RU52607U1

RU52607U1 - HYDROMECHANICAL PACKER

Info

Publication number: RU52607U1
Application number: RU2005136082/22U
Authority: RU
Inventors: Нигаматьян Хамитович Хамитьянов; Фарит Фоатович Ахмадишин; Альберт Салаватович Ягафаров; Анатолий Вениаминович Киршин; Сергей Леонидович Багнюк
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2006-04-10

Abstract

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для перекрытия осевого канала обсадных труб.The proposal relates to the oil and gas industry and is intended to block the axial channel of casing pipes.

Гидромеханический пакер включает ствол с радиальными каналами, соединенный через переходник с колонной труб, гидроцилиндр с поршнем, соединенным с разжимным конусом, разрезную цангу с якорем, уплотнительное кольцо, шаровой клапан с седлом, соединенным со стволом тарированным срезным элементом. Уплотнительное кольцо соединено снизу к разрезной цанге, которая неразрезанным концом жестко присоединена снизу к гидроцилиндру. Якорь выполнен в виде поверхности с насечками, выступающей снаружи над нижним концом разрезной цанги, а изнутри под якорем на разрезной цанге выполнена конусная поверхность. Гидроцилиндр выполнен с возможность перемещения вниз относительно ствола, который дополнительно оснащен снизу на наружной поверхности упором, выполненным с возможностью взаимодействия с разжимным конусом, который соединен жестко с поршнем кольцевой вставкой, выполненной с возможностью взаимодействия с уплотнительным кольцом. Поршень выполнен с возможность взаимодействия с конусной поверхностью разрезной цанги. На наружной поверхности уплотнительного кольца могут быть выполнены кольцевые выборки.The hydromechanical packer includes a barrel with radial channels connected through an adapter to the pipe string, a hydraulic cylinder with a piston connected to the expanding cone, a split collet with an anchor, a sealing ring, a ball valve with a seat connected to the barrel with a calibrated shear element. The O-ring is connected from below to a split collet, which with an uncut end is rigidly attached from below to the hydraulic cylinder. The anchor is made in the form of a surface with notches protruding externally above the lower end of the split collet, and from the inside under the anchor on the split collet a conical surface is made. The hydraulic cylinder is arranged to move downward relative to the barrel, which is additionally equipped with a stop on the outer surface below which is arranged to interact with an expanding cone, which is rigidly connected to the piston by an annular insert adapted to interact with the sealing ring. The piston is configured to interact with the taper surface of the split collet. On the outer surface of the o-ring, ring samples may be made.

Конструкция предлагаемого пакера проста в обслуживании, изготовлении и эксплуатации, а также может многократно использоваться без дополнительных доработок, в результате чего снижаются материальные затраты.The design of the proposed packer is easy to maintain, manufacture and operate, and can also be reused without additional modifications, resulting in reduced material costs.

