RU47429U1

RU47429U1 - PACKER MECHANICAL

Info

Publication number: RU47429U1
Application number: RU2005113880/22U
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: 2005-08-27

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано 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 замены шлипсов без его разборки' при увеличении проходного канала ствола. 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 на наружной поверхности ствола, установленные над посадочным узлом уплотнительный узел, согласно решению, посадочный узел снабжен поворотным кольцом, расположенным над центрирующим узлом и имеющим паз для закрепления шлипсов, ширина которого выбрана из условия обеспечения возможности последовательного извлечения шлипсов путем поворота кольца. Уплотнительный узел выполнен из трех элементов, которые разделены друг от друга проставочными и калибровочными кольцами, при этом средний элемент имеет меньшую жесткость, чем крайние.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 replace the slips without disassembling it with an increase in the bore of the bore. 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 a pin and a figured groove on the outer surface of the barrel, a sealing unit installed above the landing unit; according to the solution, the landing unit is equipped with a rotary ring, located nnym over centering assembly and having a groove for anchoring slips, the width of which is chosen from the condition enable sequential retrieval slip by rotation of the ring. The sealing assembly is made of three elements that are separated from each other by spacer and calibration rings, while the middle element has less rigidity than the extreme ones.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано 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 замены шлипсов без разборки пакера, малый диаметр проходного канала, который не позволяет пропускать через него различные каротажные приборы и снижает объем прокачиваемой жидкости, а также невозможность создания циркуляции жидкости выше и ниже пакера без его срыва.The disadvantage of this device is the impossibility of replacing the slips without disassembling the packer, the small diameter of the passage channel, which does not allow various logging tools to pass through it and reduces the volume of pumped fluid, as well as the inability to create fluid circulation above and below the packer without breaking it.

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 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, shoulders of a rectangular profile are made, guide pins are mounted rigidly on a tight fit, perpendicular to the axis of the packer, in the inner part of the ring, the front angle

буртиков равен 10°, а также содержит дополнительный, выполненный автономно на наружной поверхности ствола, фигурный паз с прямыми продольными, коротким 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).the flanges is equal to 10 °, and also contains an additional, made autonomously on the outer surface of the barrel, shaped groove with straight longitudinal, short transport and long working sections, with short transport and long working sections of curly grooves interconnected by alternating inclined and straight sections, each straight plot, counterclockwise, goes into an inclined, which, in turn, is adjacent to the next straight section at an acute angle. (RF patent No. 2209927 IPC E 21 B 33/12).

Недостатком пакера является невозможность замены шлипсов без его разборки, малый диаметр проходного канала не позволяет пропускать через него различные каротажные приборы и снижает объем прокачиваемой жидкости, не позволяет обеспечить циркуляцию жидкости выше и ниже пакера без его срыва.The disadvantage of the packer is the impossibility of replacing the slips without disassembling it, the small diameter of the passage channel does not allow various logging tools to pass through it and reduces the volume of pumped fluid, it does not allow the fluid to circulate above and below the packer without breaking it.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение возможности замены шлипсов без его разборки при увеличении проходного канала ствола.The objective of the proposed technical solution is to provide the ability to replace the slips without disassembling it while increasing the bore of the barrel.

Поставленная задача решается тем, что пакер механический, содержащий ствол и расположенный на нём 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 на наружной поверхности ствола, установленные- над посадочным узлом уплотнительный узел, согласно решению, посадочный узел снабжен поворотным кольцом, расположенным над центрирующим узлом и имеющим паз для закрепления шлипсов, ширина которого выбрана из условия обеспечения возможности последовательного извлечения шлипсов путем поворота кольца.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 a pin and a figured groove on the outer surface of the barrel, installed - above the landing unit the sealing unit, according to the solution, the landing unit is equipped with a rotary ring, located located above the centering unit and having a groove for securing the slips, the width of which is selected so as to enable the sequential extraction of the slips by turning the ring.

