RU47045U1

RU47045U1 - PACKER

Info

Publication number: RU47045U1
Application number: RU2005113881/22U
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Евстафьев; В.Н. Гаврилов
Original assignee: Евстафьев Юрий Викторович; Гаврилов Владимир Николаевич
Priority date: 2005-05-05
Filing date: 2005-05-05
Publication date: 2005-08-10

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована для гидравлического разрыва пласта, тампонажных работ, кислотной обработки, испытания пласта, обнаружения не герметичности обсадной колонны, а также для герметичного разобщения обсадной колонны. Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение возможности создания циркуляции выше и ниже пакера без его срыва. Поставленная задача решается тем, что пакер механический, содержащий ствол и расположенный на нем в нижней части посадочный узел, установленный с возможностью осевого перемещения относительно ствола, включающий конус и расположенные под ним равномерно по окружности ствола шлипсы в виде подпружиненных рычагов, подпружиненный центрирующий узел, направляющий штифт и фигурный паз для него на наружной поверхности ствола, установленные над посадочным узлом уплотнительный узел, согласно решению, дополнительно содержит гидравлический блок для дополнительной фиксации пакера в скважине и исключения его осевого перемещения, расположенный на стволе над уплотнительным узлом, и циркуляционный блок для создания циркуляции жидкости выше или ниже пакера без его срыва, содержащий переводник, жестко закрепленный на верхней части ствола, балансировочный клапан в корпусе с отверстиями для отвода жидкости, соединенный с переводником, расположенный над гидравлическим блоком и соединенный с ним разъемным соединением, при этом блоки и узлы расположены с зазором относительно внешней поверхности ствола, образуя циркуляционный канал циркуляционного блока. Гидравлический блок представляет собой гидроякорь, выполненный в виде цилиндра с отверстиями для поршней, расположенных перпендикулярно стволу и фиксирующей поршни подпружиненной планкой, расположенной в проточках поршней и закрепленной жестко на цилиндре, например, центральным винтом и фиксирующими кольцами.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used for hydraulic fracturing, grouting, acid treatment, formation testing, detection of leakage of the casing string, as well as for hermetic separation of the casing string. The objective of the proposed technical solution is to provide the ability to create circulation above and below the packer without breaking it. The problem is solved in that the mechanical packer, containing the barrel and the landing unit located on it in the lower part, mounted with the possibility of axial movement relative to the barrel, including a cone and slips in the form of spring-loaded levers uniformly around the circumference of the barrel, a spring-loaded centering unit guiding the pin and the figured groove for it on the outer surface of the barrel mounted above the landing unit, the sealing unit, according to the solution, further comprises a hydraulic unit For additional fixation of the packer in the borehole and elimination of its axial movement, located on the barrel above the sealing assembly, and a circulation unit for creating fluid circulation above or below the packer without stalling, containing a sub that is rigidly fixed to the top of the barrel, a balancing valve in the housing with holes for draining fluid, connected to the sub located above the hydraulic unit and connected to it by a detachable connection, while the blocks and units are located with a gap relative to the external surface The surface of the barrel, forming a circulation channel of the circulation block. The hydraulic unit is a hydraulic anchor made in the form of a cylinder with holes for pistons located perpendicular to the barrel and the pistons securing the pistons with a spring-loaded bar located in the piston grooves and fixed rigidly to the cylinder, for example, with a central screw and locking rings.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована для гидравлического разрыва пласта, тампонажных работ, кислотной обработки, испытания пласта, обнаружения не герметичности обсадной колонны, а также для герметичного разобщения обсадной колонныThe utility model relates to the oil and gas industry and can be used for hydraulic fracturing, grouting, acid treatment, formation testing, detection of leakage of the casing string, as well as for hermetic separation of the casing string

