RU43581U1

RU43581U1 - PACKING DEVICE

Info

Publication number: RU43581U1
Application number: RU2004127771/22U
Authority: RU
Inventors: В.М. Хусаинов; Н.И. Хаминов; Р.Г. Габдуллин; Д.В. Страхов; В.Б. Оснос; Ф.Б. Сулейманов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2005-01-27

Abstract

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к средствам защиты обсадных колонн от воздействия высокого давления и может найти применение при спуске дополнительных обсадных колонн в скважины, обсадные колонны которых пришли в негодность. Пакерующее устройство содержит уплотнительные элементы и упоры, основной и дополнительный пакера, каждый из которых включает в себя корпус с размещенной на его поверхности эластичной манжетой, подвижный клиновой цилиндр. Подвижный клиновой цилиндр основного пакера связан с приводом, а подвижный клиновой цилиндр дополнительного пакера снабжен гидрокамерой, образованной между ним и корпусом дополнительного пакера с уступом на его наружной поверхности, причем гидрокамера сообщена каналами с внутритрубным пространством. Корпус дополнительного пакера присоединен сверху к корпусу основного пакера через переводник. Манжета выполнена сборной в виде чередующихся эластичных и жестких колец, а подвижные клиновые цилиндры выполнены в виде подвижных упоров, имеющих возможностью фиксации от смещения вверх относительно корпуса в любом рабочем положении. Привод подвижного упора основного пакера выполнен в виде опорной втулки, расположенной внутри его корпуса, а корпус дополнительного пакера снабжен оперессовочным седлом, присоединенным к его корпусу срезными элементами выше каналов. Предлагаемое пакерующее устройство, благодаря наличию опрессовочного седла позволяет спрессовать дополнительную обсадную колонну на необходимое давление, и сразу после этого произвести надежную запакеровку, в связи с чем исключается необходимость спуска-подъема дополнительного оборудования (например, пакера) с целью опрессовки дополнительной колонны, что позволит сэкономить время, а значит снизить материальные и финансовые затраты на ремонт скважины.The proposal relates to the oil and gas industry, namely, to protect casing strings from high pressure and can be used when running additional casing strings into wells, the casing strings of which have become unusable. The packing device contains sealing elements and stops, the main and additional packer, each of which includes a housing with an elastic cuff placed on its surface, a movable wedge cylinder. The movable wedge cylinder of the main packer is connected to the drive, and the movable wedge cylinder of the additional packer is equipped with a hydro chamber formed between it and the housing of the additional packer with a step on its outer surface, the hydro chamber being connected by channels with the in-tube space. The body of the additional packer is connected from above to the body of the main packer through an adapter. The cuff is made by the team in the form of alternating elastic and rigid rings, and the movable wedge cylinders are made in the form of movable stops having the ability to be fixed from shifting upward relative to the housing in any working position. The drive of the movable stop of the main packer is made in the form of a support sleeve located inside its body, and the body of the additional packer is equipped with a pressure saddle attached to its body by shear elements above the channels. The proposed packing device, due to the presence of the crimping seat, allows you to compress the additional casing string to the required pressure, and immediately after that make reliable packing, which eliminates the need for lowering and lifting additional equipment (for example, a packer) in order to crimp the additional string, which will save time, which means reducing material and financial costs for well repair.

Description

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к средствам защиты обсадных колонн от воздействия высокого давления и может найти применение при спуске дополнительных обсадных колонн в скважины, обсадные колонны которых пришли в негодность.The proposal relates to the oil and gas industry, namely, to protect casing strings from high pressure and can be used when running additional casing strings into wells, the casing strings of which have become unusable.

