and the sealing element system 38 are made of soluble materials.
[0097] Двадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что устройство для изолирования ствола скважины выполнено с возможностью извлечения посредством бурения, фрезерования, применения химических веществ, коррозии или растворения.[0097] The twentieth embodiment, which is a wellbore isolation device of the first embodiment, characterized in that the wellbore isolation device is removable by drilling, milling, chemical application, corrosion or dissolution.
[0098] Двадцать первый вариант реализации, который представляет собой способ, включающий введение в ствол скважины устройства для изолирования ствола скважины, причем устройство для изолирования ствола скважины содержит оправку 24, систему 38 уплотнительных элементов, расположенную вокруг оправки 24, одно или более металлическое стопорное кольцо 60, расположенное на оправке 24 с одной или более сторон системы 38 уплотнительных элементов и выполненное с возможностью радиального расширения и осевой деформации для введения в уплотнительное зацепление со стволом скважины; обеспечение осевого усилия сжатия на металлическое опорное кольцо 60, радиального деформирования системы 38 уплотнительных элементов для введения в уплотнительное зацепление со стволом скважины и радиального и осевого деформирования металлического опорного кольца 60 для введения в зацепление со стволом скважины.[0098] A twenty-first embodiment, which is a method including inserting a wellbore isolation device into a wellbore, the wellbore isolation device comprising a mandrel 24, a sealing member system 38 located around the mandrel 24, one or more metal retaining ring 60, located on a mandrel 24 on one or more sides of the sealing element system 38 and configured to be radially expanded and axially deformed for sealing engagement with the wellbore; providing an axial compression force on the metal support ring 60, radial deformation of the sealing element system 38 for sealing engagement with the wellbore, and radial and axial deformation of the metal support ring 60 for engagement with the wellbore.
[0099] Двадцать второй вариант реализации, который представляет собой способ двадцать первого варианта реализации, отличающийся тем, что обеспечение осевого усилия сжатия расширяет шлипс на отклоняющий клин для введения в жесткое зацепление с внутренней стенкой ствола скважины.[0099] Twenty-second embodiment, which is a method of the twenty-first embodiment, characterized in that providing an axial compressive force expands the slip onto the deflector for rigid engagement with the inner wall of the wellbore.
[00100] Двадцать третий вариант реализации, который представляет собой способ двадцать первого варианта реализации, отличающийся тем, что одно или более металлических опорных колец 60 входят в жесткое зацепление с внутренней стенкой ствола скважины.[00100] Twenty-third embodiment, which is a method of the twenty-first embodiment, characterized in that one or more metal support rings 60 are rigidly engaged with the inner wall of the wellbore.
[00101] Двадцать четвертый вариант реализации, который представляет собой способ двадцать первого варианта реализации, отличающийся тем, что выполненное с возможностью расширения опорное кольцо 60 поддерживает уплотнительный элемент 38 введенным в уплотнительное зацепление со стволом скважины с одной стороны.[00101] The twenty-fourth embodiment, which is a method of the twenty-first embodiment, characterized in that the expandable support ring 60 maintains the sealing element 38 in sealing engagement with the wellbore on one side.
[00102] Двадцать пятый вариант реализации, который представляет собой способ двадцать первого варианта реализации, отличающийся тем, что выполненное с возможностью расширения опорное кольцо 60 поддерживает уплотнительный элемент 38 введенным в уплотнительное зацепление со стволом скважины с обеих сторон.[00102] The twenty-fifth embodiment, which is a method of the twenty-first embodiment, characterized in that the expandable support ring 60 maintains the sealing element 38 in sealing engagement with the wellbore on both sides.
[00103] Двадцать шестой вариант реализации, который представляет собой способ, включающий: введение в ствол скважины устройства для изолирования ствола скважины, расширение системы 38 уплотнительных элементов для введения в уплотнительное зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины, изолирование окружающей скважину среды вниз по стволу скважины от расширенной системы 38 уплотнительных элементов от окружающей скважину среды вверх по стволу скважины от системы 38 уплотнительных элементов, осевое поддерживание одной стороны системы 38 уплотнительных элементов с помощью выполненного с возможностью расширения кольца 60, которое проходит от наружной поверхности 54 оправки 24 для примыкания к внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины, и отделение поддерживаемой в осевом направлении системы 38 уплотнительных элементов от кольцевой окружающей скважину среды вверх по стволу скважины или кольцевой окружающей скважину среды вниз по стволу скважины.[00103] A twenty-sixth embodiment, which is a method including: introducing a wellbore isolation device into a wellbore, extending the sealing element system 38 into sealing engagement with the inner surface 50 of the wellbore 6, isolating the wellbore environment down the wellbore well from the expanded sealing element system 38 from the wellbore environment up the wellbore from the sealing element system 38, axially supporting one side of the sealing element system 38 by means of an expandable ring 60 that extends from the outer surface 54 of the mandrel 24 to abut the inner surface 50 of the wellbore 6, and separating the axially supported sealing element system 38 from the annular wellbore environment up the wellbore or the annular wellbore environment down the wellbore.
