SU1627665A1

SU1627665A1 - Hydromechanical packer

Info

Publication number: SU1627665A1
Application number: SU894644833A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Ванифатьев; Юрий Завельевич Цырин; Сергей Николаевич Силуянов; Герд Хаммер; Юрген Гейслер; Юрген Бишофф; Вольфганг Валлентин
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники; Комбинат "Нефть И Газ" Кее (Инопредприятие)
Priority date: 1989-02-02
Filing date: 1989-02-02
Publication date: 1991-02-15

Abstract

Изобретение относитс к бурению нефт ных и газовых скважин и предназначено дл разобщени пластов в скважинах. Цель - упрощение конструкции, снижение трудоемкости и сложности изготовлени пакера при сохранении его эксплуатационных качеств . Пакер устанавливаетс на обсадной колонне и его корпус 1 имеет центральный 2 и впускной 3 каналы. На корпусе 1 последовательно установлены неподвижный упор, уплотнительный элемент 5 и подвижна нажимна дифференциальна втулка (ДВ) С корпусом 1 ДВ 6 образует заполненную жидкостью кольцевую полость 7 сообщающуюс в рабочем положении с каналом 2 корпуса 1 через клапаны 3. В исходном положении клапан 3 перекрыт пробкой 8. С возможностью осевого перемещени и фиксации на корпусе 1 в конечном положении в ёThe invention relates to the drilling of oil and gas wells and is intended to segregate formations in wells. The goal is to simplify the design, reduce the laboriousness and complexity of manufacturing the packer while maintaining its performance. The packer is installed on the casing and its body 1 has a central 2 and an inlet 3 channels. On the housing 1, a fixed stop is successively installed, the sealing element 5 and the movable pressure differential sleeve (DW) With housing 1, DV 6 forms an annular cavity 7 filled with liquid and communicating in working position with channel 2 of housing 1 through valves 3. In the initial position, valve 3 is blocked with a stopper 8. With the possibility of axial movement and fixation on the housing 1 in the final position in

Description

кольцевой полости 7 размещены кольцевой поршень (КП) 9 с уплотнителыными кольцами 10 и 11, впускной клапан с пружиной 13, выполненный в виде подвижной кольцевой перегородки 12. В корпусе 1 установлен полый срезной элемент (СЭ) 14 с дном 15, выступающий в канал 2. В полости 16 СЭ 14 с упором в его дно 16 и возможностью выхода в канал 2 корпуса 1 в рабочем положении установлена пробка 4. Кольцо 10 между КП 9 и нажимной ДВ 6 выполнено в виде самоуплотн ющейс манжеты одностороннего действи . Перегородка 12 установлена на КП 9 с упором в его фиксатор 18. Обьем кольцевой полости 7 по длине хода КП 9 равен объему полости 16 СЭ 14 в интервале от плоскости среза по кольцевой канавке 22 до обращенного к каналу 3 торца пробки 8. За счет этого КП при движении пробки 8 выдавливаетс в канал 2. Т.обр. сообщаетс канал 3 с полостью обсадной колонны. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.annular cavity 7 is placed annular piston (KP) 9 with sealing rings 10 and 11, the inlet valve with spring 13, made in the form of a movable annular partition 12. In the housing 1 there is a hollow shear element (SE) 14 with a bottom 15 protruding into the channel 2 In the cavity 16 of the SE 14 with a stop in its bottom 16 and the ability to exit into the channel 2 of the housing 1, the plug 4 is installed in the working position. The partition 12 is installed on the gearbox 9 with an emphasis in its latch 18. The volume of the annular cavity 7 along the stroke of the gearbox 9 is equal to the volume of the cavity 16 SE 14 14 in the interval from the plane of the cut along the annular groove 22 to the end face of the plug 8 facing the channel 3. during movement of the plug 8, it is squeezed out into the channel 2. So. Channel 3 communicates with the casing cavity. 1 hp f-ly, 4 ill.

Изобретение относитс к бурению нефт ных и газовых скважин и может быть использовано в процессе их креплени , а именно в гидромеханических пакерах, устанавливаемых на обсадной колонне дл раз- общени пластов в скважинах.The invention relates to the drilling of oil and gas wells and can be used in the process of their fastening, namely in hydro-mechanical packers installed on the casing string to dissociate formations in the wells.

Цель изобретени - упрощение конструкции , снижение трудоемкости и сложности изготовлени пакера при сохранении его эксплуатационных качеств.The purpose of the invention is to simplify the design, reducing the labor intensity and complexity of manufacturing the packer while maintaining its performance.

На фиг. 1 показан пакер, в исходном положении; на фиг. 2-4 - в процессе приведени его в действие.FIG. 1 shows the packer, in the initial position; in fig. 2-4 - in the process of bringing it into action.