Description

Известен «Термостойкий пакер» (а.с. №1731937, МПК Е 21 В 33/12, опубл. Бюл. №17 от 07.05.92 г.), содержащий полый ствол, на котором установлен цилиндр с тонкостенной металлической оболочкой, при этом в цилиндре установлен разжимной конус с образованием зазора между ним и металлической оболочкой, в котором размещена разрезная цанга в виде клиновидных кулачков с фигурным кольцевым пазом, в котором установлено фигурное кольцо, выходящих за пределы металлической оболочки, причем в осевом канале ствола установлено седло под шаровой клапан, а на его нижнем конце - выступ для взаимодействия с конусом.The well-known "Heat-resistant packer" (AS No. 1731937, IPC E 21 B 33/12, publ. Bull. No. 17 from 05/07/92), containing a hollow barrel, on which is mounted a cylinder with a thin-walled metal shell, while an expanding cone is installed in the cylinder to form a gap between it and the metal shell, in which a split collet in the form of wedge-shaped cams with a figured annular groove is placed, in which a figured ring extending beyond the metal shell is installed, and a seat under the ball valve is installed in the axial bore of the barrel , and on its lower nce - a protrusion for interaction with a cone.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Гидромеханический пакер» (патент RU №2235850, МПК Е 21 В 33/12, опубл. 10.09.2004 г.), включающий ствол, соединенный через переходник с лифтовой колонной, гидроцилиндр с разжимным конусом и металлической уплотнительной оболочкой, якорь, разрезную цангу, отличающийся тем, что металлическая уплотнительная оболочка выполнена конической и снабжена уплотнительным кольцом на внешней стороне, ствол снабжен ступенчатой подпружиненной втулкой в осевом канале с седлом под шаровой клапан в верхней части и обратным клапаном, установленной с возможностью осевого перемещения и образования гидравлической связи осевого канала ствола с подпакерной полостью в крайнем нижнем положении и связанной со стволом тарированным срезным элементом, причем разрезная цанга жестко связана со стволом, якорь выполнен в виде кольцевого выступа с зубцами по периметру и установлен ниже места расположения металлической уплотнительной оболочки.The closest in technical essence and the achieved result is "Hydromechanical packer" (patent RU No. 2235850, IPC E 21 B 33/12, publ. September 10, 2004), including a barrel connected through an adapter with an elevator column, a hydraulic cylinder with an expanding cone and a metal sealing shell, an anchor, a split collet, characterized in that the metal sealing shell is tapered and provided with a sealing ring on the outside, the barrel is equipped with a spring-loaded step in an axial channel with a seat under the ball to upan in the upper part and a check valve installed with the possibility of axial movement and the formation of hydraulic connection of the axial channel of the barrel with the under-packer cavity in the lowest position and connected with the barrel by a calibrated shear element, the split collet is rigidly connected to the barrel, the anchor is made in the form of an annular protrusion with with teeth along the perimeter and installed below the location of the metal sealing shell.

Недостатками данных устройств являются сложность в изготовлении, возможность использования только раз, так как для снятия пакера необходимо его разбуривать, и, как следствие, высокие материальные затраты.The disadvantages of these devices are the difficulty in manufacturing, the ability to use only once, since to remove the packer it is necessary to drill it, and, as a result, high material costs.

Технической задачей прелагаемой полезной модели является снижение материальных затрат за счет упрощения конструкции и за счет возможности многоразового использования устройства.The technical task of the proposed utility model is to reduce material costs by simplifying the design and due to the possibility of reusable use of the device.

Техническая задача решается гидромеханическим пакером, включающим ствол с радиальными каналами, соединенный через переходник с колонной труб, гидроцилиндр с поршнем, соединенным с разжимным конусом, разрезную цангу с якорем, уплотнительное The technical problem is solved by a hydromechanical packer, including a barrel with radial channels, connected through an adapter to a pipe string, a hydraulic cylinder with a piston connected to an expanding cone, a split collet with an anchor, and a sealing

кольцо, шаровой клапан с седлом, соединенным со стволом тарированным срезным элементом.ring, ball valve with a seat connected to the barrel with a calibrated shear element.

Новым является то, что уплотнительное кольцо соединено снизу к разрезной цанге, которая неразрезанным концом жестко присоединена снизу к гидроцилиндру, а якорь выполнен в виде поверхности с насечками, выступающей снаружи над нижним концом разрезной цанги, а изнутри под якорем на разрезной цанге выполнена конусная поверхность, при этом гидроцилиндр выполнен с возможность перемещения вниз относительно ствола, который дополнительно оснащен снизу на наружной поверхности упором, выполненным с возможностью взаимодействия с разжимным конусом, который соединен жестко с поршнем кольцевой вставкой, выполненной с возможностью взаимодействия с уплотнительным кольцом, при этом поршень выполнен с возможностью взаимодействия с конусной поверхностью разрезной цанги.What is new is that the sealing ring is connected from below to the split collet, which has an uncut end and is rigidly attached from below to the hydraulic cylinder, and the anchor is made in the form of a notched surface protruding externally above the lower end of the split collet, and from the inside under the anchor on the split collet is made a conical surface, while the hydraulic cylinder is arranged to move down relative to the barrel, which is additionally equipped with a bottom on the outer surface of the stop, made with the possibility of interaction with the expanding cone ohm, which is connected rigidly to the piston by an annular insert made with the possibility of interaction with the sealing ring, while the piston is made with the possibility of interaction with the conical surface of the split collet.

Новым является так же, что на наружной поверхности уплотнительного кольца выполнены кольцевые выборки.It is also new that ring samples are made on the outer surface of the sealing ring.

На чертеже изображена конструкция гидромеханического пакера с осевым разрезом.The drawing shows the design of a hydromechanical packer with an axial section.