Известен «Пакер» (Патент РФ №2215864, МПК 7 Е 21 В 33/12, опубл. БИ №31 от 10.11.2003 г.), включающий спускаемые на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) полые верхний и нижний корпусы, присоединенный к концу нижнего корпуса расширяемый патрубок с уплотнительным элементом, размещенным на его поверхности в виде эластичной оболочки, дорн, установленный в корпусе, и гидравлическую камеру, при этом его расширяемый патрубок выполнен с наружным кольцевым выступом, над которым расположен якорный участок с зубчатыми насечками, а под ним уплотнительный элемент, верхняя часть которого контактирует с конической поверхностью кольцевого выступа, а нижний конец выполнен в виде ласточкиного хвоста и в сжатом состоянии размещен в стакане-центраторе, закрепленном к концу нижнего корпуса, при этом его дорн снабжен съемным клапаном, который выполнен полым и двухступенчатым и помещен в верхнем корпусе с возможностью заклинивания второй ступенью в зоне расположения кольцевого выступа расширяемого патрубка при его установке, а гидравлическая камера образована корпусом, полостями дорна с клапаном и НКТ.The well-known "Packer" (RF Patent No. 2215864, IPC 7 E 21 B 33/12, publ. BI No. 31 dated 10.11.2003), including hollow upper and lower bodies, lowered onto the string of tubing (tubing), is connected to the end of the lower case, an expandable nozzle with a sealing element placed on its surface in the form of an elastic shell, a mandrel installed in the housing, and a hydraulic chamber, while its expandable nozzle is made with an external annular protrusion, above which there is an anchor section with serrated notches, and underneath the sealing element , the upper part of which is in contact with the conical surface of the annular protrusion, and the lower end is made in the form of a dovetail and in a compressed state is placed in a centralizer beaker fixed to the end of the lower body, while its mandrel is equipped with a removable valve, which is made hollow and two-stage and placed in the upper case with the possibility of jamming by the second stage in the area of the location of the annular protrusion of the expandable pipe when it is installed, and the hydraulic chamber is formed by the body, mandrel cavities with a valve and tubing.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

во-первых, для установки пакера требуется высокое давление посадки (для стального расширяемого патрубка - 40 МПа, для алюминиевого - 25 МПа), во время которого колонна насосно-компрессорных труб (НКТ), на которых спускается пакер, удлиняется;firstly, to install the packer, a high landing pressure is required (for steel expandable pipe - 40 MPa, for aluminum - 25 MPa), during which the string of tubing on which the packer is lowered is extended;

во-вторых, при снятии давления посадки колонна НКТ сжимается с большим усилием (в зависимости от прилагаемого давления от 15 до 35 тонн), что может привести к срыву пакера.secondly, when the landing pressure is relieved, the tubing string is compressed with great effort (depending on the applied pressure from 15 to 35 tons), which can lead to a packer breakdown.

Известно «Пакерующее устройство» (Св. на полезную модель. РФ №26075, МПК 7 Е 21 В 33/12, опубл. БИ №31 от 10.11. 2002 г.), содержащее основной пакер, включающий корпус с размещенной на его наружной поверхности эластичной манжетой, подвижной клиновой цилиндр, связанный с приводом, срезные и уплотнительные элементы и упоры, при этом устройство снабжено дополнительным пакером, состоящим из корпуса, Known "Packing device" (St. on utility model. RF No. 26075, IPC 7 E 21 B 33/12, publ. BI No. 31 of 10.11. 2002), containing the main packer, comprising a housing placed on its outer surface elastic cuff, movable wedge cylinder associated with the drive, shear and sealing elements and stops, while the device is equipped with an additional packer consisting of a housing,

соединенного через переводник с корпусом основного пакера, с надетой на него эластичной манжетой, подвижным клиновым цилиндром, образующим с корпусом и уступом на его наружной поверхности гидрокамеру, соединенную через радиальные каналы в корпусе с внутритрубным пространством.connected through the sub to the main packer body, with an elastic sleeve mounted on it, a movable wedge cylinder, forming a hydro chamber connected to the body and the step on its outer surface, connected via radial channels in the body to the in-tube space.

