SU987075A1

SU987075A1 - Packer ,particularly, for pressure testing of pipe joints in borehole

Info

Publication number: SU987075A1
Application number: SU813255268A
Authority: SU
Inventors: Александр Константинович Шевченко; Николай Николаевич Блинков; Виктор Александрович Берестнев
Original assignee: Волгоградский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности
Priority date: 1981-03-04
Filing date: 1981-03-04
Publication date: 1983-01-07

Description

(54) ПАКЕР ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ОПРЕССОВКИ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБ В СКВАЖИНЕ(54) PACKER PREFERREDLY FOR SPRINGING THE PIPE COMPOUNDS IN THE WELL

1one

Изобретение относитс к нефте- и газодобывающей промышленности и может быть применено дл опрессовки муфтовых соединений насосно-компрессорных труб при спуске их в скважину.The invention relates to the oil and gas industry and can be used for crimping tubing couplings when they are lowered into the well.

Известно устройство дл опрессовки заколонного пространства в скважинах, состо щее из полого ствола с радиальными каналами , установленных на стволе уплотнительных элементов, запорного элемента с хвостовиком и перепускного клапана с втулкой 1 .A device for crimping the annular space in wells, consisting of a hollow shaft with radial channels, mounted on the barrel sealing elements, a locking element with a shank and a relief valve with a sleeve 1.

Недостаток этого устройства заключаетс в необходимости механической установки уплотнительных элементов в рабочее положение .A disadvantage of this device is the need to mechanically install the sealing elements in the working position.

Наиболее близким к изобретению вл етс пакер дл интервальной опрессовки скважин , включающий полый корпус с радиальными отверсти ми, установленные на нем верхний и нижний уплотнительные элементы с упорами и фиксатором рабочего положени , корь, телескопический порщень, установленный с возможностью взаимодействи с нижним уплотнительным элементом и образующий с корпусом гидравлическуюClosest to the invention is a packer for interval pressure testing of wells, including a hollow body with radial holes, upper and lower sealing elements mounted on it with stops and a working position lock, measles, telescopic piston mounted with the possibility of interacting with the lower sealing element with hydraulic housing

камеру, и шток с осевым и радиальными каналами 2.chamber, and rod with axial and radial channels 2.

Однако данное устройство характеризуетс сложностью конструкции, наличием больщого количества взаимодействующих деталей дл предварительного закреплени устройства в стволе скважины, механическим приводом уплотнительных элементов в рабочее положение с последующим гидравлическим поджатием нижнего уплотнительного элемента.However, this device is characterized by the complexity of the design, the presence of a large number of interacting parts for pre-fixing the device in the wellbore, mechanically driving the sealing elements into position with subsequent hydraulic pressing of the lower sealing element.

10ten

Цель изобретени - упрощение конструкции пакера.The purpose of the invention is to simplify the construction of the packer.

