RU2236543C2 - System for pressure testing operation columns - Google Patents
System for pressure testing operation columns Download PDFInfo
- Publication number
- RU2236543C2 RU2236543C2 RU2003114457/03A RU2003114457A RU2236543C2 RU 2236543 C2 RU2236543 C2 RU 2236543C2 RU 2003114457/03 A RU2003114457/03 A RU 2003114457/03A RU 2003114457 A RU2003114457 A RU 2003114457A RU 2236543 C2 RU2236543 C2 RU 2236543C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- packer
- thread
- drive
- sleeve
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации нефтяных, газовых и водяных скважин, проведении технологических операций для ремонта эксплуатационных колонн, разобщения пластов скважин.The invention relates to the oil and gas industry and can be used in the operation of oil, gas and water wells, technological operations for the repair of production casing, uncoupling of well seams.
Известна система для опрессовки скважин, содержащая спускоподъемное устройство и пакер [1]. В этой системе у пакера эластичный элемент и втулка с буртом образует со стволом кольцевую полость. Концентрично со стволом установлен пружинный элемент, имеющий внутренний выступ. Между втулкой и эластичным элементом имеются шлипсы с конусом, нижний конец втулки имеет кольцевое дно с внутренней комической поверхностью, пружинный элемент установлен с возможностью осевого перемещения. В процессе подъема в результате трения о стенки скважины шлипсы наползают на конус и фиксируют втулку. Эластичный элемент под действием усилия продольной деформации расширяется и герметизирует колонну скважины. Недостатком описанной системы является невозможность многократной переустановки пакера в заданном интервале глубин без полного подъема из скважины после каждого срабатывания.A known system for crimping wells containing a hoisting device and a packer [1]. In this system, the packer has an elastic element and a collar with a shoulder form an annular cavity with the barrel. Concentric with the barrel is a spring element having an internal protrusion. Between the sleeve and the elastic element there are slots with a cone, the lower end of the sleeve has an annular bottom with an internal comic surface, the spring element is mounted with the possibility of axial movement. In the process of lifting as a result of friction against the walls of the well, the slips creep onto the cone and fix the sleeve. The elastic element under the action of longitudinal strain expands and seals the well string. The disadvantage of the described system is the impossibility of repeatedly reinstalling the packer in a given interval of depths without a complete lift from the well after each actuation.
Известна система для опрессовки скважин, содержащая спускоподъемное устройство и пакер [2]. В этой системе пакер состоит из эластичного элемента, управляющего прибора на кабеле, электродвигателя, жестко связанного с корпусом, и винтовой пары. Электродвигатель жестко соединен с корпусом и не позволяет отсоединить блок управления и оставить пакер в скважине. Недостатком этой системы является невозможность установки и удаления нескольких пакеров на разных глубинах одним спускоподъемным устройством.A known system for crimping wells containing a hoisting device and a packer [2]. In this system, the packer consists of an elastic element, a control device on the cable, an electric motor rigidly connected to the housing, and a screw pair. The electric motor is rigidly connected to the body and does not allow to disconnect the control unit and leave the packer in the well. The disadvantage of this system is the inability to install and remove multiple packers at different depths with one hoisting device.
Наиболее близким аналогом того же назначения, как и заявляемое техническое решение, является система для опрессовки нефтяных и газовых скважин, состоящая из спускоподъемного устройства, энергопитающего устройства с приводом вращения и пакера [3]. Здесь пакер соединен с приводом через стыковочный узел и содержит вал с левой и правой резьбой, верхнюю и нижнюю резьбовые втулки с наружной наклонной поверхностью, размещенные на валу и обращенные наклонными поверхностями друг к другу, манжету с внутренней полостью, расположенную соосно валу между резьбовыми втулками.The closest analogue of the same purpose, as the claimed technical solution, is a system for crimping oil and gas wells, consisting of a hoisting device, an energy-supplying device with a rotation drive and a packer [3]. Here, the packer is connected to the drive through the docking unit and contains a shaft with left and right threads, upper and lower threaded bushings with an external inclined surface, placed on the shaft and facing the inclined surfaces to each other, a sleeve with an internal cavity located coaxially with the shaft between the threaded bushings.
Недостатком описанной системы является:The disadvantage of the described system is:
- возможность использования пакера только после извлечения его на поверхность дополнительным подъемным устройством и дополнительной его переналадкой;- the ability to use the packer only after removing it to the surface with an additional lifting device and its additional readjustment;
- возможность смещения пакера после установки под давлением среды вверх или вниз с потерей герметизации из-за фиксации его на эксплуатационной колонне только эластичным элементом.- the ability to displace the packer after installation under pressure of the medium up or down with loss of sealing due to its fixation on the production casing only by an elastic element.