во-первых, снижение надежности в процессе запакеровки, поскольку возможно нарушение последовательности разрушения срезных элементов;firstly, a decrease in reliability during the packing process, since a violation of the sequence of destruction of shear elements is possible;

во-вторых, конструкция пакерующего устройства не позволяет непосредственно перед запакеровкой произвести опрессовку дополнительной обсадной колонны на необходимое давление без дополнительных спуско-подъмных операций оборудования (например, пакера).secondly, the design of the packer device does not allow immediately before packing to test the additional casing string to the required pressure without additional tripping operations of the equipment (for example, the packer).

Технической задачей полезной модели является создание конструкции устройства, позволяющей за один спуск дополнительной колонны спрессовать ее на необходимое давление, и сразу после этого произвести надежную запакеровку.The technical task of the utility model is to create a device design that allows for one descent of an additional column to compress it to the required pressure, and immediately after that make a reliable sealing.

Техническая задача решается предлагаемым пакерующим устройством, содержащим уплотнительные элементы и упоры, основной и дополнительный пакера, каждый из которых включает в себя корпус с размещенной на его поверхности манжетой, подвижный клиновой цилиндр, при этом подвижный клиновой цилиндр основного пакера связан с приводом, а подвижный клиновой цилиндр дополнительного пакера снабжен гидрокамерой, образованной между ним и корпусом дополнительного пакера с уступом на его наружной поверхности, причем гидрокамера сообщена каналами с внутритрубным пространством, при этом корпус дополнительного пакера присоединен сверху к корпусу основного пакера через переводник.The technical problem is solved by the proposed packer device containing sealing elements and stops, the main and additional packer, each of which includes a housing with a cuff placed on its surface, a movable wedge cylinder, while the movable wedge cylinder of the main packer is connected to the drive, and the movable wedge the cylinder of the additional packer is equipped with a hydro-chamber formed between it and the body of the additional packer with a step on its outer surface, and the hydro-chamber is communicated by channels with utritrubnym space, wherein the additional housing attached on top of the packer to the casing through the packer main sub.

Новым является то, что манжета выполнена сборной в виде чередующихся эластичных и жестких колец, а подвижные клиновые цилиндры выполнены в виде подвижных упоров, имеющих возможностью фиксации от смещения вверх относительно корпуса в любом рабочем положении, при этом привод подвижного упора основного пакера выполнен в виде опорной втулки, расположенной внутри его корпуса, а корпус дополнительного пакера снабжен оперессовочным седлом, присоединенным к его корпусу срезными элементами выше каналов.What is new is that the cuff is made by the team in the form of alternating elastic and rigid rings, and the movable wedge cylinders are made in the form of movable stops having the ability to be fixed from displacement upward relative to the housing in any working position, while the drive of the movable stop of the main packer is made in the form of a support a sleeve located inside its body, and the body of the additional packer is equipped with a pressure saddle attached to its body by shear elements above the channels.

На Фиг. изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.In FIG. The proposed device is shown in longitudinal section.

Оно состоит из 2-х пакеров: дополнительного, состоящего из корпуса 1, на наружной поверхности которого установлен подвижный упор 2, образующий с корпусом 1 и уступом 3 гидрокамеру 4, соединенную через радиальные каналы 5 с внутритрубным пространством 6, которое разделено опрессовочным седлом 7, оснащенным обратным It consists of 2 packers: an additional one, consisting of a casing 1, on the outer surface of which a movable stop 2 is installed, forming a hydraulic chamber 4 with the casing 1 and the ledge 3, connected via radial channels 5 to the in-pipe space 6, which is divided by a compression saddle 7, equipped with a reverse

клапаном 8. Опрессовочное седло 7, соединено посредством срезного элемента 9 с корпусом 1. Снизу на внутренней поверхности подвижного упора 2, расположено стопорное кольцо 10. На корпусе 1 установлена манжета 11, выполненная сборной в виде чередующихся эластичных колец 12 и жестких колец 13, а также опора 14 со срезным элементом 15. Подвижный упор 2 срезным элементом 16 соединен с переводником 17, с которым, в свою очередь, соединен корпус 1, снабженный зубчатыми насечками 18.valve 8. The pressure test seat 7 is connected by means of a shear element 9 to the housing 1. A locking ring 10 is located below on the inner surface of the movable stop 2. A cuff 11 is mounted on the housing 1, which is made of an assembly in the form of alternating elastic rings 12 and rigid rings 13, and also a support 14 with a shear element 15. A movable stop 2 with a shear element 16 is connected to a sub 17, with which, in turn, is connected a housing 1 provided with serrated notches 18.

