RU92460U1

RU92460U1 - DEVICE FOR SEALING THE INTER-TUBE SPACE PAKER BIK-700

Info

Publication number: RU92460U1
Application number: RU2009124507/22U
Authority: RU
Inventors: Динар Ильгизович Низамов; Рамиль Радикович Юлдашев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЭРДИ Тулз"
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2010-03-20

Abstract

Устройство для герметизации межтрубного пространства скважины, включающее функционально раздельные узлы: байпасный узел, состоящий из установочного переводника, закрепленного на полом штоке, перепускного плунжера, размещенного внутри корпуса разобщающего клапана, кольцевого резинового уплотнителя, расположенного в кольцевой проточке корпуса байпаса, перепускной ступенчатой втулки, расположенной в корпусе разобщающего клапана; гидроякорный узел, состоящий из корпуса, внутри которого размещены цилиндрические пружины, гидроплашеки и гидропоршни; узел герметизации, состоящий из герметизирующих элементов с проставочными кольцами; посадочный узел с механическим якорем, состоящий из корпуса посадочного узла, внутри которого размещена цанга, удерживающая полый шток (в транспортном положении), а в нижней части корпуса закреплен конус, ниже размещен механический якорь, снабженный плашками и фрикционными планками, равномерно распределенными по окружности, байонет посредством стопора соединен с переводником, детали и узлы устройства соединены резьбами, отличающееся тем, что байпасный узел устройства содержит фторопластовое кольцо и кольцевой резиновый уплотнитель, размещенные в кольцевой канавке полого штока, закрытых сверху цилиндрической поверхностью корпуса разобщающего клапана.A device for sealing the annulus of a well, including functionally separate units: a bypass assembly consisting of a mounting sub mounted on a hollow stem, a bypass plunger located inside the uncoupling valve body, an annular rubber seal located in the annular groove of the bypass body, a bypass stepped sleeve located in the body of the isolation valve; hydro-anchor unit, consisting of a housing, inside of which are placed cylindrical springs, hydraulic rams and hydraulic pistons; sealing unit, consisting of sealing elements with spacer rings; a landing unit with a mechanical anchor, consisting of a housing of the landing unit, inside of which there is a collet holding the hollow rod (in transport position), and a cone is fixed in the lower part of the body, below is a mechanical anchor equipped with dies and friction strips evenly distributed around the circumference, the bayonet by means of a stopper is connected to the sub, the parts and components of the device are threaded, characterized in that the bypass unit of the device contains a fluoroplastic ring and an annular rubber seal, p zmeschennye in the annular groove of the hollow rod closed top of the cylindrical surface of the housing uncoupling valve.

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к пакерующим устройствам для герметизации межтрубного пространства нефтяных и газовых скважин при проведении технологических операций по воздействию на пласт.The invention relates to the oil and gas industry, namely to packer devices for sealing the annular space of oil and gas wells during technological operations on the impact on the reservoir.

Известно устройство пакер (патент РФ №47045, МПК 7 E21B 33/12), включающий ствол и расположенный на нем в нижней части посадочный узел, установленный с возможностью осевого перемещения относительно ствола, уплотнительный узел, содержащий гидравлический блок для дополнительной фиксации пакера в скважине, циркуляционный блок для создания циркуляции жидкости выше или ниже пакера без его срыва, при этом блоки и узлы устройства расположены с зазором относительно внешней поверхности ствола, образуя циркуляционный канал циркуляционного блока [1]A device packer is known (RF patent No. 47045, IPC 7 E21B 33/12), including a trunk and a landing unit located on it in the lower part, mounted with axial movement relative to the barrel, a sealing assembly containing a hydraulic unit for additional fixation of the packer in the well, circulation unit for creating liquid circulation above or below the packer without breaking it, while the blocks and components of the device are located with a gap relative to the outer surface of the barrel, forming a circulation channel of the circulation unit [1]

Недостатком известного устройства является то, что герметизация гидравлического блока (между уплотнительным кольцом и корпусом клапана балансировочного) ненадежная.A disadvantage of the known device is that the sealing of the hydraulic unit (between the sealing ring and the balancing valve body) is unreliable.

