RU53713U1

RU53713U1 - TEST PACKER

Info

Publication number: RU53713U1
Application number: RU2005133984/22U
Authority: RU
Inventors: Расих Нафисович Файзуллин; Сергей Юрьевич Фролов; Рафагат Габделвалиевич Габдуллин; Дмитрий Витальевич Страхов; Радик Зяузятович Зиятдинов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2006-05-27

Abstract

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в нефтяных и газовых скважинах для поинтервальной опрессовки их колонн.The proposal relates to the oil and gas industry and can be used in oil and gas wells for interval testing of their columns.

Опрессовочный пакер состоит из корпуса, расположенных на наружной поверхности корпуса нижней и верхней втулок, жестко соединенных между собой, рассеченной вдоль продольными разрезами по всему диаметру - d гильзой, узла герметизации с уплотнительным элементом, расположенным на наружной поверхности гильзы и выполненным в виде эластичного рукава, нижний конец которого жестко соединен снизу с нижней втулкой. Длина b - уплотнительного элемента превышает половину длины а - рассеченной части гильзы, (b>а), а вся рассеченная часть гильзы имеет длину 2×а. Корпус выше гильзы напротив верхней втулки снабжен сквозными продольными пазами.The compression packer consists of a housing located on the outer surface of the lower and upper bushings, rigidly interconnected, cut along longitudinal sections along the entire diameter - d with a sleeve, a sealing unit with a sealing element located on the outer surface of the sleeve and made in the form of an elastic sleeve, the lower end of which is rigidly connected from below to the lower sleeve. The length of the b - sealing element exceeds half the length of the a - dissected part of the sleeve, (b> a), and the entire dissected part of the sleeve has a length of 2 × a. The housing above the sleeve opposite the upper sleeve is provided with through longitudinal grooves.

Клапанный узел установлен внутри корпуса и выполнен в виде сбивного клапана, герметично установленного в радиальное отверстие, которым снабжен корпус выше сквозных продольных пазов.The valve assembly is installed inside the housing and is made in the form of a knockdown valve, hermetically installed in the radial hole, which is equipped with a housing above the through longitudinal grooves.

В сквозные продольные пазы корпуса установлены подвижные пальцы, которые с одной стороны соединены с верхней втулкой, а с другой стороны с золотником перепускного устройства. Золотник посредством уплотнительных колец, герметично размещен внутри корпуса. Золотник оснащен снизу внутренней ступенчатой выточкой под шар.Movable fingers are installed in the through longitudinal grooves of the housing, which are connected on one side to the upper sleeve and, on the other hand, to the spool of the bypass device. Spool by means of o-rings, hermetically placed inside the housing. The spool is equipped with a bottom internal step recess under the ball.

Регулировочная гайка перепускного устройства навернута на нижний торец корпуса и подпружинивает пружиной золотник снизу. Верхняя втулка и золотник, соединенные между собой посредством подвижных пальцев имеют возможность осевого ограниченного перемещения по сквозным продольным пазам корпуса в рабочем положении.The bypass adjusting nut is screwed onto the lower end of the housing and spring-loaded from the bottom of the spool. The upper sleeve and the spool, interconnected by means of movable fingers, have the possibility of axial limited movement along the through longitudinal grooves of the housing in the working position.

Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию и позволяет с достаточной эффективностью спрессовать обсадную колонну в требуемых интервалах скважины, после чего поднимать колонну НКТ без излива жидкости, и тем самым соблюдать экологическую безопасность, что в целом позволяет сократить время на процесс опрессовки в целом и сэкономить материальные и финансовые средства.The proposed device has a simple design and allows sufficient efficiency to compress the casing in the required intervals of the well, and then raise the tubing string without spilling fluid, and thereby comply with environmental safety, which generally reduces the time for the crimping process as a whole and save material and financial facilities.