[00104] Описан по меньшей мере один вариант реализации, при этом вариации, комбинации и/или модификации варианта (-ов) реализации и элементы варианта (-ов) реализации, выполненные специалистом в данной области техники, находятся в пределах объема данного изобретения. Альтернативные варианты реализации, которые являются результатом комбинирования, встраивания и/или опускания элементов варианта (-ов) реализации также находятся в пределах объема данного изобретения. Если числовые диапазоны или ограничения указаны явно, следует понимать, что такие явные диапазоны или ограничения включают итерационные диапазоны или ограничения аналогичной величины, попадающие в явно указанные диапазоны или ограничения (например, диапазон от около 1 до около 10 включает 2, 3, 4 и т.д.; больше 0,10 включает 0,11, 0,12, 0,13 и т.д.). Например, всякий раз, когда описывается числовой диапазон с нижним пределом Rl и верхним пределом Ru, конкретно описывается любое число, попадающее в данный диапазон. В частности, конкретно раскрываются следующие числа в пределах диапазона: R=Rl+k*(Ru-Rl), где k представляет собой переменную в диапазоне от 1 процента до 100 процентов с шагом 1 процент, т.е. к составляет 1 процент, 2 процента, 3 процента, 4 процента, 5 процентов, 50 процентов, 51 процент, 52 процента, 95 процентов, 96 процентов, 97 процентов, 98 процентов, 99 процентов или 100 процентов. Кроме того, также конкретно описывается любой числовой диапазон, определяемый двумя числами R, как определено выше. Использование термина «необязательно» в отношении любого элемента формулы изобретения означает, что элемент требуется, или в качестве альтернативы, элемент не требуется, обе альтернативы входят в объем формулы изобретения. Использование более широких терминов, таких как «содержит», «включает» и «имеющий» следует понимать как поддержку более узких терминов, таких как «состоящий из», «состоящий по существу из» и «содержащий по существу». Соответственно, объем защиты не ограничивается приведенным выше описанием, а определяется нижеследующей формулой изобретения, объем которой включает в себя все эквиваленты объекта изобретения формулы изобретения. Каждый из пунктов формулы изобретения включается в качестве дополнительного описания в описание, при этом пункты формулы изобретения являются вариантом (-ами) реализации данного изобретения.[00104] At least one embodiment is described, with variations, combinations and/or modifications of the embodiment(s) and elements of the embodiment(s) made by one skilled in the art falling within the scope of the present invention. Alternative implementations that result from combining, embedding and/or omitting elements of the embodiment(s) are also within the scope of this invention. If numerical ranges or limits are stated explicitly, it should be understood that such explicit ranges or limits include iteration ranges or limits of similar magnitude falling within the explicitly stated ranges or limits (e.g., the range from about 1 to about 10 includes 2, 3, 4, etc. .etc.; more than 0.10 includes 0.11, 0.12, 0.13, etc.). For example, whenever a numerical range with a lower limit R l and an upper limit R u is described, any number falling within that range is specifically described. In particular, the following numbers within the range are specifically disclosed: R=R l +k*(R u -R l ), where k is a variable ranging from 1 percent to 100 percent in 1 percent increments, i.e. k is 1 percent, 2 percent, 3 percent, 4 percent, 5 percent, 50 percent, 51 percent, 52 percent, 95 percent, 96 percent, 97 percent, 98 percent, 99 percent, or 100 percent. Additionally, any numerical range defined by two R numbers as defined above is also specifically described. The use of the term "optional" in relation to any element of the claims means that the element is required, or alternatively, the element is not required, both alternatives being within the scope of the claims. The use of broader terms such as “comprises”, “includes” and “having” should be understood as supporting narrower terms such as “consisting of”, “consisting essentially of” and “comprising essentially”. Accordingly, the scope of protection is not limited to the above description, but is defined by the following claims, the scope of which includes all equivalents of the subject matter of the claims. Each of the claims is included as additional description in the description, and the claims are embodiment(s) of the present invention.
[00105] Хотя в данном описании были предложены некоторые варианты реализации, следует понимать, что описанные системы и способы могут быть реализованы во многих других специфических формах без отступления от сущности и объема данного изобретения. Данные примеры следует рассматривать как иллюстративные, а не ограничивающие, и изобретение не ограничивается подробностями, приведенными в данном документе. Например, различные элементы или компоненты могут быть объединены или встроены в другую систему, или некоторые функции могут быть опущены или не реализованы.[00105] Although certain embodiments have been suggested herein, it should be understood that the systems and methods described may be implemented in many other specific forms without departing from the spirit and scope of the present invention. These examples are to be considered illustrative and not limiting, and the invention is not limited to the details given herein. For example, various elements or components may be combined or integrated into another system, or some functionality may be omitted or not implemented.
