SU1795080A1

SU1795080A1 - Packer

Info

Publication number: SU1795080A1
Application number: SU904857365A
Authority: SU
Inventors: Oktaj I Efendiev; Adyl D Nabiev; Ziyafat Kh Khalilov; Gakhir G Ibadov; Nikolaj P Zakharchenko; Yurij N Maslov
Original assignee: Osoboe K B Proekt Neftegazodob
Priority date: 1990-08-06
Filing date: 1990-08-06
Publication date: 1993-02-15

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к скважинным устройствам для обеспечения многократной поинтервальной опрессовки различных участков эксплуатационной ко- 5 лонны.The invention relates to the oil and gas industry, namely to downhole devices for providing multiple interval testing of various sections of the production string.

Известен пакер типа ПМП 269 конструкции БашНИПИНефть, состоящий из верхнего и нижнего перекрывающего узла, в середине которого установлен эластичный 1С герметизирующий элемент; предназначенный для перекрытия затрубного пространства. При нагнетании жидкости через центральный проход пакера, уменьшенное сечение штока образуемое между втулкой и 1Е штуцер-седлом создают сопротивление движению жидкости, воздействующее на кольцевой поршень - толкатель. При этом раздвигаются плашки узлов металлического перекрытия и резиновый элемент сжимает- 2( ся между двумя узлами ограничительных плашек.Known packer type PMP 269 design BashNIPINeft, consisting of an upper and lower blocking unit, in the middle of which is installed an elastic 1C sealing element; designed to cover the annulus. When pumping fluid through the central passage of the packer, the reduced cross-section of the rod formed between the sleeve and 1E fitting-seat creates resistance to the movement of the fluid, acting on the annular piston - pusher. In this case, the plates of the metal overlap nodes are moved apart and the rubber element compresses 2 (between two nodes of the restrictive dies.

Недостатком указанного пакера является невозможность его окончательной герметичной посадки на малых глубинах из-за 2ί нехватки веса НКТ для создания необходимой осевой нагрузки на резиновый элемент.The disadvantage of this packer is the impossibility of its final tight fit at shallow depths due to 2ί lack of tubing weight to create the necessary axial load on the rubber element.

Известен пакер конструкции ТатНИИ для испытания цементного кольца типа Б44, состоящий из головки, верхнего и нижнего 3( стволов, самоуплотняющейся манжеты, упирающейся в упорное кольцо и одетого на ' стволы фонаря. К нижнему концу фонаря присоединено седло шарового клапана.Known design packer TatNII for testing a cement ring type B44, consisting of a head, upper and lower 3 (trunks, a self-sealing cuff, abutting in the thrust ring and dressed on the lantern trunks. A ball valve seat is attached to the lower end of the lantern.

Недостатком указанного пакера являет- 3ί ся затекание самоуплотняющейся манжеты между внутренней стенкой эксплуатационной колонны и корпусом пакера в направлении движения жидкости. Отсутствие камеры для создания противодавления, противодействующего затеканию самоуплотняющейся 5 манжеты при опрессовке увеличивает вероятность отказа работы пакера. Кроме того, спуско-подъемные работы пакера проводятся только с помощью колонны НКТ.The disadvantage of this packer is 3ί leakage of a self-sealing cuff between the inner wall of the production string and the packer body in the direction of fluid movement. The absence of a chamber to create back pressure that counteracts the leakage of the self-sealing 5 cuff during pressure testing increases the likelihood of a packer failure. In addition, the packer trips are carried out only with the help of the tubing string.

Известен пакер типа ППГМ1 с гидроме10 ханическим управлением.Known packer type PPGM1 with hydromechanical control.

Пакер состоит из ствола, уплотнительного элемента, заякоривающего узла, включающего конус, плашки, плашкодержатель и шаровой клапан, установленный на стволе.The packer consists of a barrel, a sealing element, an anchor assembly, including a cone, dies, a ram holder and a ball valve mounted on the barrel.

Недостатком указанного пакера является отсутствие возможности герметичной посадки пакера при малых глубинах из-за нехватки необходимого веса колонны НКТ для создания осевой нагрузки на резиновые’ 20 элементы, а также проведение спуско-подъемных работ только с помощью колонны НКТ. Наиболее близким к изобретению является пакерное устройство, включающее телескопически установленные друг 25 относительно друга полые наружный ствол с радиальными каналами и уплотнительным элементом и внутренний ствол с уплотнением для перекрытия радиальных каналов наружного ствола, сообщающих гидравлически 30 полость внутреннего ствола с пространствами над и под уплотнительными элементами и плашки с плашкодержателем.The disadvantage of this packer is the inability to seal the packer at shallow depths due to the lack of the required weight of the tubing string to create axial load on the rubber ’20 elements, as well as hoisting operations only with the tubing string. Closest to the invention is a packer device comprising telescopically mounted 25 relative to each other hollow outer barrel with radial channels and a sealing element and an inner barrel with a seal to overlap the radial channels of the outer barrel communicating hydraulically 30 cavity of the inner barrel with spaces above and below the sealing elements and dies with a die holder.