Гидромеханический пакер (фиг. 1), устанавливаемый на обсадной колонне(не пока- зана), включает корпус 1 с центральным 2 и впускным 3 каналами, установленные последовательно на корпусе 1 неподвижный упор 4, уплотнительный элемент 5 и подвижную нажимную дифференциальную втулку 6, образующую с корпусом 1 заполненную жидкостью кольцевую полость 7, со- общающуюс при запакеровке с центральным каналом 2 корпуса 1 через его впускной канал 3, перекрытый в исходном положении пробкой 8. В кольцевой полости 7 размещен подвижно кольцевой поршень 9 с уплотнительными кольцами 10 и 11, впускной клапан 12 с пружиной 13. В корпусе 1 установлен выступающий в его централь- ный канал 2 срезной элемент 14 с дном 15. Пробка 8 установлена в полости 16 срезного элемента 14 с упором в его дно 15 и возможностью выхода в центральный канал 2 корпуса 1 при разрушении дна 15 срезного элемента 14 и осевом перемещении кольцевого поршн 9. Кольцевой поршень 9 размещен с возможностью закреплени его на кольцевой канавке 17 корпуса 1 в конечном положении фиксатором 18, а уплотнитель- ное кольцо 10 между кольцевым поршнем 9 и дифференциальной втулкой выполнено в виде самоуплотн ющейс манжеты одностороннего действи Впускной клапан 12The hydromechanical packer (Fig. 1) mounted on the casing string (not shown) includes a housing 1 with a central 2 and an inlet 3 channels installed in series on the housing 1 a fixed stop 4, a sealing element 5 and a movable pressure differential sleeve 6, forming an annular cavity 7 filled with liquid with housing 1, which, when packaged, is connected to the central channel 2 of housing 1 through its inlet channel 3 blocked in its initial position by a stopper 8. In the annular cavity 7 a movable annular piston 9 c is placed ring rings 10 and 11, inlet valve 12 with spring 13. In housing 1, a shear element 14 with a bottom 15 projecting into its central channel 2 is installed. A stopper 8 is installed in a cavity 16 of a shear element 14 with an emphasis in its bottom 15 and the possibility of into the central channel 2 of the housing 1 when the bottom 15 of the shear element 14 collapses and the annular piston 9 is axially moved. The annular piston 9 is placed with the possibility of fixing it on the annular groove 17 of the housing 1 in the final position with a clamp 18, and the sealing ring 10 between the annular piston 9 and differenti Flax sleeve designed as the self-decoupling one-way inlet valve cuff 12

пакера выполнен в виде подвижной кольцевой перегородки с уплотнительными кольцами 19, установленной на кольцевом поршне 9 с упором в его фиксатор 18. Уплотнение зазоров между дифференциальной втулкой 6 и корпусом 1 пакера обеспечиваетс уплотнительными кольцами 20 и 21. На срезном элементе 14 на уровне плоскости упора пробки 8 в дно 15 выполнена кольцева канавка 22.the packer is made in the form of a movable annular partition with sealing rings 19 mounted on the annular piston 9 with an emphasis on its latch 18. The sealing of the gaps between the differential sleeve 6 and the packer housing 1 is provided with sealing rings 20 and 21. On the shear element 14 at the plane of the stop abutment 8 in the bottom 15 there is an annular groove 22.

Гидромеханический пакер работает следующим образом (фиг. 2).Hydromechanical packer works as follows (Fig. 2).

При прохождении по обсадной колонне (не показана) и центральному каналу 2 корпуса 1 цементировочной пробки (не показана ), последн разрушает срезной элемент 14. таким образом устран етс предварительное перекрытие дном 15 полости 16 дл передачи давлени из полости обсадной колонны .When passing through the casing (not shown) and the central channel 2 of the housing 1 of the cementing plug (not shown), the latter destroys the shear element 14. Thus, the preliminary overlapping of the cavity 15 by the bottom 16 to remove pressure from the casing cavity is eliminated.

После посадки цементировочной пробки на стоп-кольцо и сброса давлени в цементировочной головке дифференциальна втулка 6 под действием перепада давлени между заколонным и внутриколонным пространствами смещаетс вниз, увлека в конечное положение поршень 9 посредством жидкости, наход щейс в надпоршневом пространстве. Поршень 9 закрепл етс на корпусе 1 взаимодействием фиксатора 18с кольцевой канавкой 17. Благодар тому, что объем кольцевой полости 7 на длине хода поршн 9 по меньшей мере равен объему полости 16 срезного элемента 14 в интервале от плоскости среза по кольцевой канавке 22 до обращенного к впускному каналу 3 торца пробки 8, при указанном движении поршн 9 выдавливаетс в центральный канал 2 пробка 8.After the cementing plug is seated on the stop ring and the pressure in the cementing head is depressed, the differential bushing 6 is displaced downward by the pressure differential between the annulus and the annular space, bringing the piston 9 to the final position by means of a fluid in the overhead piston space. The piston 9 is fixed on the housing 1 by the interaction of the retainer 18c with the annular groove 17. Due to the fact that the volume of the annular cavity 7 on the stroke length of the piston 9 is at least equal to the volume of the cavity 16 of the shear element 14 in the interval from the cut plane along the annular groove 22 to facing the inlet the channel 3 of the end face of the plug 8, with the indicated movement of the piston 9 is squeezed into the central channel 2 of the plug 8.