Наиболее близким к заявляемому по конструктивным признакам и достигаемому результату является гидромеханический пакер (патент РФ №78515, МПК 7 E21B 33/12), содержащий ствол на котором размещен байпас с кольцевой проточкой в его корпусе, клапан разобщения полостей, ниже клапана расположен гидроякорь, который включает пружины, гидроплашки и планки, пакерующий узел устройства с уплотнительными элементами - манжетами, посадочный узел связан с пакерующим узлом системой тяг, а механический якорь, состоящий из плашек, рессор, фрикционных планок соединен с посадочным узлом при помощи трубы [2].The closest to the claimed by design features and the achieved result is a hydromechanical packer (RF patent No. 78515, IPC 7 E21B 33/12), containing a barrel on which there is a bypass with an annular groove in its body, a cavity isolation valve, a hydraulic anchor is located below the valve, which includes springs, hydraulic rams and trims, the packer unit of the device with sealing elements - cuffs, the landing unit is connected to the packer unit by a traction system, and the mechanical anchor, consisting of dies, springs, friction plates ene with a bore tube assembly by means of [2].

Недостатком данного устройства является то, что надежность герметизации между ступенчатой втулкой и байпасом низкая, т.к. уплотнение между деталями - торцевое и требует более высоких сжимающих нагрузок, чем уплотнения радиального типа.The disadvantage of this device is that the reliability of the sealing between the stepped sleeve and the bypass is low, because the seal between the parts is mechanical and requires higher compressive loads than radial type seals.

Техническим результатом изобретения является устранение вышеприведенных недостатков и совершенствование конструкции устройства, а именно:The technical result of the invention is to eliminate the above disadvantages and improve the design of the device, namely:

1) герметизация байпасного узла (между корпусом клапана разобщения и стволом пакера) выполнено по радиальному типу уплотнения. Для этого кольцевой резиновый уплотнитель разместили в кольцевой канавке ствола пакера и дополнительно поджали фторопластовым кольцом, что в совокупности позволяет выдерживать болеет высокие перепады давления;1) the bypass assembly (between the isolation valve body and the packer barrel) is sealed according to the radial type of seal. To do this, an annular rubber seal was placed in the annular groove of the packer barrel and was additionally pressed by a fluoroplastic ring, which together allows it to withstand high pressure drops;

2) резьбовые соединения деталей и узлов устройства с нестандартным профилем, заменены на стандартные с метрическим профелем, которые являются более технологичными и широко распространены на территории РФ. Устройство для герметизации межтрубного пространства скважины пакер БИК-700 включающий функционально раздельные узлы: байпасный узел состоящий из установочного переводника закрепленного на полом штоке, перепускного плунжера размещенного внутри корпуса разобщающего клапана, кольцевого резинового уплотнителя расположенного в кольцевой проточке корпуса байпаса, перепускной ступенчатой втулки расположенной в корпусе разобщающего клапана; гидроякорный узел состоящий из корпуса внутри которого размещены цилиндрические пружины, гидроплашеки, и гидропоршни; узел герметизации состоящий из герметизирующих элементов с проставочными кольцами; посадочный узел с механическим якорем состоящий из корпуса посадочного узла внутри которого размещена цанга удерживающая полый шток (в транспортном положении), а в нижней части корпуса закреплен конус, ниже размещен механический якорь снабженный плашками и фрикционными планками равномерно распределенными по окружности, байонет посредством стопора соединен с переводником, детали и узлы устройства соединены резьбами отличающееся тем, что байпасный узел устройства содержит фторопластовое кольцо и кольцевой резиновый уплотнитель размещенные в кольцевой канавке полого штока, закрытых сверху цилиндрической поверхностью корпуса разобщающего клапана, резьбовые соединения деталей и узлов устройства исполнены в соответствии со стандартом по ГОСТ 633-80, которые являются более технологичными и исключают необходимость применения (при изготовлении) резьбовых калибров. Пакер БИК-700 состоит из четырех функционально раздельных узлов:2) threaded connections of parts and components of the device with a non-standard profile are replaced with standard ones with a metric profile, which are more technological and widespread in the territory of the Russian Federation. A device for sealing the annular space of the baker packer BIK-700 including functionally separate units: a bypass unit consisting of a mounting sub mounted on a hollow stem, a bypass plunger located inside the isolation valve body, an annular rubber seal located in the annular groove of the bypass body, a bypass stepped sleeve located in the housing uncoupling valve; hydro-anchor assembly consisting of a housing inside of which are placed coil springs, hydraulic dams, and hydraulic pistons; sealing unit consisting of sealing elements with spacer rings; a landing unit with a mechanical anchor consisting of a housing of the landing unit inside of which a collet holding the hollow rod (in transport position) is placed, and a cone is fixed in the lower part of the case, below is a mechanical anchor equipped with dies and friction bars evenly distributed around the circumference, the bayonet is connected to the bayonet with a stopper the sub, the parts and components of the device are connected by threads characterized in that the bypass assembly of the device contains a fluoroplastic ring and a rubber ring seal threaded connections of parts and components of the device are made in the annular groove of the hollow rod, closed on top with the cylindrical surface of the uncoupling valve body, in accordance with the standard in accordance with GOST 633-80, which are more technological and eliminate the need for threaded gauges (for manufacturing). The BIK-700 packer consists of four functionally separate nodes:

1) байпасный узел (на фиг.1 - узел I) состоящий из установочного переводника закрепленного на полом штоке, перепускного плунжера установленного в корпусе разобщающего клапана;1) a bypass assembly (in Fig. 1 - assembly I) consisting of a mounting sub mounted on a hollow stem, a bypass plunger installed in the isolation valve body;

2) гидроякорный узел (на фиг.1 - узел II) состоящий из корпуса, цилиндрических пружин, гидроплашек, и гидропоршней;2) hydro-anchor unit (in figure 1 - unit II) consisting of a housing, coil springs, hydraulic dies, and hydraulic piston;

3) узел герметизации (на фиг.1 - узел III) состоящий из герметизирующих элементов с проставочными кольцами;3) the sealing unit (figure 1 - node III) consisting of sealing elements with spacer rings;

4) посадочный узел с механическим якорем (на фиг.1 - узел IV) состоящий из корпуса посадочного узла внутри которого размещена цанга удерживающая полый шток (в транспортном положении), а в нижней части корпуса закреплен конус, ниже размещен механический якорь снабженный плашками и фрикционными планками равномерно распределенными по окружности, байонетный механизм посредством стопора соединен с переводником.4) landing unit with a mechanical anchor (Fig. 1 - unit IV) consisting of a housing of the landing unit inside of which a collet is held holding the hollow rod (in transport position), and a cone is fixed in the lower part of the body, a mechanical anchor equipped with dies and friction is placed below the strips evenly distributed around the circumference, the bayonet mechanism through a stopper connected to the sub.

Название разработанного устройства пакер БИК-700 является условным и не имеет сходства с названием аналогичных устройств. В настоящее время на устройство составлена конструкторская документация и в дальнейшем (при изготовлении, испытании и серийном выпуске) эта разработка будет носить название пакер БИК-700.The name of the developed device packer BIK-700 is conditional and does not resemble the name of similar devices. Currently, design documentation has been compiled on the device and in the future (during manufacture, testing and serial production) this development will be called the BIK-700 packer.

Устройство для герметизации межтрубного пространства скважины пакер БИК-700 поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез (транспортное положение), на фиг.2 - показано поперечное сечение (А-А) устройства, на фиг.3 - байонетный механизм посадочного узла (транспортное положение).A device for sealing the annular space of the well packer BIK-700 is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a longitudinal section (transport position), Fig. 2 shows a cross-section (A-A) of the device, and Fig. 3 shows a bayonet mount mechanism (transport position).

Устройство содержит:The device contains:

1 - установочный переводник; 2 - полый шток; 3 - гидроканал (20 шт.); 4 - корпус разобщающего клапана; 5 - перепускной плунжер; 6 - отверстие; 7, 16 - выступ; 8 - корпус гидравлического якоря; 9, 12 - цилиндрическая пружина; 10 - гидроплашка (3 шт.); 11 - гидропоршень (3 шт.); 13 - герметизирующий элемент; 14 - проставочное кольцо; 15 - цанга; 17 - корпус посадочного узла; 18 - технологическое отверстие; 19 - конус; 20 - плашка; 21 - кольцевая пружина; 22 - пластинчатая пружина; 23 - фрикционная планка (3 шт.); 24 - байонетный механизм; 25 - стопор; 26 - переводник; 27 - фигурный паз; 28 - фторопластовое кольцо; 29 - кольцевой резиновый уплотнитель.1 - installation sub; 2 - hollow stock; 3 - hydrochannel (20 pcs.); 4 - case uncoupling valve; 5 - bypass plunger; 6 - hole; 7, 16 - ledge; 8 - housing hydraulic anchors; 9, 12 - a cylindrical spring; 10 - hydroplate (3 pcs.); 11 - hydraulic piston (3 pcs.); 13 - sealing element; 14 - a spacer ring; 15 - collet; 17 - housing landing unit; 18 - technological hole; 19 - cone; 20 - die; 21 - an annular spring; 22 - leaf spring; 23 - a friction level (3 pieces); 24 - bayonet mechanism; 25 - stopper; 26 - sub; 27 - figured groove; 28 - ftoroplastovy ring; 29 - ring rubber seal.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