Уплотнительный узел выполнен из трех элементов, которые разделены друг от друга проставочными и калибровочными кольцами, при этом средний элемент имеет меньшую жесткость, чем крайние.The sealing assembly is made of three elements that are separated from each other by spacer and calibration rings, while the middle element has less rigidity than the extreme ones.

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. - ствол;1. - trunk;

2. - уплотнительный элемент уплотнительного узла;2. - sealing element of the sealing assembly;

3. - проставочное кольцо;3. - a spacer ring;

4. - калибровочное кольцо;4. - calibration ring;

5. -конус;5. -cone;

6. - корпус башмаков;6. - shoe case;

7. - пружина башмаков;7. - spring shoes;

8. - центрирующий узел, включающий 5 штук башмаков;8. - centering unit, including 5 pieces of shoes;

9. - шлипсы;9. - slips;

10. - пружина шлипсов;10. - spring of slips;

11. - поворотное кольцо;11. - a rotary ring;

12. - направляющий штифт в виде сегмента;12. - a guide pin in the form of a segment;

В состав пакера входят ствол 1, на котором установлены основные узлы пакера, имеющие возможность осевого перемещения относительно ствола, уплотнительный, центрирующий и посадочный узлы.The packer includes a barrel 1, on which the main packer nodes are installed, having the possibility of axial movement relative to the barrel, a sealing, centering and landing nodes.

Уплотнительный узел состоит из трех уплотнительных элементов 2, разделенных между собой проставочными 3 и калибровочными 4 кольцами.The sealing assembly consists of three sealing elements 2, separated by spacers 3 and 4 calibration rings.

Посадочный узел, расположенный в нижней части пакера, состоит из конуса 5 и фрикционного блока, включающего в себя корпус башмаков 6, в который установлены подпружиненные пружинами 7 башмаки центрирующего узла 8 равномерно расположенные по окружности. В корпус башмаков 6 вкручена втулка шлипсов 9. На стволе пакера выполнены J-образный (для автоматической) и L-образный пазы механической фиксации и срыва пакера, состоящие из продольных и фигурных участков.The landing unit located in the lower part of the packer consists of a cone 5 and a friction unit, which includes the shoe body 6, in which the spring-loaded shoes of the centering unit 8, spaced evenly spaced around the circumference, are installed. A sleeve of slips 9 is screwed into the shoe body 6. A J-shaped (for automatic) and L-shaped grooves of mechanical fixation and disruption of the packer, consisting of longitudinal and curved sections, are made on the trunk of the packer.

Посадочный узел оснащен поворотным кольцом 11 с пазом, ширина которого позволяет последовательно извлекать шлипсы 10 путем поворота кольца 11 в случае их замены.The landing unit is equipped with a rotary ring 11 with a groove, the width of which allows you to sequentially remove the slips 10 by rotating the ring 11 in case of replacement.

В корпусе башмаков 6 жестко смонтирован направляющий штифт в виде сегмента 12, который в зависимости от сборки пакера (для ручной или автоматической посадки) входит в зацепление с одним из фигурных пазов. В торцевых пазах корпуса башмаков 6 установлены шлипсы 9, равномерно расположенные по окружности. Шлипсы 9 имеют конфигурацию качающегося рычага и подпружинены коническими пружинами 10. Между стволом 1 и шлипсами 10 отсутствуют дополнительные опорные втулки. Использование конической пружины обеспечивает большую величину радиального хода, чем при использовании цилиндрической пружины. Для фиксации и замены шлипсов 9 служит поворотое кольцо 11 с пазом. Использование такой конструкции шлипсов 9, конуса 5 и корпуса башмаков 6 позволяет выполнить ствол с увеличенным проходным каналом.A guide pin in the form of a segment 12 is rigidly mounted in the shoe case 6, which, depending on the packer assembly (for manual or automatic landing), engages with one of the figured grooves. In the end grooves of the shoe body 6, slips 9 are installed, evenly spaced around the circumference. Slips 9 have the configuration of a swing arm and are spring-loaded with conical springs 10. Between the barrel 1 and slips 10 there are no additional support bushings. The use of a conical spring provides a larger radial stroke than when using a coil spring. To fix and replace the slips 9 is a rotary ring 11 with a groove. Using this design of the slips 9, the cone 5 and the shoe body 6 allows the barrel to be made with an enlarged passage channel.