Description

Известен «Пакер» (Свидетельство на полезную модель RU №29090 МПК 7 Е 21 В 33/12 опубл. Бюл. №12 от 27.04.2003 г.), включающий ствол с фигурным пазом на наружной поверхности с равномерно расположенными чередующимися продольными короткими и длинными участками, жестко связанную со стволом опору, расположенный под ней нажимной уплотнительный элемент и конус, установленную на стволе с возможностью осевого перемещения обойму и соединенное с ней кольцо, направляющий штифт, размещенный в фигурном пазе и соединенный с кольцом, установленные в обойме по ее окружности шлипсы, подпружиненные в радиальном направлении, при этом он снабжен самоуплотняющейся манжетой, установленной на стволе выше опоры и жестко соединенным с ним наконечником, через который пропущен шток, выполненный с кольцевым уступом внизу, взаимодействующим с наконечником, и радиальными отверстиями, расположенными выше наконечника, причем шток соединен с грузом, имеющим камеру в нижней части, сообщенную с колонным пространством скважины посредством радиальных отверстий и с внутренним пространством штока посредством осевого канала, перекрытого обратным клапаном; в качестве средства для подъема и спуска используют канат.The well-known "Packer" (Utility Model Certificate RU No. 29090 IPC 7 E 21 V 33/12 publ. Bull. No. 12 dated 04/27/2003), including a barrel with a curly groove on the outer surface with evenly spaced alternating longitudinal short and long sections, a support rigidly connected to the barrel, a pressurizing sealing element located under it and a cone mounted on the barrel with the possibility of axial movement of the cage and a ring connected to it, a guide pin placed in a figured groove and connected to the ring installed in the cage along its circumference the slips are spring-loaded in the radial direction, while it is equipped with a self-sealing cuff mounted on the barrel above the support and a rigidly connected tip through which a rod is passed, made with an annular ledge below, interacting with the tip, and radial holes located above the tip, moreover, the rod is connected to a load having a camera in the lower part, in communication with the column space of the well through radial holes and with the inner space of the rod through an axial sediment blocked by check valve; as a means for lifting and lowering using a rope.

Недостатками данного пакера являются:The disadvantages of this packer are:

- возможность спуска только на канате что снижает область применения (например: на небольших глубинах выигрыш во времени незначителен, причем требуется использования специального оборудования для спуска на канате);- the possibility of descent only on the rope, which reduces the scope (for example: at shallow depths the time gain is negligible, and the use of special equipment for descent on the rope is required);

- самоуплотняющаяся манжета для качественной работы при спуске контактирует с эксплуатационной колонной, что при спуске на большие (более 900 м) глубины вызывает ее истирание.- the self-sealing cuff for high-quality work during descent is in contact with the production casing, which when descending to large (more than 900 m) depths causes its abrasion.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является « Опрессовочный пакер» (Патент RU №2153570 МПК 7 Е 21 В 33/12 опубл. Бюл. №21 от 27.07.2000 г.), включающий корпус, узел герметизации с уплотнительным элементом, нижней втулкой и камерой уплотнения, перепускное устройство и обратный клапан, при этом пакер имеет клапанный узел со срезными элементами, шаровым клапаном и седлом The closest in technical essence to the proposed one is the “Compression Packer” (Patent RU No. 2153570 IPC 7 Е 21 В 33/12 publ. Bull. No. 21 dated 07/27/2000), including a housing, a sealing unit with a sealing element, a lower sleeve and a seal chamber, a bypass device and a check valve, while the packer has a valve assembly with shear elements, a ball valve and a seat

под этот клапан в, виде цилиндрической втулки, а корпус имеет кольцевой бурт ограничения перемещения нижней втулки, кольцевую проточку, ступенчатую кольцевую выточку и радиальные отверстия для установки срезных винтов, при этом перепускное устройство выполнено в виде золотника с внутренней ступенчатой выточкой, соответствующей ступенчатой кольцевой выточке корпуса, пружиной и регулировочной гайкой, устанавливающей усилие пружины и длину хода золотника, а камера уплотнения образована уплотнительным и кольцевой проточкой корпуса.under this valve, in the form of a cylindrical sleeve, and the body has an annular collar restricting the movement of the lower sleeve, an annular groove, a stepped annular undercut and radial holes for installing shear screws, while the bypass device is made in the form of a spool with an internal stepped undercut corresponding to a stepped annular undercut case, a spring and an adjusting nut that sets the spring force and stroke length of the spool, and the seal chamber is formed by a sealing and annular groove of the body.