Известен механический пакер, содержащий ствол, жестко связанную со стволом опору, расположенные под ней уплотнительный элемент, конус и обойму, установленные с возможностью осевого перемещения относительно ствола, расположенную на стволе с возможностью радиального вращения и осевого перемещения кодовую втулку с фигурным пазом, штифт, размещенный в фигурном пазе, установленные в обойме подпружиненные равномерно расположенные по ее окружности зубчатые шлипсы и скользящие плашки, а также дополнительно содержит дистанционную гильзу, одним концом жестко установленную на обойме, другим соединенную при помощи, по крайней мере, одного штифта с кодовой втулкой, при этом обойма размещена на стволе между конусом и кодовой втулкой. (Патент РФ №2232870 МКП Е 21 В 33/12).Known mechanical packer containing a barrel, a support rigidly connected to the barrel, a sealing element located beneath it, a cone and a clip mounted with the possibility of axial movement relative to the barrel, located on the barrel with the possibility of radial rotation and axial movement of the code sleeve with a figured groove, a pin, placed in a curly groove, spring-loaded toothed slips and sliding dies, evenly spaced around its circumference, installed in a ferrule, and further comprises a distance sleeve, one their end is rigidly mounted on a cage, the other is connected using at least one pin with a code sleeve, while the clip is placed on the barrel between the cone and the code sleeve. (RF patent No. 2232870 MKP E 21 V 33/12).

Недостатком данного устройства является невозможность создания циркуляции жидкости выше и ниже пакера без его срыва.The disadvantage of this device is the inability to create fluid circulation above and below the packer without stalling.

Наиболее близким к предлагаемому решению является механический пакер, содержащий ствол с фигурным пазом на наружной поверхности с прямыми продольными, коротким транспортным и длинным рабочим участками, жестко связанную со стволом опору, расположенные под ней нажимной уплотнительный элемент и конус, установленный с возможностью осевого перемещения относительно ствола, расположенную на стволе с возможностью осевого перемещения обойму, направляющие штифты, установленные в обойме, равномерно по ее окружности, шлипсы, подпружиненные относительно обоймы в радиальном направлении и выполненные в виде двуплечих рычагов, кольцо, установленное в нижней части обоймы с возможностью радиального вращения относительно обоймы и жестко связанное с ней в осевом направлении, на внутренней поверхности кольца выполнена канавка прямоугольного профиля, а на наружной поверхности обоймы, в виде секторов, выполнены буртики прямоугольного профиля, направляющие штифты установлены жестко по посадке с натягом, перпендикулярно оси пакера, во внутренней части кольца, передний угол буртиков равен 10°, а также содержит дополнительный, выполненный автономно на наружной поверхности ствола, фигурный паз с прямыми продольными, коротким Closest to the proposed solution is a mechanical packer containing a barrel with a figured groove on the outer surface with straight longitudinal, short transport and long working sections, a support rigidly connected to the barrel, a pressure sealing element located under it and a cone mounted for axial movement relative to the barrel located on the barrel with the possibility of axial movement of the clip, the guide pins installed in the clip, evenly around its circumference, slips, spring-loaded rel relative to the cage in the radial direction and made in the form of two shoulders, the ring mounted in the lower part of the cage with the possibility of radial rotation relative to the cage and rigidly connected with it in the axial direction, a groove of a rectangular profile is made on the inner surface of the ring, and on the outer surface of the cage, in the form of sectors, flanges of a rectangular profile are made, guide pins are mounted rigidly on an interference fit, perpendicular to the axis of the packer, in the inner part of the ring, the front angle of the flanges is EN 10 °, and also contains an additional, made autonomously on the outer surface of the barrel, a curly groove with straight longitudinal, short

транспортным и длинным рабочим участками, причем короткие транспортные и длинные рабочие участки фигурных пазов соединены между собой чередующимися наклонными и прямыми участками, каждый прямой участок, против часовой стрелки, переходит в наклонный, который, в свою очередь, примыкает к следующему прямому участку под острым углом. (Патент РФ №2209927 МПК Е 21 В 33/12).transport and long working sections, with short transport and long working sections of curly grooves interconnected by alternating inclined and straight sections, each straight section, counterclockwise, goes into an inclined one, which, in turn, is adjacent to the next straight section at an acute angle . (RF patent No. 2209927 IPC E 21 B 33/12).

Однако данный пакер не позволяет обеспечить циркуляцию жидкости выше и ниже пакера без его срыва.However, this packer does not allow for the circulation of liquid above and below the packer without breaking it.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение возможности создания циркуляции выше и ниже пакера без его срыва.The objective of the proposed technical solution is to provide the ability to create circulation above and below the packer without breaking it.