В основу изобретения положено решение задач:The basis of the invention is the solution of the following problems:
- возможность многократного использования одной системы с одним и тем же пакером;- the ability to reuse the same system with the same packer;
- возможность многократной перестановки системы с одним и тем же пакером в заданном интервале глубин без полного подъема системы из эксплуатационной колонны;- the possibility of multiple rearrangement of the system with the same packer in a given depth interval without completely lifting the system from the production string;
- возможность последовательной установки и удаления нескольких пакеров на разных глубинах одним спускоподъемным устройством и сопряженным с последним одним энергопитающим устройством с приводом;- the ability to sequentially install and remove multiple packers at different depths with a single lifting device and coupled to the last one power supply device with a drive;
- повышение надежности осевой фиксации пакера в эксплуатационной колонне после его установки.- improving the reliability of the axial fixation of the packer in the production casing after its installation.
Поставленные задачи решаются тем, что система для опрессовки эксплуатационных колонн нефтяных, водяных и газовых скважин состоит из спускоподъемного устройства, энергопитающего устройства с приводом вращения и пакера, соединенного с приводом через стыковочный узел. Пакер содержит вал с левой и правой резьбой, верхние и нижние резьбовые втулки с наружными наклонными поверхностями, размещенные на валу и обращенные наклонными поверхностями друг к другу, эластичную манжету с внутренней полостью, расположенную соосно на валу между резьбовыми втулками.The tasks are solved in that the system for crimping production casing of oil, water and gas wells consists of a lifting device, a power supply device with a rotation drive and a packer connected to the drive through the docking unit. The packer contains a shaft with left and right threads, upper and lower threaded sleeves with external inclined surfaces located on the shaft and facing the inclined surfaces to each other, an elastic sleeve with an internal cavity located coaxially on the shaft between the threaded sleeves.
Согласно изобретению система включает в себя механическую сцепную муфту, а привод вращения выполнен реверсивным, снабжен выходным валом с внутренними шлицами со стороны его торца и фланцем. Сцепная муфта состоит из верхней и нижней полумуфт, размещенных между фланцем привода и верхней резьбовой втулкой пакера. Пакер дополнительно содержит подпружиненные шлипсы, расположенные между нижней полумуфтой и верхней резьбовой втулкой, и перепускной клапан, установленный в нижней его части для сообщения надпакерного и подпакерного пространств. Вал пакера выполнен составным из верхней оси и нижней втулочной части, жестко скрепленных между собой. Ось со стороны верхнего конца имеет многогранник, который сопряжен со шлицами вала привода, и снабжена дополнительной резьбой, размещенной между многогранником и резьбой под крепление верхней резьбовой втулки, причем направление вращения этих резьб противоположное. Верхняя резьбовая втулка со стороны, обращенной к приводу, выполнена ступенчатой и снабжена наружной резьбой на каждой ступени. Верхняя полумуфта имеет втулочную часть с внутренней резьбой на нижнем конце, сопрягаемой с дополнительной резьбой оси, и фланец на верхнем конце, посредством которого она неподвижно скреплена с фланцем привода, а также закрепленный на фланце полумуфты кольцевой упор. Нижняя полумуфта имеет в нижней части внутреннюю резьбу, посредством которой она неподвижно скреплена с верхней резьбовой втулкой и обращенные в сторону последней наружные наклонные продольные направляющие гнезда, и состыкована с верхней полумуфтой пазово-штыревым соединением. Шлипсы выполнены в форме клиньев с профильными направляющими выступами с одной стороны, посредством которых они подвижно установлены в гнездах нижней полумуфты, а с другой имеют выпуклую поверхность с рифлениями. Пружина для упругой осевой фиксации шлипсов размещена соосно на верхней резьбовой втулке и снабжена регулируемой упорной шайбой, закрепленной подвижно на резьбе промежуточной ступени последней. Нижний конец втулочной части вала снабжен снаружи упором для нижней резьбовой втулки, а перепускной клапан размещен на конструктивных элементах нижней резьбовой втулки и нижнего торца втулочной части вала.According to the invention, the system includes a mechanical coupling, and the rotation drive is made reversible, equipped with an output shaft with internal splines from the side of its end and a flange. The coupler consists of upper and lower coupling halves located between the drive flange and the packer upper threaded sleeve. The packer further comprises spring-loaded slips located between the lower coupling half and the upper threaded sleeve, and a bypass valve installed in its lower part to communicate the overpacker and underpacker spaces. The packer shaft is made integral of the upper axis and the lower sleeve part, rigidly fastened together. The axis on the upper end side has a polyhedron that is interfaced with the splines of the drive shaft and is equipped with an additional thread located between the polyhedron and the thread for fastening the upper threaded sleeve, and the opposite direction of rotation of these threads. The upper threaded sleeve from the side facing the drive is made stepped and provided with an external thread at each stage. The upper coupling half has a sleeve part with an internal thread at the lower end, mating with an additional axis thread, and a flange at the upper end, by means of which it is fixedly attached to the drive flange, as well as an annular stop fixed to the coupling half flange. The lower coupling half has an internal thread in the lower part, by means of which it is fixedly fastened to the upper threaded sleeve and the outer inclined longitudinal guide nests facing the latter, and is connected to the upper coupling by a groove-pin connection. Slips are made in the form of wedges with profile guiding protrusions on the one hand, by means of which they are movably mounted in the nests of the lower coupling half, and on the other have a convex surface with corrugations. The spring for elastic axial fixing of the slips is placed coaxially on the upper threaded sleeve and is equipped with an adjustable thrust washer mounted movably on the thread of the intermediate stage of the latter. The lower end of the shaft sleeve portion is provided externally with a stop for the lower threaded sleeve, and the bypass valve is located on the structural elements of the lower screw sleeve and the lower end of the shaft sleeve portion.