Недостатками данного опрессовочного пакера являются:The disadvantages of this crimping packer are:

- сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей, и как следствие сложность сборки;- the complexity of the design, due to the large number of nodes and parts, and as a result, the complexity of the assembly;

- возможна не герметичная посадка клапана в узле обратного клапана в процессе опрессовки, особенно в случае сильного загрязнения клапана скважинной жидкостью, что снижает эффективность работы опрессовочного пакера в целом;- possible non-tight fit of the valve in the check valve assembly during crimping, especially in the case of severe contamination of the valve with well fluid, which reduces the overall performance of the compression packer as a whole;

Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции опрессовочного пакера и повышение эффективности его работы.The technical task of the utility model is to simplify the design of the compression packer and increase its efficiency.

Указанная техническая задача решается предлагаемым опрессовочным пакером, включающим корпус, узел герметизации с уплотнительным элементом, закрепленным между нижней и верхней втулками, клапанный узел, перепускное устройство, состоящее из золотника с внутренней ступенчатой выточкой, пружины и регулировочной гайки.The specified technical problem is solved by the proposed compression packer, comprising a housing, a sealing assembly with a sealing element fixed between the lower and upper bushings, a valve assembly, a bypass device consisting of a spool with an internal stepped recess, a spring and an adjusting nut.

Новым является то, что нижняя и верхняя втулки жестко соединены между собой, рассеченной вдоль продольными разрезами по всему диаметру гильзой, на которой расположен уплотнительный элемент, выполненный в виде эластичного рукава, нижний конец которого жестко соединен с нижней втулкой, при этом длина уплотнительного элемента превышает половину длины рассеченной части гильзы, при этом корпус выше гильзы напротив верхней втулки снабжен сквозными продольными пазами, в которые установлены подвижные пальцы, которые с одной стороны соединены с верхней втулкой, а с другой - с золотником перепускного устройства, герметично размещенного внутри корпуса, а внутренняя ступенчатая выточка золотника выполнена снизу под шар, при этом регулировочная гайка навернута на корпус снизу и подпружинивает золотник снизу, причем верхняя втулка и золотник, соединенные между собой посредством подвижных пальцев имеют возможность осевого ограниченного перемещения по сквозным продольным пазам корпуса в рабочем положении, клапанный узел выполнен в виде сбивного клапана, герметично установленного в радиальное отверстие, которым снабжен корпус в верхней части, при этом нижняя втулка жестко закреплена на корпусе.New is that the lower and upper bushings are rigidly interconnected, cut along longitudinal sections along the entire diameter with a sleeve on which there is a sealing element made in the form of an elastic sleeve, the lower end of which is rigidly connected to the lower sleeve, while the length of the sealing element exceeds half the length of the dissected part of the sleeve, while the housing above the sleeve opposite the upper sleeve is provided with through longitudinal grooves in which movable fingers are installed, which are connected on one side with the upper sleeve, and on the other with the spool of the bypass device, hermetically placed inside the housing, and the internal stepped groove of the spool is made from below under the ball, while the adjusting nut is screwed onto the body from below and springs from the bottom of the spool, the upper sleeve and the spool connected to each other by means of movable fingers they have the possibility of axial limited movement along the through longitudinal grooves of the housing in the working position, the valve assembly is made in the form of a knock-off valve, hermetically installed a radial bore which is provided in the upper housing part, the lower sleeve rigidly fixed to the body.

На фигуре изображен предлагаемый опрессовочный пакер в продольном разрезе.The figure shows the proposed crimping packer in longitudinal section.