Недостатками указанного пакерного устройства являются сжатие уплотнительных элементов и фиксация плашек с эксплуатационной колонной при установке пакера ____осуществляются с упором на забой: пере5 крытие радиальных каналов на внутреннем стволе производится механически с устья путем вращения и перемещения вверх внутреннего ствола с помощью колонны НКТ после сжатия уплотнительных манжет и фиксации плашек с эксплуатационной колонной; распакеровка производится после открытия радиальных каналов механически с устья вращением и перемещением вниз внутреннего ствола с помощью колонны НКТ.The disadvantages of this packer device are the compression of the sealing elements and the fixation of the dies with the production casing when the ____ packer is installed, focusing on the bottom: the radial channels on the inner trunk are closed mechanically from the mouth by rotation and upward movement of the inner barrel using the tubing string after compression of the sealing collars and fixation of dies with production casing; unpacking is performed after opening the radial channels mechanically from the mouth by rotation and moving down the inner trunk using the tubing string.

Поэтому в известном устройстве исключается возможность одновременной установки пакера с перекрытием радиальных каналов, а также возможность одновременной распакеровки с открытием радиальных каналов внутреннего ствола.Therefore, the known device excludes the possibility of simultaneous installation of the packer with overlapping radial channels, as well as the possibility of simultaneous unpacking with the opening of the radial channels of the inner trunk.

Целью изобретения является создание Возможности проведения многократной опрессовки на различных участках эксплуатационной колонны с помощью канатной техники и повышение надежности работ,The aim of the invention is to create the possibility of multiple crimping in different sections of the production string using cable technology and improving the reliability of work,

Это достигается тем, что в устройстве ствол выполнен из двух телескопически соединенных частей - наружной и внутренней, осевое перемещение которых фиксировано стопорами, установленными в дкнах наружного ствола, а внутренний ствол и плашкодержатель выполнены с Кольцевыми канавками для последовательного размещения в них стопоров при спуске и подъеме устройства в процессе пакеровки.This is achieved by the fact that in the device the barrel is made of two telescopically connected parts - the outer and the inner, the axial movement of which is fixed by stoppers installed in the windows of the outer barrel, and the inner barrel and ram holder are made with ring grooves for sequential placement of stoppers in them when lowering and lifting devices in the process of packing.

На фиг, 1 показано пакерное устройство во время спуска в скважину; на фиг. 2 - то же, в рабочем положении; на фиг. 3 - то же, после его освобождения.On Fig, 1 shows a packer device during the descent into the well; in FIG. 2 - the same in working position; in FIG. 3 - the same, after his release.

Устройство содержит груз 1, присоединенный к головке 2, имеющей радиальные каналы б и кольцевой выступ г” (головка Жестко связана с верхней частью внутреннего ствола 3), обратный клапан 4, перекрывающий нижний торец наружного ствола 5, выполненного с окнами под стопоры 6, которые при спуске и подъеме устройства в Процессе пакеровки последовательно размещаются в кольцевых канавках д и е внутреннего ствола 3 и плашкодержателе 7, в верхней части которого установлены плашки 8, взаимодействующие с конусом 9, а нижний конец плашкодержателя 7 жестко связан с цилиндром 10, имеющим калиброванный канал а на нижнем торце и боковые'симметрично-расположенные окна ж, через которые на гнездах наружного ствола 5 установлены направляющие 11 диаметральные размеры которых больше диаметра подвижных элементов пакера (цилиндр 10, плашкодержатель 7 с плашками 8), а также уплотнительные манжеты 12,' установленные на упоре 13 с жестким соединением с наружным стволом 5. в верхней части упора размещена самоуплотняющаяся манжета 14, взаимодействующая с подвижным конусным наконечником 15 и уплотнительные элементы 16, 17.The device contains a load 1 connected to a head 2 having radial channels b and an annular protrusion d ”(the head is rigidly connected to the upper part of the inner barrel 3), a check valve 4 that overlaps the lower end of the outer barrel 5, made with windows under the stoppers 6, which during the descent and ascent of the device in the Packing Process, they are sequentially placed in the annular grooves d and e of the inner barrel 3 and the ram holder 7, in the upper part of which rams 8 are installed, which interact with the cone 9, and the lower end of the ram holder 7 is rigidly secured with it is connected with a cylinder 10 having a calibrated channel and at the bottom end and side symmetrically arranged windows; through which guides 11 are mounted on the jacks of the outer barrel 5; their diameters are larger than the diameter of the moving elements of the packer (cylinder 10, ram holder 7 with dies 8), as well as sealing cuffs 12 'mounted on the stop 13 with a rigid connection with the outer barrel 5. in the upper part of the stop there is a self-sealing cuff 14 interacting with the movable conical tip 15 and sealing elements 16, 17.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство спускается в скважину на канате. При спуске жидкость проходит через калиброванный канал а на нижнем торце цилиндра 10, обратный клапан 4 на нижнем торце наружного ствола 5 и радиальные каналы б головки 2.The device descends into the well on a rope. During the descent, the fluid passes through a calibrated channel a at the lower end of the cylinder 10, a check valve 4 at the lower end of the outer barrel 5 and the radial channels b of the head 2.