Выполнение привода реверсивным и его соединение с пакером через механическую сцепную муфту, состоящую из верхней и нижней полумуфт, и дополнительную резьбу на оси вала пакера позволяет многократно состыковывать и расстыковывать пакер с эксплуатационной колонной.The drive is reversible and connected to the packer through a mechanical coupling consisting of upper and lower coupling halves, and an additional thread on the axis of the packer shaft allows you to repeatedly dock and disconnect the packer with the production casing.
Расположение шлипсов между нижней полумуфтой и верхней резьбовой втулкой и создание на них тарированного осевого усилия пружиной посредством регулируемого по длине упора позволяет надежно устанавливать пакер в эксплуатационной колонне.The location of the slips between the lower coupling half and the upper threaded sleeve and the creation of a calibrated axial force on them by a spring by means of a length-adjustable stop makes it possible to reliably install the packer in the production casing.
Выполнение вала пакера составным позволяет упростить технологию его изготовления.The implementation of the packer shaft composite allows you to simplify the technology of its manufacture.
Наличие на пакере перепускного клапана обеспечивает гарантированное сообщение надпакерного и подпакерного пространств в процессе его перемещения в колонне, с целью исключения насосных ходов, и надежное перекрытие этого сообщения в конце операции установки пакера на колонне, а также выравнивания давления для снятия пакера.The presence of a bypass valve on the packer ensures guaranteed communication between the packer and subpacker spaces during its movement in the column, in order to exclude pumping strokes, and reliable overlap of this message at the end of the packer installation operation on the column, as well as pressure equalization to remove the packer.
Соединение вала привода с валом пакера через шлицы и многогранник позволяет облегчить и обеспечить их взаимную угловую центрацию с малым углом поворота при стыковке.The connection of the drive shaft with the packer shaft through the splines and the polyhedron makes it possible to facilitate and ensure their mutual angular centering with a small angle of rotation when docking.
Выполнение дополнительной резьбы на валу пакера с противоположным направлением вращения относительно резьбы верхней резьбовой втулки позволяет через сцепную муфту устанавливать пакер в эксплуатационной колонне и отсоединять привод от пакера, а также проводить обратную операцию по соединению привода с пакером и расстыковке пакера с колонной.Performing additional threads on the packer shaft with the opposite direction of rotation relative to the threads of the upper threaded sleeve allows the packer to be installed in the production casing through the coupler and disconnected from the packer, as well as the reverse operation of connecting the drive to the packer and undocking the packer with the string.
Крепление верхней полумуфты через фланцы к корпусу привода, а нижней полумуфты посредством резьбы к верхней резьбовой втулке и стыковка полумуфт между собой пазово-штыревым соединением также обеспечивает осевое соединение и рассоединение привода с пакером. Выполнение многогранника вала пакера из двух равногранных частей, сопряженных между собой, - рабочей части в виде призмы и заходной части в виде усеченной пирамиды, позволяет обеспечить радиальную центрацию вала привода и вала пакера между собой при их стыковке.The fastening of the upper coupling half through the flanges to the drive housing, and the lower coupling coupling by means of a thread to the upper threaded sleeve and the coupling of the coupling half together by a slot-pin connection also provides axial connection and disconnection of the drive with the packer. The implementation of the polyhedron of the packer shaft from two equal-sized parts conjugated to each other - the working part in the form of a prism and the lead-in in the form of a truncated pyramid, allows radial alignment of the drive shaft and the packer shaft with each other when they are joined.