Опрессовочный пакер состоит из корпуса 1, расположенных на наружной поверхности корпуса 1 нижней 2 и верхней 3 втулок, жестко соединенных между собой, рассеченной вдоль продольными разрезами по всему диаметру - d гильзой 4, узла герметизации 5 с уплотнительным элементом 6, расположенным на наружной поверхности гильзы 4 и выполненным в виде эластичного рукава, нижний конец которого жестко соединен снизу с нижней втулкой 2.The compression packer consists of a housing 1 located on the outer surface of the housing 1 of the lower 2 and upper 3 bushings rigidly interconnected, cut along longitudinal sections along the entire diameter - d with a sleeve 4, a sealing unit 5 with a sealing element 6 located on the outer surface of the sleeve 4 and made in the form of an elastic sleeve, the lower end of which is rigidly connected from below to the lower sleeve 2.

Длина b - уплотнительного элемента 6 превышает половину длины а - рассеченной части 7 гильзы 4, (b>a), а вся рассеченная часть 7 гильзы 4 имеет длину 2×а.The length of the b - sealing element 6 exceeds half the length of the a - dissected part 7 of the sleeve 4, (b> a), and the entire dissected part 7 of the sleeve 4 has a length of 2 × a.

Корпус 1 выше гильзы 4 напротив верхней втулки 3 снабжен сквозными продольными пазами 8.The housing 1 above the sleeve 4 opposite the upper sleeve 3 is provided with through longitudinal grooves 8.

Клапанный узел 9 установлен внутри корпуса 1 и выполнен в виде сбивного клапана 10, герметично установленного в радиальное отверстие 11, которым снабжен корпус 1 выше сквозных продольных пазов 8.The valve assembly 9 is installed inside the housing 1 and is made in the form of a knocking valve 10 sealed in the radial hole 11, which is provided with the housing 1 above the through longitudinal grooves 8.

В сквозные продольные пазы 8 корпуса 1 установлены подвижные пальцы 12, которые с одной стороны соединены с верхней втулкой 3, а с другой стороны с золотником 13 перепускного устройства 14. Золотник 13 посредством уплотнительных колец 15, герметично размещен внутри корпуса 1.Movable fingers 12 are installed in the through longitudinal grooves 8 of the housing 1, which are connected on one side to the upper sleeve 3 and, on the other hand, to the spool 13 of the bypass device 14. The spool 13 is sealed inside the housing 1 by means of o-rings 15.

Золотник 13 оснащен снизу внутренней ступенчатой выточкой 16, под шар 17. Регулировочная гайка 18 перепускного устройства 14 навернута на нижний торец корпуса 1 и подпружинивает пружиной 19 золотник 13 снизу. Верхняя втулка 3 и золотник 13, соединенные между собой посредством подвижных пальцев 12 имеют возможность осевого ограниченного перемещения по сквозным продольным пазам 8 корпуса 1 в рабочем положении.The spool 13 is equipped from below with an internal stepped recess 16, under the ball 17. The adjusting nut 18 of the bypass device 14 is screwed onto the lower end of the housing 1 and springs 13 with the spring 19 from the bottom. The upper sleeve 3 and the spool 13, interconnected by means of movable fingers 12 have the possibility of axial limited movement along the through longitudinal grooves 8 of the housing 1 in the working position.

Опрессовочный пакер работает следующим образом.The compression packer operates as follows.

Опрессовочный пакер в сборе (см. фиг) посредством муфты 20 соединяют с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) 21 и спускают в заданный интервал опрессовки обсадной колонны 22The compression packer assembly (see Fig.) By means of the coupling 20 is connected to the string of tubing 21 and lowered into the specified interval of crimping the casing 22

В процессе спуска опрессовочного пакера происходит заполнение внутренней полости колонны НКТ 21, находящейся в скважине жидкостью, которая свободно перетекает снизу вверх сквозь корпус 1 через шар 17 перепускного устройства 14, находящийся на внутренней ступенчатой выточке 16 золотника 13 опрессовочного пакера.During the descent of the compression packer, the inner cavity of the tubing string 21 is filled with liquid in the well, which flows freely from the bottom up through the housing 1 through the ball 17 of the bypass device 14 located on the inner step recess 16 of the spool 13 of the compression packer.

По достижению заданного интервала опрессовки производят заполнение межколонного пространства 23 обсадной колонны 22 технологической жидкостью.Upon reaching a predetermined pressure test interval, the annular space 23 of the casing 22 is filled with process fluid.