Калиброванный канал а служит для спуска пакера с ограниченной скоростью и обеспечивает перемещения цилиндра 10, плашкодержателя 7 и плашек 8 по конусу 9 из-за перепада давления, действующего на эффективную площадь нижнего торца цилиндра 10 в момент резкого увеличения скорости, спуска, что приведет к фиксации плашек между конусом 9 и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны и остановке движения устройства.The calibrated channel a serves to lower the packer at a limited speed and allows the cylinder 10, ram holder 7 and rams 8 to move along the cone 9 due to the pressure drop acting on the effective area of the lower end of the cylinder 10 at the time of a sharp increase in speed, descent, which will lead to fixation dice between the cone 9 and the inner surface of the production casing and stopping the movement of the device.

В зависимости от вязкости, величины кольцевого зазора и скорости спуска, срабатывание пакера можно регулировать изменением диаметра калиброванного канала а.Depending on the viscosity, the size of the annular gap and the speed of descent, the response of the packer can be controlled by changing the diameter of the calibrated channel a.

При этом кольцевая канавка плашкодержателя е совмещается с окнами д под стопорами наружного ствола 5. В результате стопоры 6 радиально перемещаются в кольцевую канавку е плашкодержателя 7 и выходят из фиксации с кольцевой канавкой ”д внутреннего ствола давая возможность свободного перемещения вниз головки 2 с радиальными окнами б и кольцевым выступом г груза 1 и внутреннего ствола 3, жестко связанного с головкой 2, имеющей, радиальные каналы ”б и кольцевой выступ на наружной поверхности.In this case, the annular groove of the ram holder e is aligned with the windows e under the stoppers of the outer barrel 5. As a result, the stoppers 6 radially move into the annular groove e of the ram holder 7 and come out of fixation with the annular groove ”d of the inner barrel allowing free movement of the head 2 with the radial windows b and an annular protrusion g of the load 1 and the inner barrel 3, rigidly connected with the head 2 having radial channels ”b and an annular protrusion on the outer surface.

При перемещении вниз внутреннего ствола 3 прикрываются боковые сливные отверстия с наружного ствола 5 и они изолируются от центрального прохода устройства, а подвижный конусный наконечник 15, установленный на наружном стволе 5 под усилием веса груза 1. передаваемый через головку 2, заходит в чашеобразный конец самоуплотняющейся манжеты 14 и расширяя ее до упора на внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны обеспечивает герметичное разобщение. При этом самоуплотняющаяся манжета 14 совместно с внутренним стволом 3 и обратным клапаном 4 образует поршень с эффективной площадью, равной внутренней площади эксплуатационной колонны.When moving down the inner barrel 3, the lateral drain holes are covered from the outer barrel 5 and they are isolated from the central passage of the device, and the movable conical tip 15 mounted on the outer barrel 5 under the weight of the load 1. transmitted through the head 2, enters the cup-shaped end of the self-sealing cuff 14 and expanding it all the way to the inner surface of the production casing provides tight isolation. In this case, the self-sealing sleeve 14 together with the internal barrel 3 and the check valve 4 forms a piston with an effective area equal to the internal area of the production string.

Опрессовка эксплуатационной колонны производится сверху вниз путем нагнетания жидкости в скважину после установки устьевого герметизирующего узла каната 18. При опрессовке между самоуплотняющейся манжетой 14 и уплотнительной манжетой 12 образуется камера в, которая предотвращает затекание самоуплотняющейся манжеты. Для многократной поинтервальной опрессовки различных участков эксплуатационной колонны одним спуском, после каждой опрессовочной операции нужно снять давление из скважины и произвести распакеровку устройства путем натяга каната вверх.Pressure testing of the production casing is performed from top to bottom by pumping liquid into the well after installing the wellhead sealing assembly of the rope 18. When pressure testing is performed between the self-sealing cuff 14 and the sealing cuff 12, a chamber B is formed which prevents leakage of the self-sealing cuff. For multiple interval testing of various sections of the production casing with one run, after each crimping operation, it is necessary to relieve pressure from the well and unpack the device by tightening the rope up.