Основной пакер состоит из корпуса 19 с надетым на него подвижным упором 20, стопорным кольцом 21, манжеты 22, выполненной сборной в виде чередующихся эластичных колец 23 и жестких колец 24, опоры 25 со срезным элементом 26 и навернутой на конце корпуса 19 опоры 27. Корпус 19 выполнен с продольными сквозными пазами 28 и зубчатыми насечками 29. Внутри корпуса 19 установлена опорная втулка 30, соединенная через срезные элементы 31 с подвижным упором 20. Последний, с помощью срезного элемента 32, соединен с переводником 33, а он, в свою очередь, - с корпусом 19. Основной и дополнительный пакеры соединены между собой посредством патрубка 34. Сопрягаемые поверхности снабжены уплотнительными элементами 35.The main packer consists of a housing 19 with a movable stop 20 put on it, a retaining ring 21, a sleeve 22, made by the team in the form of alternating elastic rings 23 and rigid rings 24, a support 25 with a shear element 26 and a support 27 screwed onto the end of the housing 19. The housing 19 is made with longitudinal through grooves 28 and serrated notches 29. A support sleeve 30 is installed inside the housing 19, connected via shear elements 31 with a movable stop 20. The latter, by means of a shear element 32, is connected to an adapter 33, and he, in turn, - with case 19. Main and additional packers are interconnected by means of a pipe 34. The mating surfaces are provided with sealing elements 35.

Корпус 1 дополнительного пакера соединен с переводником 33 основного пакера.The housing 1 of the additional packer is connected to the sub 33 of the main packer.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

Пакерующее устройство на дополнительной обсадной колонне (ДОК) 36 (см. Фиг.) спускают во внутрь обсадной колонны, которая является непригодной для дальнейшей эксплуатации (на Фиг. не показано), с таким расчетом, чтобы оно находилось на 15-20 м выше продуктивного пласта. ДОК 36 закрепляют на устье, а на ее верхний конец наворачивают колонную головку и создают внутри нее повышенное давление, необходимое для опрессовки ДОК 36 (например, 22,0 МПа и выдерживают необходимое время) и только убедившись в том, что колонна герметична начинают запакеровку, в противном случае ДОК 36 извлекают из скважины и производят ее ревизию.The packing device on the additional casing (DOK) 36 (see Fig.) Is lowered into the inside of the casing, which is unsuitable for further operation (not shown in Fig.), So that it is 15-20 m higher than the productive layer. DOCK 36 is fixed to the mouth, and the column head is screwed onto its upper end and the inside of it creates the increased pressure necessary for crimping the DOCK 36 (for example, 22.0 MPa and can withstand the necessary time) and only after making sure that the column is sealed, begin to pack, otherwise, DOK 36 is removed from the well and revised.

Для запакеровки устройства создают внутри ДОК 36, повышенное давление, превосходящее давление опрессовки на 2-3 МПа (например, 24,0-25,0 МПа), при этом срезной элемент 9 разрушается и опрессовочное седло 7 опускается вниз до тех пор, пока не сядет на опорную втулку 30, при этом каналы 5 открываются и соединяют внутритрубное простанство 6 с гидрокамерой 4, под действием которого подвижные упоры 2 и 20 дополнительного и основного пакера соответственно перемещаются вниз (при этом срезные элементы 16 и 32 разрушаются) и прижимают эластичные кольца 12 и 23 дополнительного и основного пакера соответственно к стенкам обсадной колонны непригодной для эксплуатации. Процесс запакеровки продолжается до тех пор, пока опрессовочное седло 7 под действием повышенного давления, воздействуя на опорную втулку 30, разрушит To seal the device, inside the DOK 36, an increased pressure is exceeded, which exceeds the crimping pressure by 2-3 MPa (for example, 24.0-25.0 MPa), while the shear element 9 is destroyed and the compression saddle 7 is lowered down until it sits on the support sleeve 30, while the channels 5 open and connect the in-line space 6 with the hydraulic chamber 4, under the action of which the movable stops 2 and 20 of the additional and main packer respectively move down (while the shear elements 16 and 32 are destroyed) and compress the elastic rings 12 and 23 extra body and main packer, respectively, to the walls of the casing unsuitable for operation. The packing process continues until the pressure seat 7 under the influence of high pressure, acting on the support sleeve 30, destroys