Перед спуском пакера в скважину его приводят в транспортное положение, для этого, стопор 25 заводят в короткий участок фигурного паза 27 байонетного механизма 24, при этом полый шток 2 находится в крайнем верхнем своем положении. В этом положении пакер на колонне труб НКТ спускают в скважину на необходимый интервал установки. При спуске байпасный узел устройства открыт и с помощью технологического отверстия 18 и гидроканала 3 позволяет жидкости свободно циркулировать во внутренней полости устройства. В намеченном интервале эксплуатационной колонны, пакер переводят в рабочее положение. Для этого приподнимают колонну труб НКТ вверх (2 м) и за счет сил трения фрикционной планки 23 о стенку эксплуатационной колонны, стопор 25 приводится в верхнее свое положение. Проворачивают колонну НКТ вправо (1…2 оборота) и начинают ее медленно спускать, при этом стопор 25 выходит из зацепления с фигурным пазом 27 байонетного механизма 24 и дает возможность полому штоку 2 свободно перемещаться (относительно плашек 20, фрикционных планок 23 и байонетного механизма 24) по вертикали. Фиксация механического якоря начинается в момент "наезда" конуса 19 на ответную конусную часть плашек 20. Сразу же после срабатывания механического якоря происходит деформация герметизирующего элемента 13, который перекрывает межтрубное кольцевое пространство скважины. При дальнейшем создании нагрузки (посредством разгрузки колонны труб НКТ) происходит срабатывание цанги 15, которая освобождается от выступа 16 и доводит полый шток 2 в крайне нижнее положение, перекрывая тем самым гидроканал 3 на корпусе разобщающего клапана 4. В этот момент времени внутренняя и наружная полости пакера разобщены и устройство готово к проведению плановых работ.Before the packer is lowered into the well, it is brought into the transport position, for this, the stopper 25 is brought into a short section of the figured groove 27 of the bayonet mechanism 24, while the hollow rod 2 is in its highest position. In this position, the packer on the tubing string is lowered into the well for the required installation interval. During the descent, the bypass unit of the device is open and with the help of the technological hole 18 and the hydrochannel 3 allows the fluid to circulate freely in the internal cavity of the device. In the intended interval of the production casing, the packer is transferred to the working position. To do this, raise the tubing string up (2 m) and due to the friction forces of the friction plate 23 against the wall of the production string, the stopper 25 is brought to its upper position. Turn the tubing string to the right (1 ... 2 turns) and begin to slowly lower it, while the stopper 25 disengages from the figured groove 27 of the bayonet mechanism 24 and allows the hollow rod 2 to move freely (relative to the dies 20, friction plates 23 and the bayonet mechanism 24 ) vertically. The fixation of the mechanical armature begins at the moment of the “cone” of the cone 19 on the counter conical part of the dies 20. Immediately after the mechanical armature is triggered, the sealing element 13 deforms, which overlaps the annulus of the borehole. With further creation of the load (by unloading the tubing string), the collet 15 is triggered, which is released from the protrusion 16 and brings the hollow rod 2 to the extremely low position, thereby blocking the hydraulic channel 3 on the uncoupling valve body 4. At this point in time, the internal and external cavities the packers are disconnected and the device is ready for scheduled work.