Пазово-штыревое соединение полумуфт между собой, состоящее из продольных глухих пазов, выполненных на внутренней поверхности нижней полумуфты, и сквозных радиальных отверстий в конце них, а также из радиальных винтов, установленных в нижней части верхней полумуфты с выступом во внутреннюю полость нижней полумуфты, которые размещены в пазах последней позволяет при вращении вала предотвратить угловой разворот полумуфт между собой и обеспечить осевое перемещение резьбовых втулок для создания или снятия осевого натяга с эластичной манжеты.The groove-pin connection of the coupling halves to each other, consisting of longitudinal blind grooves made on the inner surface of the lower coupling half and through radial holes at the end of them, as well as radial screws installed in the lower part of the upper coupling coupling with a protrusion into the internal cavity of the lower coupling coupling, placed in the grooves of the latter, when the shaft rotates, it prevents the angular rotation of the coupling halves between each other and ensures the axial movement of the threaded bushings to create or remove the axial interference with the elastic cuff s.
Выполнение профилей направляющих гнезд в нижней полумуфте и направляющих выступов шлипсов типа "ласточкин хвост" определяет их точное взаимное расположение в процессе фиксации пакера на колонне.The execution of the profiles of the guide nests in the lower half-coupling and the guide protrusions of the dovetail slips determines their exact relative position in the process of fixing the packer on the column.
Дополнительное пазово-штыревое соединение шлипсов и нижней полумуфты, в котором каждое гнездо полумуфты на донной части имеет продольный паз ограниченной длины, а каждый шлипс снабжен резьбовым стопором, установленным с выступом над направляющей и размещенным в пазу гнезда, позволяет фиксировать шлипс от выпадения из гнезда в процессе сборки пакера.An additional groove-pin connection of the slips and the lower half-coupling, in which each half-coupling socket on the bottom has a longitudinal groove of a limited length, and each slip has a threaded stopper installed with a protrusion above the guide and placed in the slot groove, allows you to fix the slip from falling out of the socket into packer assembly process.
Связь оси и втулочной части вала через промежуточную втулку посредством шпоночных соединений и опорных шайб, закрепленных на нижнем торце оси и верхнем торце втулочной части вала или через конусно-шпоночное соединение, позволяет жестко скрепить их между собой с большой степенью надежности.The connection of the axis and the sleeve part of the shaft through the intermediate sleeve by means of key connections and support washers mounted on the lower end of the axis and the upper end of the sleeve part of the shaft or through the cone-key connection allows them to be rigidly fastened together with a high degree of reliability.
Выполнение в промежуточной втулке сквозных продольных отверстий обеспечивает сообщение надпакерного и подпакерного пространств между собой через внутреннюю полость пакера.The execution in the intermediate sleeve of the through longitudinal holes ensures the communication of the above-packer and sub-packer spaces with each other through the internal cavity of the packer.
Изготовление вала пакера сплошным или разъемным определяется наличием необходимого оборудования на конкретном предприятии-изготовителе этого вала.The manufacture of a packer shaft, whether solid or split, is determined by the availability of the necessary equipment at a particular manufacturer of this shaft.
Размещение перепускного клапана на конструктивных элементах нижней резьбовой втулки и нижнего торца втулочной части вала, где низ втулочной части вала снабжен торцевой заглушкой с осевым отверстием, а нижняя резьбовая втулка со стороны, противоположной наружной наклонной поверхности, имеет стакан со сквозными отверстиями в стенках, в котором на дне внутри по оси закреплен шток с уплотнительными элементами на свободном конце, размещенными в отверстии торцевой заглушки позволяет освободить верхний конец пакера для размещения стыковочного узла между последним и приводом, что обеспечивает их многократную стыковку и расстыковку. Размещение перепускного клапана в нижней части пакера позволяет также освободить его внутреннюю полость для рациональной компоновки остальных конструктивных элементов.Placing the bypass valve on the structural elements of the lower threaded sleeve and the lower end of the shaft sleeve, where the bottom of the shaft sleeve is equipped with an end cap with an axial hole, and the lower threaded sleeve from the side opposite the outer inclined surface, has a glass with through holes in the walls, in which on the bottom inside, an axis is fixed along the axis with sealing elements at the free end located in the hole of the end plug allowing the upper end of the packer to be released to accommodate the docking th node between the last and the drive, which ensures their multiple docking and undocking. Placing the bypass valve in the lower part of the packer also allows you to free its internal cavity for the rational layout of the remaining structural elements.