Поставленная задача решается тем, что пакер механический, содержащий ствол и расположенный на нем в нижней части посадочный узел, установленный с возможностью осевого перемещения относительно ствола, включающий конус и расположенные под ним равномерно по окружности ствола шлипсы в виде подпружиненных рычагов, подпружиненный центрирующий узел, направляющий штифт и фигурный паз для него на наружной поверхности ствола, установленные над посадочным узлом уплотнительный узел, согласно решению, дополнительно содержит гидравлический блок для дополнительной фиксации пакера в скважине и исключения его осевого перемещения, расположенный на стволе над уплотнительным узлом, и циркуляционный блок для создания циркуляции жидкости выше или ниже пакера без его срыва, содержащий переводник, жестко закрепленный на верхней части, ствола, балансировочный клапан в корпусе с отверстиями для отвода жидкости, соединенный с переводником, расположенный над гидравлическим блоком и соединенный с ним разъемным соединением, при этом блоки и узлы расположены с зазором относительно внешней поверхности ствола, образуя циркуляционный канал циркуляционного блока.The problem is solved in that the mechanical packer, containing the barrel and the landing unit located on it in the lower part, mounted with the possibility of axial movement relative to the barrel, including a cone and slips in the form of spring-loaded levers uniformly around the circumference of the barrel, a spring-loaded centering unit guiding the pin and the figured groove for it on the outer surface of the barrel mounted above the landing unit, the sealing unit, according to the solution, further comprises a hydraulic unit For additional fixation of the packer in the borehole and elimination of its axial movement, located on the barrel above the sealing assembly, and a circulation unit for creating fluid circulation above or below the packer without stalling, containing a sub that is rigidly fixed to the upper part of the barrel, a balancing valve in the housing with openings for drainage of fluid, connected to the sub, located above the hydraulic unit and connected to it by a detachable connection, while the blocks and nodes are located with a gap relative to the external erhnosti barrel, forming the circulation path of the circulation unit.

Гидравлический блок представляет собой гидроякорь, выполненный в виде цилиндра с отверстиями для поршней, расположенных перпендикулярно стволу и фиксирующей поршни подпружиненной планкой, расположенной в проточках поршней и закрепленной жестко на цилиндре, например, центральным винтом и фиксирующими кольцами.The hydraulic unit is a hydraulic anchor made in the form of a cylinder with holes for pistons located perpendicular to the barrel and the pistons securing the pistons with a spring-loaded bar located in the piston grooves and fixed rigidly to the cylinder, for example, with a central screw and locking rings.

Полезная модель поясняется чертежом, где приведено комбинированное изображение общего вида (правая сторона) и в разрезе (левая сторона). Позициями на чертеже показаны:The utility model is illustrated in the drawing, which shows a combined image of a general view (right side) and in section (left side). The positions in the drawing show:

1. - переводник;1. - sub;

2. - ствол;2. - the trunk;

3. - клапан балансировочный;3. - balancing valve;

4. - корпус гидроякоря;4. - housing anchor;

5. - пружина поршней;5. - piston spring;

6. - циркуляционный канал;6. - circulation channel;

7. - уплотнительный узел;7. - sealing unit;

8. - уплотнительное кольцо;8. - a sealing ring;

9. - конус;9. - a cone;

10. - шлипс;10. - a slip;

11. - пружина шлипсов;11. - spring slips;

12. - пружина башмаков;12. - spring shoes;

13. - направляющий штифт в виде сегмента;13. - a guide pin in the form of a segment;

14. - центрирующий узел, включающий 5 штук башмаков;14. - centering unit, including 5 pieces of shoes;

15. - корпус башмаков;15. - shoe case;

16. - планка фиксирующая;16. - fixing strip;

17. -поршень.17. is a piston.

В состав пакера входят переводник 1 и ствол 2, жестко скрепленные между собой. На ствол ниже переводника 1 установлены основные узлы и блоки пакера, имеющие возможность осевого перемещения относительно ствола: гидравлический и, циркуляционный блоки, уплотнительный и посадочный узлы.The packer includes a sub 1 and a barrel 2, rigidly fastened together. The main components and packer units are installed on the trunk below the sub 1, which have the possibility of axial movement relative to the trunk: hydraulic and, circulation units, sealing and landing units.

В состав гидравлического блока входят: балансировочный клапан 3, предотвращающий срыв пакера при высоких давлениях и резких перепадах, корпус гидроякоря 4, выполненный в виде цилиндра, в отверстия которого устанавливаются цилиндрические якорящие поршни с зубьями 16, имеющие возможность радиального перемещения в корпусе 4 и подпружиненные в радиальном направлении. Величина хода поршней ограничивается фиксирующей планкой 16. Пружины поршней 5 служат для возврата их в транспортное положение после срыва пакера. Гидроякорь приводится в действие гидравлическим давлением жидкости.The hydraulic unit includes: a balancing valve 3, which prevents the packer from breaking off at high pressures and sudden changes, a hydro-anchor body 4, made in the form of a cylinder, in the openings of which cylindrical armature pistons with teeth 16 are installed, which are capable of radial movement in the body 4 and spring-loaded radial direction. The magnitude of the piston stroke is limited by the locking bar 16. The piston springs 5 serve to return them to the transport position after the packer is broken. The hydraulic anchor is driven by hydraulic fluid pressure.