Посредством создания рабочего давления во внутренней полости колонны труб производят закачку рабочей жидкости в пласт. При этом давлением, через технологическое отверстие 18 создается усилие достаточное для радиального перемещения гидроплаек 10 до границ стенок эксплуатационной колонны и как следствие дополнительного крепления устройства от перемещения. Перепускной плунжер 5 размещенный в корпусе разобщающего клапана 4 под действием созданного давления перемещается вниз и упираясь торцевой частью в выступ 7, полого штока 2 создает дополнительное прижимное усилие, что приводит к надежной герметизации сопряженного участка (между корпусом разобщающего клапана 4 и полым штоком 2) байпасного узла.By creating a working pressure in the inner cavity of the pipe string, the working fluid is injected into the reservoir. When this pressure, through the technological hole 18 creates a force sufficient for the radial movement of the hydroplanes 10 to the boundaries of the walls of the production casing and as a result of additional fastening of the device from movement. The bypass plunger 5 located in the case of the isolation valve 4 under the action of the created pressure moves downward and abuts against the protrusion 7 of the hollow stem 2 creates additional clamping force, which leads to reliable sealing of the mating section (between the housing of the isolation valve 4 and the hollow stem 2) of the bypass node.

Распакеровка скважины производится путем прекращения закачки рабочей жидкости в колонну труб НКТ и сброса давления во внутренней полости устройства. За счет сил сжатия пружин 9, 12, гидроплашки 10 отходят от стенок эксплуатационной колонны и приводятся в транспортное положение. Натяжением колонны труб вверх, полый шток 2 перемещается и открывает гидроканал 3, на корпусе разобщающего клапана 4, при этом происходит выравнивание давления между нижней и верхней зонами узла герметизации. При дальнейшем подъем колонны труб НКТ, посадочный узел с механическим якорем переводится в транспортное положение (конус 19 выходит из конусной части плашек 20 и под действием силы сжатия кольцевой пружины 21 плашка отходит от стенки эксплуатационной колонны). Пакер извлекают из скважины.Unpacking the well is done by stopping the pumping of the working fluid into the tubing string and depressurization in the internal cavity of the device. Due to the compression forces of the springs 9, 12, the hydraulic dies 10 depart from the walls of the production casing and are brought into the transport position. By pulling the pipe string upward, the hollow stem 2 moves and opens the hydrochannel 3, on the body of the uncoupling valve 4, while the pressure is equalized between the lower and upper zones of the sealing unit. With further lifting of the tubing string, the landing unit with a mechanical anchor is transferred to the transport position (the cone 19 leaves the conical part of the dies 20 and, under the action of the compression force of the annular spring 21, the die moves away from the wall of the production casing). The packer is removed from the well.

По сравнению с известными устройствами аналогичного назначения предлагаемое техническое решение обладает повышенной надежностью и долговечностью, а также увеличивает герметичность в работе пакера при одновременном упрощении его конструкции удобной в сборке и эксплуатации.Compared with known devices of a similar purpose, the proposed technical solution has increased reliability and durability, and also increases the tightness of the packer while simplifying its design, convenient for assembly and operation.

Источники информацииInformation sources

1. Евстафьев Ю.В., Гаврилов В.Н. «Пакер» / Патент РФ №47045. // Опубл. 2005.08.101. Evstafiev Yu.V., Gavrilov V.N. "Packer" / RF Patent No. 47045. // Publ. 08/08/10

2. Общество с ограниченной ответственностью «ЭРДИ Тулз» «Гидромеханический пакер» / Патент РФ №78515. // Опубл. 2008.11.272. Limited Liability Company “ERDI Tools” “Hydromechanical Packer” / RF Patent No. 78515. // Publ. 11/11/2007

Claims

A device for sealing the annulus of a well, including functionally separate units: a bypass assembly consisting of a mounting sub mounted on a hollow stem, a bypass plunger located inside the uncoupling valve body, an annular rubber seal located in the annular groove of the bypass body, a bypass stepped sleeve located in the body of the isolation valve; hydro-anchor unit, consisting of a housing, inside of which are placed coil springs, hydraulic dams and hydraulic pistons; sealing unit, consisting of sealing elements with spacer rings; a landing unit with a mechanical anchor, consisting of a housing of the landing unit, inside of which there is a collet holding the hollow rod (in transport position), and a cone is fixed in the lower part of the body, below is a mechanical anchor equipped with dies and friction strips evenly distributed around the circumference, the bayonet by means of a stopper is connected to the sub, the parts and components of the device are threaded, characterized in that the bypass unit of the device contains a fluoroplastic ring and an annular rubber seal, p zmeschennye in the annular groove of the hollow stem, the top closed cylindrical surface of uncoupling the valve housing.