Указанна цель достигаетс тем, что пакер , включающий полый корпус с радиальными отверсти ми, установленные на нем 15 верхний и нижний уплотнитепьные элементы с упорами и фиксатором рабочего положени , телескопический поршень,установленный с возможностью взаимодействи с нижним уплотнительным элементом и образующий с корпусом гидравлическую камеру, и шток с осевым и радиальными каналами, снабжен подпружиненным дифференциальным порщнем, установленным в кольцевой полости между штоком и корпусом и перекрывающим радиальные каналы корпуса до опрессовки, причем полость между телескопическим поршнем и корпусом гидравлически св зана с осевым каналом штока. Кроме того, дифференциальный поршень может иметь фиксатор его положени во врем опрессовки. Причем фиксаторы телескопического и дифференциального поршней могут быть выполнены в виде разрезных колец. На фиг. 1 изображен пакер, преимушественно дл опрессовки резьбовых соединений труб в скважине, обш,ий вид, разрез; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - узел II на фиг. 1. Пакер преимуш,ественно дл опрессовки соединений труб в скважине содержит полый цилиндрический корпус, состо щий из гильзы 1 и распределител 2. В нижней части корпуса расположены телескопический nopnieHb 3, верхний 4 и нижний 5 резиновые уплотнительные элементы, установленные с возможностью взаимодействи с телескопическим поршнем 3 и распределителем 2 соответственно . Через корпус, телескопический поршень 3 и резиновые плотнительные эле.менты 4 и 5 пропущен полый шток 6, имеющий радиальные отверсти 7 и 8. На концах штока 6 навинчены переводник 9 и башмак 10, вл ющиес упорами дл уплотнительных элементов. В кольцевой полости между цилиндрическим корпусом и штоком 6 помещаетс дифференциальный поршень 11, поджатый пружиной 12 и перекрывающий радиальные каналы корпуса до опрессовки. Дл фиксации резиновых уплотнительных элементов 4 и 5 исходном положении и после пакеровки в нижней части гильзы I выполнены проточки 13 и 14 с взаимно противоположными углами конусности /1 и fti соответственно, а на телескопическом поршне 3 - пр моугольна кольцева проточка 15 дл установки разрезного упругого кольца 16. Угол о(| подбираетс таким, чтобы разрезное упругое кольцо 16 срабатывало при давлений начала пакеровки, а угол fi обеспечивал возврат телескопического порщн 3 в исходное положение под действием упругих свойств резиновых уплотнительных элементов 4 и 5 только после полного сн ти давлени . При фиксации дифференциального порщн 11 в верхнем положении при пакеровке и в нижнелч положении при опрессовке в гильзе 1 выполнены проточки 17 и 18 с взаимно противоположными углами конусноети о{ и А а на дифференциальном порщие 11 - пр моугольна кольцева проточка 19 дл установки разрезного упругого кольца 20. Угол с подбираетс таким, чтобы разрезное упругое кольцо 20 срабатывало при достижении давлени начала опрессовки, большего давлени пакеровки, дава возможность дифференциальному поршню 11 опуститьс , открыва при этом опрессовочные отверсти 21 корпуса. Нижнее положение дифференциального поршн 11 фиксируетс заходом разрезного упругого кольца 20 в проточку 18, угол конусности которой подбираетс таким, чтобы обеспечить возврат поршн 11 в исходное положение нод действием пружины 12 при сн тии опрессовочного давлени . Дл предотвращени возможных утечек жидкости в местах соединени деталей установлены уплотнительные резиновые кольца 22-26. Между корпусом (гильзой 1) и телескопическим поршнем 3 выполнена расширительна гидравлическа камера 27, а между распределителем 2 и дифференциальным поршнем 11 - камера 28. Пакер преимущественно дл опрессовки соединений труб в скважине работает следующим образом. После его спуска на гибком высоконапорном шланге (либо на трубках) в колонну труб до места опрессовки, его устанавливают так, чтобы испытывае.мое соединение труб находилось .между верхним 4 и нижним 5 резиновыми уплотнительными элементами . После этого в шток б пакера нагнетаетс рабоча жидкость, котора через отверстие 8 поступает в расширительную камеру 27, и, действу на гильзу 1 и телескопический поршень 3, раздвигает их в противоположные стороны, сжима резиновые уплотнительные элементы 4 и 5, которые, увеличива сь в диаметре, герметично изолируют соединение труб. При окончательной пакеровке телескопический поршень 3 фиксируетс разрезным упругим кольцом 16 в проточке 14, исключа возможность распакеровки при снижении давлени . При движении корпуса вверх после полной герметизации испытываемого соединени отверстие 7 совмещаетс с камерой 28, вследствии чего давление из центрального канала передаетс на торец дифференциального поршн 11. При дальнейшем повышении давлени в устройстве дифференциальный поршень 11 преодолевает сопротивление пружины 12 и разрезного упругого кольца 20, опускаетс , открыва опрессовочные отверсти 21, и фиксируетс в нижнем положении разрезным упругим кольцом 20 в проточке 18, не дава поршню 11 возвращатьс в исходное положение при снижении давлени ниже опрессовочного. После проведени опрессовки давление внутри пакера снижаетс , при этом дифференциальный поршень под действием пруг , -.„ „ .жины 12, преодолев сопротивление разрезного упругого кольца 20, возвращаетс в исходное положение, перекрыва опрессовочные отверсти 21. Телескопический порщень 3 также, преодолева сопротивление разрезного упругого кольца 16 за счет упругих свойств уплотнительных элементов, возвращаетс в исходное положение. После этого пакер переустанавливают на следующее испытываемое соединение труб без подъема на поверхность дл каких-либо настроек .This goal is achieved by the fact that the packer, comprising a hollow body with radial holes, 15 upper and lower sealing elements installed on it with stops and a working position lock, a telescopic piston installed with the ability to interact with the lower sealing element and forming a hydraulic chamber with the body, and a rod with axial and radial channels, provided with a spring-loaded differential pressure, installed in the annular cavity between the rod and the housing and overlapping the radial channels to rpusa before crimping, the cavity between the telescoping piston and the casing hydraulically connected to the axial rod channel. In addition, the differential piston may have its latch position during crimping. Moreover, the locks of the telescopic and differential pistons can be made in the form of split rings. FIG. 1 shows a packer, mainly for crimping threaded pipe joints in the well, its general view, section; in fig. 2 — node I in FIG. one; in fig. 3 - node II in FIG. 1. The packer, predominantly for crimping pipe joints in the well, contains a hollow cylindrical body consisting of a sleeve 1 and a distributor 2. In the lower part of the body there are telescopic nopnieHb 3, upper 4 and lower 5 rubber sealing elements installed with the possibility of interaction with telescopic piston 3 and distributor 2, respectively. A hollow rod 6 having radial holes 7 and 8 is passed through the body, the telescopic piston 3 and the rubber sealing elements 4 and 5. At the ends of the rod 6 the sub 9 and the shoe 10 are screwed, which serve as stops for the sealing elements. In the annular cavity between the cylindrical body and the rod 6 is placed the differential piston 11, preloaded by the spring 12 and overlapping the radial channels of the body before crimping. To fix the rubber sealing elements 4 and 5 to the initial position and after the packer in the lower part of the sleeve I, grooves 13 and 14 are made with mutually opposite taper angles / 1 and fti, respectively, and on the telescopic piston 3 - a rectangular annular groove 15 for installing a split elastic ring 16. The angle o (| is chosen so that the split elastic ring 16 operates at pressures of the beginning of packer, and the angle fi ensures the return of the telescopic core 3 to its original position under the action of the elastic properties of rubber packs The relative elements 4 and 5 are only after a complete release of pressure. When the differential pressure 11 is fixed in the upper position during packing and in the lower pressure position during pressure testing, the grooves 17 and 18 are made in the sleeve 1 with opposite angles of cone 11 and 18 - a rectangular annular groove 19 for installing the split elastic ring 20. The angle c is chosen so that the split elastic ring 20 is activated when the pressure of the start of the crimping reaches, which is greater than the pressure of the packer, allowing differential piston 11 to descend, thus opening the crimping holes 21 of the housing. The lower position of the differential piston 11 is fixed by inserting the split elastic ring 20 into the groove 18, the taper angle of which is chosen so as to ensure that the piston 11 returns to its original position by the action of the spring 12 when the pressing pressure is removed. To prevent possible leakage of fluid, sealing rubber rings 22-26 are installed at the joints of the parts. Between the housing (sleeve 1) and the telescopic piston 3 there is an expansion hydraulic chamber 27, and between the distributor 2 and the differential piston 11 there is a chamber 28. The packer is mainly used for pressing pipe joints in the well as follows. After its descent on a flexible high-pressure hose (or on tubes) into the pipe string to the place of crimping, it is installed so that the connecting pipe is tested between the upper 4 and lower 5 rubber sealing elements. After that, the working fluid is pumped into the packer rod b, which through the opening 8 enters the expansion chamber 27, and, acting on the sleeve 1 and the telescopic piston 3, moves them in opposite directions, compressing the rubber sealing elements 4 and 5, which diameter, hermetically isolate the connection pipe. During final packing, the telescopic piston 3 is fixed by a split elastic ring 16 in the groove 14, excluding the possibility of decompression with decreasing pressure. When the housing moves up after complete sealing of the test joint, the opening 7 is aligned with the chamber 28, as a result of which pressure from the central channel is transmitted to the end of the differential piston 11. With a further increase in pressure in the device, the differential piston 11 overcomes the resistance of the spring 12 and the split elastic ring 20 opening the pressing holes 21, and is fixed in the lower position by a split elastic ring 20 in the groove 18, not allowing the piston 11 to return to its original position while lowering pressure below opressovochnogo. After pressing, the pressure inside the packer decreases, while the differential piston under the action of prugs, -. „„. Of the 12, overcoming the resistance of the split elastic ring 20, returns to its original position, blocking the pressing holes 21. Telescopic bore 3 also, overcoming the resistance of the split elastic ring 16 due to the elastic properties of the sealing elements, returns to its original position. Thereafter, the packer is reinstalled onto the next pipe connection being tested without lifting to the surface for any adjustments.