Таким образом, обеспечиваетс сообщение впускного канала 3 с полостью обсадной колонны.Thus, the communication of the inlet duct 3 with the casing cavity is provided.

При повышении давлени в обсадной колонне (фиг. 3) жидкость через полость 16With increasing pressure in the casing (Fig. 3) the fluid through the cavity 16

и впускной канал 3 поступает в полость 7 и, сдвига впускной клапан 12 всерх, а также отгиба манжету 10, передает это давление на верхнюю зону дифференциальной втулки 6, вызыва ее перемещение вверх, т.е сжатие уплотнительного элемента 5 и пакеров- ку скважины. При сн тии давлени в цементировочной головке (фиг. А) жидкость в надпоршневом пространстве удерживаетс манжетой 10 одностороннего действи . сохран сжатое положение уплотнительного элемента 5. Впускной клапан 12 перемещаетс пружиной 13 и входит в контакт с нижней ступенью внутренней поверхности втулки 6 дублиру функцию манжеты 10 (практически впускной клапан 12 доходит до своего крайнего нижнего положени под действием жидкости, вытесн емой вниз при осевом сжатии манжеты 10, до плотного прилегани ее по всей наружной поверхности к внутренней поверхности втулки 6). При дальнейших повышени х давлени в обсадной колонне может происходить доуплогне- ние контакта уплотнительного элемента 5 со стенкой скважины за счет передачи этого давлени в полость 7,and the inlet channel 3 enters the cavity 7 and, shifting the inlet valve 12 to the top, as well as the bend of the cuff 10, transmits this pressure to the upper zone of the differential sleeve 6, causing it to move upwards, i.e. compression of the sealing element 5 and the packer well. When the pressure in the cementing head (Fig. A) is relieved, the fluid in the over-piston space is held by the one-way cuff 10. maintaining the compressed position of the sealing element 5. The inlet valve 12 is moved by the spring 13 and comes into contact with the lower step of the inner surface of the sleeve 6 to duplicate the function of the cuff 10 (practically the inlet valve 12 reaches its lowest position under the action of the fluid displaced downward under axial compression of the cuff 10, until it fits snugly across the entire outer surface to the inner surface of the sleeve 6). With further pressure increases in the casing, additional contact between the sealing element 5 and the borehole wall can occur due to the transfer of this pressure into the cavity 7,

Преимущества предлЕтемого -идромс ханического пакера по срэене1 /но с прито типом заключаютс « следующемThe advantages of the proposed khidicheskom packer on serena1 / but with the new type are the following

Технические преимущества состг.ит в наличии составного элемента привод рп/п- ки и выпадающей в центральный чзл пробки 8, взаимодействующих между с обе и исдругими элементами пакера, чем п /очечном счете исключаетс необходимое™ п от- дельноммногоэлементномиThe technical advantages of composer in the presence of a component drive rp / rk and a drop-in tube 8 that interacts with both and other elements of the packer than the per-eye point exclude the necessary ™ of a single element

многофункциональном клапанном узгэ и га ким образом существенно ynooa at. CA конструкци пакера,multi-function valve uzge and ga way essentially ynooa at. CA packer design,

Claims

Claim V 1. A hydromechanical packer mounted on the casing, comprising a housing with centrifugal and intake ducts, a fixed stop mounted in series on the housing, a sealing element and a movable pressure differential sleeve that forms an annular cavity in the working position with the housing the body channel through its inlet channel, blocked in the initial position by a stopper, placed with the possibility of axial movement in the annular cavity second piston with sealing rings, the inlet valve with a spring mounted in the housing and projecting into its central passage po-. Left cut-off element with bottom, distinguishing and and with that. that, in order to simplify the design, reduce the complexity and complexity of manufacturing the packer while maintaining its performance, the plug is installed in the cavity of the shear element

with an emphasis on its bottom and the possibility of reaching the central channel of the housing in the working position, the piston piston is placed with its function on the i-hatch in the final position while the sealing ring is waiting for the annular piston and The differential sleeve is designed for a self-sealing, single-acting one.

2 Pacheo for r 1. About tl and h a y i and with l

TON that the inlet valve is made in the guide of the movable ring pre-wall mounted on the ring piston with an emphasis on the retainer

i /

P

g

fig.Z