Выполнение шага дополнительной резьбы оси с превышением шага резьбы под крепление резьбовых втулок облегчает многократную осевую стыковку привода и пакера между собой. Таким образом, решены поставленные в изобретении задачи:The step of additional axis threading with excess of the thread pitch for mounting the threaded bushings facilitates multiple axial joining of the drive and the packer with each other. Thus, the objectives of the invention are solved:
- возможность многократного использования для проверки герметичности эксплуатационных колонн одним и тем же пакером;- the possibility of repeated use to check the tightness of production casing with the same packer;
- возможность осуществления многократной поинтервальной переустановки системы с одним и тем же пакером в заданном интервале глубин без полного подъема системы из эксплуатационной колонны;- the possibility of multiple interval reinstallation of the system with the same packer in a given depth interval without completely lifting the system from the production casing;
- возможность последовательной установки и удаления нескольких пакеров на разных глубинах одним спускоподъемным устройством и одним энергопитающим устройством с приводом.- the ability to sequentially install and remove several packers at different depths with one lifting device and one power-supply device with a drive.
Настоящее изобретение будет более понятно после рассмотрения последующего подробного описания выполнения системы для опрессовки эксплуатационных колонн нефтяных, водяных и газовых скважин со ссылкой на прилагаемые чертежи, гдеThe present invention will be more clear after considering the following detailed description of the implementation of the system for crimping production casing oil, water and gas wells with reference to the accompanying drawings, where
на фиг.1 и 2 изображены верхняя и нижняя части единой фигуры - предлагаемой системы в транспортном положении;figure 1 and 2 shows the upper and lower parts of a single figure - the proposed system in transport position;
на фиг.3 и 4 - верхняя и нижняя части единой фигуры - предлагаемой системы в процессе установки или снятия ее в колонне;figure 3 and 4 - the upper and lower parts of a single figure - the proposed system in the process of installing or removing it in the column;
на фиг.5 и 6 - верхняя и нижняя части единой фигуры - предлагаемой системы после установки ее в колонне;figure 5 and 6 - the upper and lower parts of a single figure - the proposed system after installing it in the column;
на фиг.7 - пакер предлагаемой системы после установки его в колонне и отстыковки от него привода;Fig.7 - packer of the proposed system after installing it in the column and undocking the drive from it;
на фиг.8 - сечение А-А фиг.7;Fig.8 is a section aa of Fig.7;
на фиг.9 - сечение Б-Б фиг.7;in Fig.9 is a section bB of Fig.7;
на фиг.10 - вариант конусно-шпоночного соединения оси и втулочной части вала пакера между собой.figure 10 is a variant of the cone-key connection of the axis and the sleeve part of the packer shaft with each other.
Система для опрессовки эксплуатационных колонн, представленная на фиг.1-10 состоит из спускоподъемного и энергопитающего устройств с реверсивным приводом вращения сопряженных между собой (на чертежах не показаны) и пакера, соединенного с приводом через стыковочный узел.The system for crimping production casing, shown in Fig.1-10 consists of hoisting and power supply devices with a reversible drive rotation coupled to each other (not shown) and a packer connected to the drive through the docking unit.
Пакер содержит вал с левой и правой наружной резьбами, верхнюю 1 и нижнюю 2 резьбовые втулки с наружными наклонными поверхностями 3 и 4, размещенные на валу и обращенные наклонными поверхностями 3 и 4 друг к другу, эластичную манжету 5 с внутренней полостью, расположенную соосно валу между резьбовыми втулками. Причем резьбовые втулки 1 и 2 установлены с предварительным осевым натягом по наклонным поверхностям 3 и 4 относительно манжеты 5. Привод вращения снабжен выходным валом 6 с внутренними шлицами со стороны его торца и фланцем 7. Пакер также содержит механическую сцепную муфту, состоящую из верхней 8 и нижней 9 полумуфт, размещенных между фланцем 7 привода и верхней резьбовой втулкой 1. Пакер дополнительно содержит шлипсы, поджатые пружиной 10, расположенные между нижней полумуфтой 9 и верхней резьбовой втулкой 1 и перепускной клапан, установленный в его нижней части для сообщения надпакерного и подпакерного пространств. Вал пакера выполнен составным из верхней оси 11 и нижней втулочной части 12, жестко скрепленных между собой. Ось 