Технико-экономическа эффективность предлагаемого изобретени заключаетс в полном использовании гидропровода на устье скважины как дл пакеровки, так н дл последующей опрессовки соединений труб, увеличив при этом производительность труда путем снижени времени на подготовительные и промежуточные операции и снижение материальных затрат на изготовление пакера .The technical and economic efficiency of the proposed invention consists in fully utilizing the hydraulic line at the wellhead both for packing and for subsequent pressure testing of pipe joints, while increasing labor productivity by reducing the time for preparatory and intermediate operations and reducing the material costs for manufacturing the packer.

Claims

1. The packer is mainly for crimping pipe joints in the well, including a hollow body with radial holes, upper and lower sealing elements mounted on it with stops and a working position lock, a telescopic piston installed with the ability to interact with the lower sealing element and forming a hydraulic a chamber, and a shaft with axial and radial channels, characterized in that, in order to simplify its construction, the packer is equipped with a spring-loaded differential piston, in the annular cavity between the rod and the housing and overlapping the radial channels of the housing prior to crimping, the cavity between the telescopic piston and the housing being hydraulically connected with the axial channel of the stem.

2. A packer according to Claim 1, characterized in that the differential piston has a latch for its position during crimping.

3.Packer on PP. 1 and 2, characterized in that the piston clips are made in the form of split rings.

Sources of information taken into account in the examination

1. USSR author's certificate number 642469, cl. E 21 V 33/12, 1976.

2. USSR author's certificate number 643625, cl. E 21 V 33/12, 1977.

/

2V. J