срезные элементы 31 о нижнюю кромку продольных сквозных пазов 28 корпуса 19, в результате чего опрессовочное седло 7 и опорная втулка 30 упадут на забой скважины, при этом стопорные кольца 10 и 21 зацепятся за зубчатые насечки 18 и 29. Процесс запакеровки окончен. После этого систему проверяют на герметичность.shear elements 31 about the lower edge of the longitudinal through grooves 28 of the housing 19, as a result of which the compression seat 7 and the support sleeve 30 fall on the bottom of the well, while the retaining rings 10 and 21 engage in the serrated notches 18 and 29. The sealing process is over. After that, the system is checked for leaks.

Опрессовочное седло 7 и опорная втулка 30 изготовлены из чугуна и при необходимости могут быть разбурены.The pressure seat 7 and the support sleeve 30 are made of cast iron and, if necessary, can be drilled.

После запакеровки колонную головку отворачивают, во внутрь ДОК 36 на насосно-компрессорных трубах (на Фиг. не показано) спускают необходимое оборудование для дальнейшей эксплуатации скважины.After packing, the column head is turned away, the necessary equipment for the further operation of the well is lowered into the DOK 36 on tubing (not shown in Fig.).

Если возникла необходимость поднять пакерующее устройство, то делают натяжку ДОК 35, срезные элементы 15 и 26 при этом разрушаются, подвижные упоры 2 и 20 выходят из соприкосновения с манжетами 11 и 22, а их эластичные кольца 12 и 23 отходят от стенок скважины (на Фиг не покзано), после чего устройство готово к подъему на поверхность.If it became necessary to raise the packing device, the DOK 35 is stretched, the shear elements 15 and 26 are destroyed, the movable stops 2 and 20 come out of contact with the cuffs 11 and 22, and their elastic rings 12 and 23 depart from the walls of the well (in FIG. not shown), after which the device is ready to rise to the surface.

Предлагаемое пакерующее устройство, благодаря наличию опрессовочного седла позволяет спрессовать дополнительную обсадную колонну на необходимое давление, и сразу после этого произвести надежную запакеровку, в связи с чем исключается необходимость спуска-подъема дополнительного оборудования (например, пакера) с целью опрессовки дополнительной колонны, что позволит сэкономить время, а значит снизить материальные и финансовые затраты на ремонт скважины.The proposed packing device, due to the presence of the crimping seat, allows you to compress the additional casing string to the required pressure, and immediately after that make reliable packing, which eliminates the need for lowering and lifting additional equipment (for example, a packer) in order to crimp the additional string, which will save time, which means reducing material and financial costs for well repair.

Claims

A packing device comprising sealing elements and stops, a primary and secondary packer, each of which includes a housing with an elastic sleeve located on its surface, a movable wedge cylinder, the movable wedge cylinder of the main packer connected to the drive, and the movable wedge cylinder of the additional packer equipped with a hydrocamera formed between it and the housing of the additional packer with a step on its outer surface, and the hydrocamera is communicated by channels with an in-tube space, this case, the additional packer is connected from above to the main packer case through an adapter, characterized in that the cuff is made by the team in the form of alternating elastic and rigid rings, and the movable wedge cylinders are made in the form of movable stops that can be fixed from shifting upward relative to the body in any working position while the drive of the movable stop of the main packer is made in the form of a support sleeve located inside its body, and the housing of the additional packer is equipped with a pressure seat, union of his body to shear elements above channels.