11 со стороны верхнего конца имеет многогранник, который сопряжен со шлицами вала 6 привода, и снабжена дополнительной резьбой 13, размещенной между многогранником и резьбой под крепление верхней резьбовой втулки 1, причем направление вращения этих резьб противоположное. Верхняя резьбовая втулка 1 со стороны, обращенной к приводу, выполнена ступенчатой из двух ступеней и снабжена наружной резьбой на каждой ступени. Верхняя полумуфта 8 имеет втулочную часть, обращенную вниз, с внутренней резьбой на нижнем конце, сопрягаемую с дополнительной резьбой 13 оси 11, фланец 14, на верхнем конце посредством которого она неподвижно скреплена с фланцем 7 привода, и закрепленный на фланце 14 кольцевой упор 15. Нижняя полумуфта 9 имеет в нижней части внутреннюю резьбу, посредством которой она неподвижно скреплена с верхней резьбовой втулкой 1, и обращенные в сторону последней наружные наклонные продольные направляющие гнезда и состыкована с верхней полумуфтой 8 пазово-штыревым соединением. Шлипсы выполнены в форме клиньев 16 с профильными направляющими выступами со стороны, обращенной к гнездам нижней полумуфты 9, посредством которых они подвижно установлены в последних и имеют с противоположной стороны выпуклую поверхность 17 с рифлениями. Пружина 10 фиксации шлипсов 16 размещена соосно на верхней резьбовой втулке 1 и снабжена регулируемой упорной шайбой 18, закрепленной подвижно на резьбе промежуточной ступени последней. Нижняя втулочная часть 12 вала пакера снабжена снаружи упором 19 для нижней резьбовой втулки 2. Перепускной клапан размещен на конструктивных элементах нижней резьбовой втулки 2 и нижнего торца втулочной части 12 вала. Многогранник оси 11 вала пакера выполнен из двух равногранных частей, сопряженных между собой - рабочей части 20 - в виде призмы и заходной части 21 - в виде усеченной пирамиды, обращенной верхней частью к валу привода 6. Это улучшает центровку вала пакера относительно вала привода при их стыковке между собой. Пазово-штыревое соединение полмуфт 8 и 9 состоит из продольных глухих пазов 22, выполненных на внутренней поверхности нижней полумуфты 9 и сквозных радиальных отверстий 23 в глухом конце их, а также радиальных винтов 24, установленных в нижней части верхней полумуфты 8 с выступом во внутреннюю полость нижней полумуфты 9, которые размещены в пазах 22 последней. Профили направляющих гнезд в нижней полумуфте 9 и направляющих выступов шлипсов 16 выполнены типа "ласточкин хвост". Шлипсы 16 и нижняя полумуфта 9 имеют дополнительное пазово-штыревое соединение (см. фиг.9), в котором каждое гнездо на своей донной части имеет продольный паз 25 ограниченной длины, а каждый шлипс 16 снабжен резьбовым стопором 26, установленным с выступом над направляющей и размещенным в пазу 25 гнезда. Ось 11 и втулочная часть 12 вала пакера (см. фиг.8) жестко связаны между собой через промежуточную втулку 27 посредством шпоночных соединений 28 и 29, а также опорных шайб 30 и 31, закрепленных на нижнем торце оси 11 и верхнем торце втулочной части 12 вала резьбовыми крепежными элементами. В промежуточной втулке 27 выполнены сквозные продольные отверстия 32 для прохода жидкой среды. Как вариант (см. фиг.10) ось 11 и втулочная часть 12 могут быть связаны между собой через конусно-шпоночное соединение, скрепленное резьбовыми крепежными элементами. Вал пакера может быть выполнен также сплошным, что определяется возможностями предприятий-изготовителей пакера.The packer contains a shaft with left and right external threads, upper 1 and lower 2 threaded sleeves with external
Низ втулочной части 12 вала снабжен торцевой заглушкой 33 с осевым отверстием 34, а нижняя резьбовая втулка 2 со стороны, противоположной наружной наклонной поверхности 4, имеет стакан 35 со сквозными отверстиями 36 в стенках. В стакане 35 на дне внутри по оси закреплен шток 37 с уплотнительными элементами 38 перепускного клапана на свободном конце, размещенными в отверстии 34 торцевой заглушки 33. Шаг дополнительной резьбы 13 оси 11 превышает шаг резьбы под крепление верхней 1 и нижней 2 резьбовых втулок.The bottom of the
Монтаж системы перед работой заключается в сборке спускоподъемного устройства, энергопитающего устройства с приводом и пакера между собой. Конструкции спускоподъемного устройства и энергопитающего устройства с приводом разрабатываются сторонними организациями и здесь не рассматриваются.Installation of the system before work consists in assembling a lifting device, an energy-supplying device with a drive and a packer among themselves. The designs of the hoisting device and the power supply device with a drive are developed by third parties and are not considered here.