Циркуляционный блок для создания циркуляции жидкости выше или ниже пакера без его срыва, содержит переводник 1, жестко закрепленный на верхней части ствола с помощью резьбы, балансировочный клапан 3 в корпусе с отверстиями для отвода жидкости, соединенный с переводником 1, расположенный над гидравлическим блоком и соединенный с ним разъемным соединением, например резьбовым. Пакер содержит механически управляемый циркуляционный канал 6 с циркуляционным клапаном, открытый при спуске и перекрывающийся при посадке. Он образован зазором между стволом и расположенными на нем блоками и узлами. Канал позволяет обеспечить возможность создания циркуляции выше пакера без его срыва.The circulation unit for creating fluid circulation above or below the packer without breaking it, contains a sub 1, rigidly fixed to the upper part of the barrel with a thread, a balancing valve 3 in the body with holes for draining the fluid, connected to the sub 1, located above the hydraulic unit and connected with it a detachable connection, for example threaded. The packer contains a mechanically controlled circulation channel 6 with a circulation valve, open during descent and overlapping during landing. It is formed by the gap between the barrel and the blocks and nodes located on it. The channel allows you to provide the ability to create circulation above the packer without breaking it.

Уплотнительный узел состоит из трех уплотнительных элементов 7. Посадочный узел, расположенный в нижней части пакера, состоит из конуса 9 и фрикционного блока, включающего в себя корпус башмаков 15, в который установлены подпружиненные пружинами 12 башмаки центрирующего узла 14, равномерно расположенные по окружности. В корпус башмаков 15 вкручена втулка шлипсов 10. На стволе пакера выполнены J-образный для автоматической и L-образный пазы для механической фиксации и срыва пакера, состоящие из продольных и фигурных участков.The sealing unit consists of three sealing elements 7. The landing unit located in the lower part of the packer consists of a cone 9 and a friction unit including a shoe body 15, into which spring-loaded shoes 12 of the centering unit 14 are mounted, evenly spaced around the circumference. A sleeve of slips 10 is screwed into the shoe case 15. On the trunk of the packer are made J-shaped for automatic and L-shaped grooves for mechanical fixing and stalling of the packer, consisting of longitudinal and figured sections.

В корпусе башмаков 15 жестко смонтирован направляющий штифт в виде сегмента 13, который в зависимости от сборки пакера (для ручной или автоматической посадки) входит в зацепление с одним из фигурных пазов. В торцевых пазах корпуса башмаков 15 установлены шлипсы 10, равномерно расположенные по окружности. Шлипсы 10 имеют конфигурацию качающегося рычага и подпружинены коническими пружинами 11. Между стволом и шлипсами отсутствуют дополнительные опорные втулки. Использование конической пружины обеспечивает большую величину радиального хода, чем при использовании цилиндрической пружины.A guide pin in the form of a segment 13, which depending on the packer assembly (for manual or automatic landing) engages with one of the figured grooves, is rigidly mounted in the shoe case 15. In the end grooves of the shoe body 15, slips 10 are mounted uniformly spaced around the circumference. Slips 10 have a swing arm configuration and are spring-loaded with conical springs 11. There are no additional support bushings between the barrel and slips. The use of a conical spring provides a larger radial stroke than when using a coil spring.