Герметизируют устье скважины и посредством насосного агрегата (на фигуре не показано) нагнетают технологическую жидкость в колонну НКТ 21 и создают в ней давление. Под действием давления золотник 13, герметично установленный посредством уплотнительных колец 15 внутри корпуса 1 начинает перемещаться вниз, сжимая пружину 19 перепускного устройства 14, подпертую снизу посредством регулировочной гайки 18, навернутую на нижний конец корпуса 1, а так как золотник 13 посредством подвижных пальцев 12 соединен с верхней втулкой 3, которая в свою очередь, жестко соединена посредством гильзы 4 с нижней втулкой 2 жестко закрепленной на корпусе 1, то гильза 4, имеющая длину рассеченной части 2×а изгибается дугой по центру, а поскольку нижняя часть уплотнительного элемента 6 и гильзы 4 жестко соединены с нижней втулкой 2, а так как длина - b уплотнительного элемента 6 превышает половину длины - а, рассеченной части 7 гильзы 4 (b>a), то уплотнительный элемент 6, выполненный в виде эластичного рукава соприкасается и под воздействием гильзы 4 прижимается к внутренним стенкам обсадной колонны 22 герметизируя ее межколонное пространство 23.The wellhead is sealed and, using a pumping unit (not shown in the figure), the process fluid is pumped into the tubing string 21 and pressure is created in it. Under pressure, the spool 13 sealed by means of o-rings 15 inside the housing 1 begins to move downward, compressing the spring 19 of the bypass device 14, supported from below by means of an adjusting nut 18, screwed onto the lower end of the housing 1, and since the spool 13 is connected by means of movable fingers 12 with the upper sleeve 3, which, in turn, is rigidly connected by means of a sleeve 4 to the lower sleeve 2 rigidly mounted on the housing 1, then the sleeve 4 having a length of the dissected part of 2 × and bends in an arc in the center, and since the lower part of the sealing element 6 and the sleeve 4 are rigidly connected to the lower sleeve 2, and since the length - b of the sealing element 6 exceeds half the length - a, of the dissected part 7 of the sleeve 4 (b> a), the sealing element 6, made in in the form of an elastic sleeve is in contact and under the influence of the sleeve 4 is pressed against the inner walls of the casing 22 sealing her annular space 23.

Давление в колонне НКТ 21 продолжают поднимать, и в определенный момент откроются сквозные продольные пазы 8 корпуса 1 в своей верхней части, при этом сжатие пружины 19 прекратится. Золотник 13 перепускного устройства 14, оказавшись внизу в рабочем положении, создает гидравлическую связь между внутренним пространством колонны НКТ 21 и межколонным пространством 23 посредством вышеупомянутых сквозных продольных пазов 8 корпуса 1, в результате чего давление во внутреннем пространстве колонны НКТ 21 и межколонном пространстве 23 обсадной колонны 22 выравнивается. Далее продолжают нагнетать технологическую жидкость в колонну НКТ 21 и поднимают давление до намеченного давлением опрессовки, при этом создаваемое давление дожимает уплотнительный элемент 6, то есть эластичный рукав, еще более плотно прижимая его к внутренней стенке обсадной колонны 22 и достигнув давления опрессовки, выдерживают заданное время.The pressure in the tubing string 21 continues to rise, and at a certain moment, the through longitudinal grooves 8 of the housing 1 in their upper part will open, while the compression of the spring 19 will stop. The spool 13 of the bypass device 14, being in the lower working position, creates a hydraulic connection between the inner space of the tubing string 21 and the annular space 23 through the aforementioned through longitudinal grooves 8 of the housing 1, as a result of which the pressure in the inner space of the tubing string 21 and the annular space 23 of the casing 22 is leveled. Next, they continue to pump the process fluid into the tubing string 21 and raise the pressure to the pressure determined by the pressure, while the created pressure compresses the sealing element 6, that is, the elastic sleeve, pressing it even more tightly against the inner wall of the casing string 22 and reaching the pressure of pressure testing, maintain the set time .