Сборка пакера начинается со сборки отдельных сборочных единиц (см. фиг.1 и 2). Ось 11 состыковывается с втулочной частью 12 вала через промежуточную втулку 27 посредством шпоночных соединений 28, 29 и опорных шайб 30, 31, закрепленных на нижнем торце оси 11 и верхнем торце втулочной 12 вала резьбовыми крепежными элементами. В низ втулочной части 12 вала ввертывается до упора торцевая заглушка 33 с осевым отверстием 34. На верхнюю резьбовую втулку 1 устанавливается упорная шайба 18 со стопорной шайбой, пружина 10 и нижняя полумуфта 9. В наружные наклонные продольные направляющие гнезда нижней полумуфты 9 вставляются шлипсы 16, которые контрятся от выпадения резьбовыми стопорами 26 (см. фиг.9). Далее верхняя резьбовая втулка 1 в сборе, эластичная манжета 5 и нижняя резьбовая втулка 2 устанавливаются на вал. Причем резьбовые втулки 1 и 2 устанавливаются с таким осевым натягом относительно манжеты 5, чтобы момент трения между манжетой 5 и поверхностями 3 и 4 втулок 1 и 2 превышал момент трения в резьбе между втулкой 2 и втулочной частью 12 вала пакера. Наружный диаметр манжеты 5 при этом не выступает за габариты других деталей пакера. Затем на нижний конец втулочной части 12 вала устанавливается упор 19 для нижней втулки 2, а на последнюю - стакан 35 с уплотнительными элементами 38 на штоке 37. Шток 37 находится вне отверстия 34 торцевой заглушки 33. Сверху на ось 1 навертывается верхняя полумуфта 8 так, чтобы резьба 13 оси целиком вышла во внутреннюю полость полумуфты 8 и между торцами резьб образовался осевой зазор. При этом полумуфта 8 располагается с осевым люфтом относительно полумуфты 9. Далее полумуфты 8 и 9 разворачиваются так, чтобы гнезда под винты 24 совпали с отверстиями 23 полумуфты 9 и в полумуфту 8 устанавливаются винты 24. Затем на фланец 14 полумуфты 8 устанавливается кольцевой упор 15 для шлипсов 16. Окончательной операцией сборки пакера является регулировка размещения в заданный размер упорной шайбы 18 для создания тарированного осевого усилия на шлипсах 16 при установке пакера в колонне. Далее пакер собирается с приводом.The assembly of the packer begins with the assembly of individual assembly units (see figures 1 and 2). The
Система по фиг.1-10 работает следующим образом.The system of figures 1-10 works as follows.
Система, состоящая из спускоподъемного и энергопитающего устройств и привода, скрепленного с пакером, опускается с устья скважины с кольцевым зазором в эксплуатационную колонну на заданную глубину. Центрирование привода и пакера относительно внутренней поверхности эксплуатационной колонны осуществляется по их выступающим наружным поверхностям. Подпакерное и надпакерное пространства сообщаются между собой. После достижения заданной глубины на привод подается управляющий сигнал, вызывающий вращение вала привода и сопряженного с ним вала пакера. В процессе вращения вала пакера (см. фиг.1 и 2) его резьба 13 ввинчивается во внутреннюю резьбу верхней полумуфты 8 и пакер опускается вниз. Пакер и привод расходятся друг от друга. В процессе вращения вала (см. фиг.3 и 4) резьбовые втулки 1 и 2 перемещаются навстречу друг к другу внутрь эластичной манжеты 5, деформируя ее с увеличением наружного диаметра. Шток 37 входит в отверстие 34 торцевой заглушки 33, перекрывая сообщение между подпакерным и надпакерным пространствами по внутренней полости пакера. За счет пазово-штыревого соединения нижняя полумуфта 9 без вращения отходит от верхней полумуфты 8, позволяя шлипсам 16 перемещаться по направляющим вверх под действием пружины 10, сохраняя торцевой контакт с упором 15. При дальнейшем вращении вала пакера (см. фиг.5 и 6) шлипсы 16 устанавливаются рифленой поверхностью 17 на внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны, расклиниваются на ней и теряют торцевой контакт с упором 15. Относительно установленного пакера привод начинает двигаться вверх. Затем дополнительная резьба 13 вала окончательно выходит из внутренней резьбы, привод перестает перемещаться вверх и устанавливается в колонне с осевым упором на нее вниз через внутреннюю резьбу верхней полумуфты 8, дополнительную резьбу 13, верхнюю резьбовую втулку 1, нижнюю полумуфту 9 и шлипсы 16. При дальнейшем вращении вала пакера через резьбовые втулки 1 и 2 манжета 5 за счет расширения ее наружной поверхности поджимается к внутренней поверхности эксплуатационной колонны и уплотняет ее на двух уровнях. Подпакерное и надпакерное пространства окончательно разобщаются между собой. При этом пакер дополнительно стопорится манжетой 5 относительно эксплуатационной колонны. По нарастанию токовой нагрузки на приводе сверх заданного предела привод отключается. При необходимости спускоподъемное устройство совместно с энергопитающим устройством и приводом может быть извлечено на поверхность (см. фиг.7).A system consisting of hoisting and energy-supplying devices and a drive fastened with a packer is lowered from the wellhead with an annular gap into the production string to a predetermined depth. The centering of the drive and packer relative to the inner surface of the production casing is carried out on their protruding outer surfaces. Subpacker and superpacker spaces communicate with each other. After reaching a predetermined depth, a control signal is supplied to the drive, causing rotation of the drive shaft and the packer shaft associated with it. During the rotation of the packer shaft (see FIGS. 1 and 2), its