На корпусе центрирующего узла 14 расположено поворотное кольцо с внутренней резьбой. В кольце выполнено отверстие, в которое вставлен направляющий штифт 13 в виде фигурного сегмента для перемещения в фигурном пазе, имеющем форму буквы J, расположенном вдоль ствола.A rotary ring with an internal thread is located on the body of the centering unit 14. A hole is made in the ring into which a guide pin 13 is inserted in the form of a figured segment for movement in a figured groove having the shape of the letter J located along the barrel.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Перед спуском пакера в скважину его приводят в транспортное состояние, при этом фрикционный блок (центрирующий узел 14) устанавливается на стволе так, что сегмент 13 входит в короткий участок фигурного паза и упираясь препятствует дальнейшему перемещению фрикционного блока вверх относительно ствола. При спуске пакера на заданную глубину башмаки центрирующего узла 14 за счет усилия пружин 12 башмаков плотно прижимаются к стенкам обсадной колонны. После спуска на заданную глубину ствол 2 пакера приподнимают и проворачивают на 1/4 оборота, при этом фрикционный блок удерживается на месте за счет трения об обсадную колонну, после совершения данных действий сегмент 13 входит в длинный продольный участок фигурного паза и ствол получает возможность свободного перемещения относительно фрикционного блока. Перемещаясь вниз ствол 2 передвигает конус 9, который раздвигает шлипсы 10 и прижимает их к обсадной колонне, переводник 1 давит на клапан балансировочный 3, который в свою очередь давит на корпус гидроякоря 4 и уплотнительный узел. Под действием осевой нагрузки уплотнительные элементы 7 уплотнительного узла прижимаются к обсадной колонне и герметично отсекают верхнюю Before the packer is lowered into the well, it is brought into a transport state, while the friction block (centering unit 14) is mounted on the barrel so that the segment 13 enters a short section of the figured groove and abuts against further movement of the friction block upward relative to the barrel. When the packer is lowered to a predetermined depth, the shoes of the centering unit 14 are pressed tightly against the walls of the casing due to the force of the springs 12 of the shoes. After descent to a predetermined depth, the barrel 2 of the packer is lifted and turned by 1/4 turn, while the friction block is held in place by friction against the casing, after performing these actions, segment 13 enters a long longitudinal section of the figured groove and the barrel is allowed to move freely relative to the friction block. Moving down the barrel 2 moves the cone 9, which spreads the slips 10 and presses them to the casing, the sub 1 presses the balancing valve 3, which in turn presses on the hydraulic anchor body 4 and the sealing assembly. Under the action of axial load, the sealing elements 7 of the sealing assembly are pressed against the casing and hermetically cut off the upper

часть от нижней. Переводник 1, прижимаясь к корпусу балансировочного клапана 3, перекрывает циркуляционный канал 6 и жидкость во время работы, подаваемая через ствол 2, выдвигает цилиндрические поршни гидроякоря и прижимает их к обсадной колонне.part from the bottom. The sub 1, clinging to the body of the balancing valve 3, closes the circulation channel 6 and the liquid during operation, supplied through the barrel 2, advances the cylindrical pistons of the hydraulic anchor and presses them to the casing.

Для того, чтобы создать циркуляцию выше пакера необходимо приподнять ствол для открытия циркуляционного канала. Срыв пакера осуществляется путем натяжения ствола, при этом все элементы пакера автоматически устанавливаются в транспортное положение.In order to circulate above the packer, it is necessary to raise the barrel to open the circulation channel. Stall packer is carried out by pulling the barrel, while all the elements of the packer are automatically installed in the transport position.

Предлагаемое решение обеспечивает легкое и надежное заякорение пакера. Конструкция замкового узла позволяет выполнить посадку и срыв пакера как автоматическим, так и ручным способом.The proposed solution provides easy and reliable anchoring of the packer. The design of the lock assembly allows the packer to land and stall both automatically and manually.

Claims

1. A packer containing a barrel and a landing unit located on it in the lower part, mounted axially movable relative to the barrel, including a cone and slips in the form of spring-loaded levers located uniformly around the circumference of the barrel, a spring-loaded centering unit, a guide pin and a figured groove on the outer surface of the barrel, a sealing assembly installed above the landing unit, characterized in that a hydraulic unit is inserted into it for additional fixation of the packer in the well and excluding its movement, located on the barrel above the sealing unit, and a circulation unit for creating fluid circulation - above or below the packer without stalling, containing a sub that is rigidly mounted on the top of the barrel, a balancing valve in the housing with holes for draining the fluid, connected to the sub, located above the hydraulic block and connected with a detachable connection, while the blocks and nodes are located with a gap relative to the outer surface of the barrel, forming a circulation channel Loka.

2. The packer according to claim 1, characterized in that the hydraulic unit is a hydraulic anchor made in the form of a cylinder with holes for pistons located perpendicular to the barrel and the pistons fixing the spring-loaded bar located in the grooves of the pistons and fixed rigidly to the cylinder.

3. The packer according to claim 1, characterized in that the curly groove has the shape of the letter J.

4. The packer according to claim 1, characterized in that it contains an additional L-shaped groove on the outer surface of the barrel.