[00106] Также, методы, системы, подсистемы и способы, описанные и проиллюстрированные в различных вариантах реализации как обособленные или отдельные, могут быть объединены или встроены в другие системы, модули, методы или способы без отступления от объема данного изобретения. Другие элементы, показанные или описанные как непосредственно соединенные или связанные с каждым другим элементом, могут быть косвенно соединены или связаны посредством определенного интерфейса, устройства или промежуточного компонента, либо электрически, механически или иным образом. Другие примеры изменений, замещений или вариаций могут быть легко определены специалистом в данной области техники и могут быть выполнены без отступления от сущности и объема, описанного в данном документе.[00106] Also, the methods, systems, subsystems, and methods described and illustrated in various embodiments as separate or distinct may be combined or incorporated into other systems, modules, methods, or methods without departing from the scope of the present invention. Other elements shown or described as being directly connected or coupled to every other element may be indirectly connected or coupled through some interface, device or intermediate component, either electrically, mechanically or otherwise. Other examples of changes, substitutions or variations can be readily determined by one skilled in the art and can be made without departing from the spirit and scope described herein.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16/848,611 | 2020-04-14 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2802720C1 true RU2802720C1 (en) | 2023-08-31 |
Family
ID=
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1153040A1 (en) * | 1983-08-02 | 1985-04-30 | Proizv Ob Termicheskim Metodam | Packer arrangement |
RU11260U1 (en) * | 1999-03-30 | 1999-09-16 | Открытое акционерное общество "Опытный завод "ЭЛЕКТРОН" | PACKER FOR DIVISION OF INTERDIGITAL SPACE |
RU2330931C2 (en) * | 2006-09-22 | 2008-08-10 | Schlumberger Technology B.V. | Device functioning as packer or temporal stopgap |
US20100276159A1 (en) * | 2010-07-14 | 2010-11-04 | Tejas Completion Solutions | Non-Damaging Slips and Drillable Bridge Plug |
RU131064U1 (en) * | 2013-03-20 | 2013-08-10 | Игорь Александрович Малыхин | PACKER DRILLED |
US20160097253A1 (en) * | 2014-10-02 | 2016-04-07 | Baker Hughes Incorporated | Packer or Plug Element Backup Ring with Folding Feature |
US20170145776A1 (en) * | 2015-11-25 | 2017-05-25 | Baker Hughes Incorporated | Plugs including insert for composite threaded mandrel for downhole applications |
US20180313184A1 (en) * | 2016-01-11 | 2018-11-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Extrusion limiting ring for wellbore isolation devices |
US20190071949A1 (en) * | 2017-09-05 | 2019-03-07 | CNPC USA Corp. | Collapsible support rings for a downhole system |
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1153040A1 (en) * | 1983-08-02 | 1985-04-30 | Proizv Ob Termicheskim Metodam | Packer arrangement |
RU11260U1 (en) * | 1999-03-30 | 1999-09-16 | Открытое акционерное общество "Опытный завод "ЭЛЕКТРОН" | PACKER FOR DIVISION OF INTERDIGITAL SPACE |
RU2330931C2 (en) * | 2006-09-22 | 2008-08-10 | Schlumberger Technology B.V. | Device functioning as packer or temporal stopgap |
US20100276159A1 (en) * | 2010-07-14 | 2010-11-04 | Tejas Completion Solutions | Non-Damaging Slips and Drillable Bridge Plug |
RU131064U1 (en) * | 2013-03-20 | 2013-08-10 | Игорь Александрович Малыхин | PACKER DRILLED |
US20160097253A1 (en) * | 2014-10-02 | 2016-04-07 | Baker Hughes Incorporated | Packer or Plug Element Backup Ring with Folding Feature |
US20170145776A1 (en) * | 2015-11-25 | 2017-05-25 | Baker Hughes Incorporated | Plugs including insert for composite threaded mandrel for downhole applications |
US20180313184A1 (en) * | 2016-01-11 | 2018-11-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Extrusion limiting ring for wellbore isolation devices |
US20190071949A1 (en) * | 2017-09-05 | 2019-03-07 | CNPC USA Corp. | Collapsible support rings for a downhole system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9835003B2 (en) | Frac plug | |
US7779926B2 (en) | Wellbore plug adapter kit and method of using thereof | |
US10000991B2 (en) | Frac plug | |
CA2547481C (en) | Retractable joint and cementing shoe for use in completing a wellbore | |
US10689926B2 (en) | Lost circulation zone isolating liner | |
US10890036B2 (en) | Downhole tool and method of assembly | |
AU2017225543A1 (en) | Frac plug | |
CA1303976C (en) | Method for installing a liner within a well bore | |
US7383891B2 (en) | Hydraulic set permanent packer with isolation of hydraulic actuator and built in redundancy | |
GB2444060A (en) | Swellable downhole apparatus | |
CA3085917C (en) | Frac plug high expansion element retainer | |
US10927638B2 (en) | Wellbore isolation device with telescoping setting system | |
US11434715B2 (en) | Frac plug with collapsible plug body having integral wedge and slip elements | |
US9587451B2 (en) | Deactivation of packer with safety joint | |
US20190284893A1 (en) | Production Tubing Conversion Device and Methods of Use | |
RU2802720C1 (en) | Device and method for well bore isolation (embodiments) | |
US20120111580A1 (en) | Tool and method for placement of a component into a well | |
US20240026748A1 (en) | Hybrid dissolvable plug with improved drillability | |
WO2020112641A1 (en) | Closed off liner hanger system and methodology |