Гидромеханический пакер, включающий ствол 1 с радиальными каналами 2, соединенный через переходник 3 с колонной труб (на чертеже не показана), гидроцилиндр 4 с поршнем 5, соединенным с разжимным конусом 6, разрезную цангу 7 с якорем 8, уплотнительное кольцо 9, шаровой клапан 10 с седлом 11, соединенным со стволом 1 тарированным срезным элементом 12. Уплотнительное кольцо 9 соединено при помощи технологических шайб 13 и шпилек 14 снизу к разрезной цанге 7, которая неразрезанным концом присоединена снизу к гидроцилиндру 4. Якорь 8 выполнен в виде поверхности с насечками, выступающих снаружи над нижним концом разрезной цанги 7. Изнутри под якорем 8 на разрезной цанге 7 выполнена конусная поверхность 15. Гидроцилиндр 4 выполнен с возможность перемещения вниз относительно ствола 1. Ствол 1 дополнительно оснащен снизу на наружной поверхности упором 16, выполненным с возможностью взаимодействия с разжимным конусом 6, который соединен жестко с поршнем 5 кольцевой вставкой 17, выполненной с возможностью взаимодействия с уплотнительным кольцом 9. Поршень 5 выполнен с возможность взаимодействия с конусной поверхностью 15 разрезной цанги.7. На наружной поверхности уплотнительного кольца 9 выполнены кольцевые выборки 18. Несанкционированные перетоки жидкости предотвращаются при помощи уплотнений 19, 20 и 21.A hydromechanical packer, including a barrel 1 with radial channels 2, connected through an adapter 3 to a pipe string (not shown), a hydraulic cylinder 4 with a piston 5 connected to an expanding cone 6, a split collet 7 with an anchor 8, a sealing ring 9, a ball valve 10 with a saddle 11 connected to the barrel 1 with a calibrated shear element 12. The sealing ring 9 is connected using technological washers 13 and studs 14 from below to a split collet 7, which is connected with an uncut end to the bottom of hydraulic cylinder 4. Anchor 8 is made in the form of a surface with notches protruding externally above the lower end of the split collet 7. From the inside, under the anchor 8, a tapered surface 15 is made on the split collet 7. The hydraulic cylinder 4 is arranged to move downward relative to the barrel 1. The barrel 1 is additionally equipped with a stop 16, made with bottom the possibility of interaction with the expanding cone 6, which is connected rigidly to the piston 5 by an annular insert 17, configured to interact with the sealing ring 9. The piston 5 is configured to interact with the cone second surface 15 of the split tsangi.7. On the outer surface of the sealing ring 9, annular samples are made 18. Unauthorized fluid flows are prevented by means of seals 19, 20, and 21.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Гидромеханический пакер спускают на колонне труб в скважину (на чертеже не показана) без шарового клапана 10, при необходимости промывку производят через внутреннее пространство колонны труб и ствола 1. По достижении интервала установки (на чертеже The hydromechanical packer is lowered onto the pipe string into the well (not shown in the drawing) without a ball valve 10; if necessary, flushing is performed through the interior of the pipe string and barrel 1. Upon reaching the installation interval (in the drawing