После опрессовки обсадной колонны 22 давление сбрасывают, при этом верхняя втулка 3 и соединенный с ней посредством подвижных пальцев 12, находящихся в сквозных продольных пазах 8 корпуса 1 золотник 13 поднимаются вверх под действием возвратной силы пружины 19 и сил упругости согнутой дугой в процессе опрессовки рассеченной части 7 гильзы 4, при этом последняя, поскольку ее верхний конец жестко соединен с верхней втулкой 3, а нижний жестко закреплен к расположенной неподвижно на корпусе 1 нижней втулки 2 выпрямляется, а расположенный на наружной поверхности гильзы 4 уплотнительный элемент 6 выходит из соприкосновения со стеками обсадной колонны. В определенный момент, когда пружина 19 полностью разожмется верхняя After crimping the casing 22, the pressure is released, while the upper sleeve 3 and connected to it by means of movable fingers 12 located in the through longitudinal grooves 8 of the housing 1, the spool 13 rise up under the action of the return force of the spring 19 and the elastic forces by the bent arc during the crimping of the dissected part 7 of the sleeve 4, the last one, since its upper end is rigidly connected to the upper sleeve 3, and the lower one is rigidly fixed to the lower sleeve 2 located motionless on the housing 1, and straightened, and located on the outer the surface of the sleeve 4, the sealing element 6 comes out of contact with the casing stacks. At a certain point, when the spring 19 is fully unclenched upper

втулка 3 остановится, а гильза 4 полностью выпрямится и примет первоначальное положение.the sleeve 3 will stop, and the sleeve 4 will fully straighten and take its original position.

Опрессовочный пакер разгерметизирован.The compression packer is depressurized.

При необходимости проведения процесса опрессовки в другом интервале скважины колонну НКТ 21 вместе с опрессовочным пакером спускают на необходимую глубину и операцию повторяют.If it is necessary to conduct the crimping process in another interval of the well, the tubing string 21 together with the compression packer is lowered to the required depth and the operation is repeated.

После проведения опрессовочных работ в колонну НКТ 21 с устья скважины сбрасывают бросовый орган (например, ломик), который взаимодействует с клапанным узлом 9 и разрушает сбивной клапан 10, в результате чего открывается радиальное отверстие 11 в корпусе 1 для перетока жидкости из внутреннего пространства колонны НКТ 21 в межколонное пространство 23 обсадной колонны 22. При подъеме колонны НКТ 21 с опрессовочным пакером жидкость вытекает из внутреннего пространства колонны НКТ 21, позволяя вести их подъем без перелива.After pressure testing, a waste organ (e.g., crowbar) is discharged from the wellhead to the tubing string 21, which interacts with the valve assembly 9 and destroys the relief valve 10, as a result of which a radial hole 11 is opened in the housing 1 for fluid flow from the inside of the tubing string 21 into the annular space 23 of the casing 22. When lifting the tubing string 21 with a compression packer, fluid flows from the inner space of the tubing string 21, allowing them to rise without overflow.

Claims

A compression packer comprising a housing, a sealing assembly with a sealing element fixed between the lower and upper bushings, a valve assembly, a bypass device consisting of a slide valve with an internal step recess, a spring and an adjusting nut, characterized in that the lower and upper bushings are rigidly interconnected dissected along longitudinal sections along the entire diameter of the sleeve, on which there is a sealing element made in the form of an elastic sleeve, the lower end of which is rigidly connected to the lower duct and the length of the sealing element exceeds half the length of the dissected part of the sleeve, while the body above the sleeve opposite the upper sleeve is provided with through longitudinal grooves in which movable fingers are installed, which are connected on one side to the upper sleeve and on the other hand to the spool of the bypass device hermetically placed inside the housing, and the internal stepped groove of the spool is made from below under the ball, while the adjusting nut is screwed onto the body from the bottom and springs from the bottom, the top I sleeve and spool, interconnected by means of movable fingers, have the possibility of axial limited movement along the through longitudinal grooves of the housing in the working position, the valve assembly is made in the form of a knockdown valve, hermetically installed in the radial hole, which is provided with the housing in the upper part, while the lower the sleeve is rigidly fixed to the housing.