Во время натяга каната груз 1 и головка 2, имеющая жесткое соединение с внутренним стволом 3 и взаимодействующая с подвижным конусом 15, перемещаются вверх. При этом чашеобразный конец самоуплотняющейся манжеты 14, освобождаясь от подвижного конуса 15, возвращается в первоначальное положение, а внутренний ствол 3, имеющий уплотнительные элементы 16 и 17 одинакового наружного диаметра в уравновешенном состоянии перемещаются вверх, открывая сливные окна с” наружного ствола.During the tightness of the rope, the load 1 and the head 2, having a rigid connection with the inner trunk 3 and interacting with the movable cone 15, move up. In this case, the cup-shaped end of the self-sealing collar 14, freeing itself from the movable cone 15, returns to its original position, and the inner barrel 3, having sealing elements 16 and 17 of the same outer diameter in a balanced state, moves upward, opening the drain windows from the ”outer barrel.

Дальнейший натяг каната приводит к совмещению кольцевой канавки ”д внутреннего ствола с окнами под стопоры 6 наружного ствола 5, в результате чего стопоры радиально перемещаются в кольцевую канавку д внутреннего ствола, давая возможность перемещения вниз плашкодержателя 7 с плашками 8 и цилиндра 10.Further tightening of the rope leads to the alignment of the annular groove ”d of the inner barrel with the windows for the stoppers 6 of the outer trunk 5, as a result of which the stoppers radially move into the annular groove d of the inner trunk, allowing downward movement of the ram holder 7 with the dies 8 and cylinder 10.

При этом происходит освобождение плашки 8 от фиксации и уплотнительных манжет 12 и 14 от контакта с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны за счет передвижения наружного ствола 5, который своим буртом тянет конус 9 из-под плашки 8. В результате устройство приходит в первоначальное положение.In this case, the die 8 is released from fixation and the sealing cuffs 12 and 14 from contact with the inner surface of the production string due to the movement of the outer barrel 5, which with its shoulder pulls the cone 9 from under the die 8. As a result, the device returns to its original position.

Таким образом в процессе пакеровки, спуска и подъема стопоры 6, размещенные в радиальных окнах наружного ствола 5, последовательно размещаются в кольцевых каналах д” внутреннего ствола в и плашкодержателе.Thus, in the process of packing, lowering and lifting, the stoppers 6, placed in the radial windows of the outer barrel 5, are sequentially placed in the annular channels d ”of the inner barrel in and ram holder.

Устройство готово для проведения повторной опрессовки.The device is ready for re-crimping.

Вышеуказанные операции можно повторять многократно.The above operations can be repeated many times.

Применение изобретения позволяет уменьшить количество дополнительных спуско-подъемных операций, точно определить местонахождение дефекта в эксплуатационной колонне, проводить спуско-подъемные работы с помощью канатной техники, обеспечить герметичное разобщение эксплуатационной колонны при опрессовке за счет взаимодействия самоуплотняющихся манжет и уплотнительных манжет.The application of the invention allows to reduce the number of additional tripping operations, to accurately determine the location of a defect in the production string, to carry out the hoisting operations using cable technology, to ensure tight separation of the production string during pressure testing due to the interaction of self-sealing cuffs and sealing cuffs.

Claims

Claim

1. A packer device comprising telescopically mounted relative to each other a hollow outer barrel with radial channels and a sealing element and an inner barrel with a seal to overlap the radial channels of the outer barrel, hydraulically communicating the cavity of the inner barrel with spaces above and below the sealing element, and a die with a ram holder, characterized in that, in order to ensure reliable packing during repeated interval testing of the production casing using rope technology, it is equipped with a hollow head rigidly connected to the upper part of the inner barrel with radial channels and an annular protrusion on the outer surface, a cylinder rigidly connected to the die guard with a calibration channel at the lower end, a check valve that overlaps the lower end of the outer barrel, located over the sealing element with a conical cuff a tip mounted movably on the outer barrel with the possibility of interaction with the annular protrusion of the head and stoppers, fixing the outer and inner trunks with uske and lifting of the packer and the outer shaft with at plashkoderzhatelem packer.

2. Pop device, 1, distinguished by the fact that the outer barrel is made with windows for stoppers, and the inner barrel and ram holder with ring grooves for sequential placement of stoppers in them when lowering and raising the device and during packing.

fig 2 figz