не показан), расположенного выше вскрытого продуктивного пласта (на чертеже не показан), с устья (на чертеже не показано) скважины сбрасывают шаровой клапан 10, который садится в седло 11. Затем создают в колонне труб и стволе 1 избыточное давление, которое через радиальные каналы 2 передается в гидроцилиндр 4. Под воздействием избыточного давления гидроцилиндр 4 упирается в переходник 3, а поршень 5 перемещается вниз вместе с кольцевой вставкой 17 и разжимным конусом 6, который разжимает благодаря шайбам 13 и шпилькам 14 уплотнительное кольцо 9 вместе с разрезной цангой 7 до прижатия уплотнительного кольца 9 и якоря 8 к стенкам скважины. После взаимодействия поршня 5 с конусной поверхностью 15 разрезной цанги 7 якорь 8 дожимается к стенкам скважины, окончательно фиксируя пакер в интервале установки, при этом уплотнительное кольцо 9 кольцевой вставкой 17 фиксируется в прижатом к стенкам скважины состоянии, гидравлически разобщая скважину. Для более надежного гидравлического разобщения скважины на наружной поверхности уплотнительного кольца 9 могут быть выполнены кольцевые выборки 18. После установки пакера в колонне труб и стволе 1 еще увеличивают избыточное давление до разрушения тарированного срезного элемента 12, что определяется падением давления в колонне труб на устье скважины. После чего шаровой клапан 10 с седлом 11 освобождает внутреннее пространство ствола 1 и опускается на забой (на чертеже не показан). Далее с вскрытым продуктивным пластом, над которым установлен пакер, возможно проведение любых технологически необходимых операций, например, добыча продукции пласта, закачка необходимых химических реагентов и/или тампонажного раствора и т.п. Для извлечения пакера колонну труб со стволом 1 приподнимают вверх, при этом упор 16 толкает разжимной конус 6, выталкивая его с кольцевой вставкой 17 и поршнем 5 вверх и выводя их из взаимодействия соответственно с уплотнительным кольцом 9 и конусной поверхностью 15 разрезной цанги 7. В результате якорь 8 и уплотнительное кольцо 9 перестают прижиматься к стенкам скважины. Далее пакер извлекают из скважины. После извлечения пакер приводят в исходное состояние, устанавливают внутри ствола при помощи тарированного срезного элемента 12 седло 11 шарового клапана 10, и пакер готов к последующей эксплуатации.not shown), located above the opened reservoir (not shown), from the wellhead (not shown), the ball valve 10 is dropped, which sits in the seat 11. Then, an overpressure is created in the pipe string and barrel 1, which is radially the channels 2 are transferred to the hydraulic cylinder 4. Under the influence of excessive pressure, the hydraulic cylinder 4 abuts against the adapter 3, and the piston 5 moves down together with the annular insert 17 and the expanding cone 6, which unloads the o-ring 9 in weight due to the washers 13 and the studs 14 those with a split collet 7 until the sealing ring 9 and the armature 8 are pressed against the walls of the well. After the interaction of the piston 5 with the conical surface 15 of the split collet 7, the anchor 8 is pressed against the walls of the well, finally fixing the packer in the installation interval, while the sealing ring 9 with the ring insert 17 is fixed in the state pressed against the walls of the well, hydraulically disconnecting the well. For a more reliable hydraulic separation of the well on the outer surface of the sealing ring 9, ring samples can be made 18. After installing the packer in the pipe string and barrel 1, the overpressure is still increased until the calibrated shear element 12 is destroyed, which is determined by the pressure drop in the pipe string at the wellhead. Then the ball valve 10 with the seat 11 frees the inner space of the barrel 1 and lowers to the bottom (not shown). Further, with the productive formation opened, over which the packer is installed, it is possible to carry out any technologically necessary operations, for example, production of the formation products, injection of the necessary chemicals and / or grouting, etc. To remove the packer, the pipe string with the barrel 1 is lifted upward, while the emphasis 16 pushes the expanding cone 6, pushing it with the annular insert 17 and the piston 5 upward and disengaging them, respectively, with the sealing ring 9 and the conical surface 15 of the split collet 7. As a result the anchor 8 and the sealing ring 9 cease to be pressed against the walls of the well. Next, the packer is removed from the well. After extraction, the packer is returned to its original state, installed inside the barrel using a calibrated shear element 12, the seat 11 of the ball valve 10, and the packer is ready for subsequent operation.

Claims

1. Hydromechanical packer, including a barrel with radial channels, connected through an adapter with a pipe string, a hydraulic cylinder with a piston connected to an expanding cone, a split collet with an anchor, a sealing ring, a ball valve with a seat connected to the barrel with a calibrated shear element, characterized in that the sealing ring is connected from below to a split collet, which with an uncut end is rigidly attached from below to the hydraulic cylinder, and the anchor is made in the form of a surface with notches protruding externally above the lower end of carved collet, and from the inside under the anchor on a split collet a conical surface is made, while the hydraulic cylinder is arranged to move down relative to the barrel, which is additionally equipped with a stop on the outer surface, made with the possibility of interaction with the expanding cone, which is rigidly connected to the piston ring insert, made with the possibility of interaction with the sealing ring, while the piston is made with the possibility of interaction with the conical surface of the split collet.

2. The hydromechanical packer according to claim 1, characterized in that ring samples are made on the outer surface of the sealing ring.