На корпусе центрирующих элементов 8 расположено поворотное кольцо 11 с внутренней резьбой. В кольце выполнено отверстие, в которое вставлен направляющий штифт 12 в виде фигурного сегмента для перемещения в фигурном пазе, имеющем форму буквы J или L, расположенном вдоль ствола.On the body of the centering elements 8 is located a rotary ring 11 with an internal thread. A hole is made in the ring into which a guide pin 12 is inserted in the form of a figured segment for movement in a figured groove having the shape of the letter J or L 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 центрирующий узел 8 устанавливается на стволе 1 так, что сегмент 12 входит в короткий участок фигурного паза и, упираясь, препятствует дальнейшему его перемещению вверх относительно ствола. При спуске пакера на заданную глубину башмаки 8 .за счет усилия пружин 7 башмаков плотно прижимаются к стенкам обсадной колонны. После спуска на заданную глубину ствол 1 пакера приподнимают и проворачивают на 1/4 оборота, при этом центрирующий узел удерживается на месте за счет трения об обсадную колонну, после совершения данных действий сегмент 12 входит в длинный продольный участок фигурного паза и ствол 1 получает возможность свободного перемещения относительно фрикционного блока. Перемещаясь вниз ствол 1 передвигает конус 5, который раздвигает шлипсы 9 и прижимает их к обсадной колонне. Под действием осевой нагрузки уплотнительные элементы 7 уплотнительного узла прижимаются к обсадной колонне и герметично отсекают верхнюю часть от нижней.Before the packer is lowered into the well, it is brought into a transport state, while the centering unit 8 is installed on the barrel 1 so that the segment 12 enters a short section of the figured groove and, abutting, prevents its further upward movement relative to the barrel. When the packer is lowered to a predetermined depth, shoes 8. Due to the force of the springs, 7 shoes are tightly pressed against the walls of the casing. After descent to a predetermined depth, the packer barrel 1 is lifted and turned 1/4 turn, while the centering unit is held in place by friction against the casing string, after performing these actions, segment 12 enters a long longitudinal section of the figured groove and barrel 1 is able to freely movement relative to the friction block. Moving down the barrel 1 moves the cone 5, which spreads the slips 9 and presses them to the casing. 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 part from the lower.

Конструкция замкового узла (фигурные пазы и направляющий штифт) позволяет выполнить посадку и срыв пакера как автоматическим, так и ручным способом. Применение оригинальной конструкции шлипсов и фрикционного блока позволило добиться заданной величины проходного канала ствола. Пакер с увеличенным диаметром проходного канала может эксплуатироваться при давлении до 700 атм., с возможностью замены быстроизнашиваемых деталей в полевых условиях без разборки пакера.The design of the locking unit (curly grooves and a guide pin) allows you to land and break the packer in both automatic and manual way. The use of the original design of the slips and the friction block made it possible to achieve a given value of the bore of the bore. A packer with an increased diameter of the passage channel can be operated at a pressure of up to 700 atm., With the possibility of replacing wearing parts in the field without disassembling the packer.

Claims

1. A mechanical 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 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 assembly, characterized in that the landing assembly is provided with a rotary ring located above the centering assembly and a groove for securing the slips, the width of which is selected from the condition of ensuring the possibility of sequential extraction of the slips by turning the ring.

2. The packer according to claim 1, characterized in that the sealing unit is made of three elements that are separated from each other by spacer and calibration rings, while the middle element has less rigidity than the extreme ones.