После установки пакера в колонне с устья скважины создается испытательное давление 80-100 атм в течение 15-20 минут. Если в данный период давление в скважине не снижается, то эксплуатационная колонна целая, разрушений нет. После этого испытательное давление снимается. Система извлекается из скважины на поверхность. При удалении установленной в скважине системы включается привод и вал пакера начинает вращаться в другую сторону (см. фиг.3 и 4). Дополнительная резьба 13 вала ввинчивается во внутреннюю резьбу полумуфты 8. Резьбовые втулки 1 и 2 расходятся друг от друга, уменьшая осевой натяг на манжету 5. Шток 37 выходит из отверстия 34 торцевой заглушки 33, открывая сообщение по внутренней полости пакера между подпакерным и надпакерным пространствами. Нижняя полумуфта 9 движется вверх, уменьшая расклинивание шлипсов 16. После контакта шлипсов 16 с упором 15 между шлипсами 16 и внутренней поверхностью колонны появляется радиальный зазор. При этом весь вес привода и пакера передается на манжету 5. Дальнейшее вращение вала пакера выводит дополнительную резьбу 13 оси 11 во внутреннюю полость верхней полумуфты 8. На манжете 5 уменьшается осевой натяг и появляется кольцевой зазор между манжетой и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны. Пакер через привод повисает на спускоподъемном устройстве. При последующем вращении вала пакера нижняя резьбовая втулка 2 контактирует с упором 19. По нарастанию токовой нагрузке на приводе сверх заданного предела привод отключается. Система готова для переустановки.After installing the packer in the column from the wellhead, a test pressure of 80-100 atm is created for 15-20 minutes. If during this period the pressure in the well does not decrease, then the production casing is intact, there is no damage. After that, the test pressure is removed. The system is removed from the well to the surface. When removing the system installed in the well, the drive is turned on and the packer shaft begins to rotate in the opposite direction (see Figs. 3 and 4). An
Если колонна над пакером имеет разрушения и уровень испытательного давления не устанавливается, то пакер снимается с колонны, система поднимается выше на следующий заданный уровень и цикл повторяется. Перемещением вверх системы определяется место разрушения колонны.If the column above the packer is damaged and the test pressure level is not established, then the packer is removed from the column, the system rises above the next set level and the cycle repeats. Moving up the system determines the place of destruction of the column.
Таким образом, данная система позволяет поинтервально испытывать эксплуатационную колонну, не извлекая ее на поверхность из скважины.Thus, this system allows you to test production casing without interval, without removing it to the surface from the well.
В случае аварийной поломки привода в процессе установки пакера до контакта шлипсов 16 с внутренней поверхностью колонны система в сборе без осложнений извлекается на поверхность для ремонта.In the event of an emergency failure of the drive during the installation of the packer until the
В случае аварийной поломки привода после установки пакера на колонну система беспрепятственно без пакера извлекается на поверхность для ремонта или замены привода (см. фиг.5, 6 и 7).In the event of a breakdown of the drive after installing the packer on the column, the system is removed without a packer to the surface for repair or replacement of the drive without a packer (see FIGS. 5, 6 and 7).
Использование предлагаемой системы позволяет обеспечивать непрерывный многократный процесс поинтервальной опрессовки эксплуатационной колонны испытательным давлением без поднятия ее на поверхность, а при установке двух пакеров, отсекающих нижний и верхний интервалы колонны, сократить межпакерное расстояние для определения более точного места негерметичности и ликвидации ее, что повышает производительность работ и снижает их трудоемкость.Using the proposed system allows for a continuous multiple-step process of crimping the production casing with test pressure without lifting it to the surface, and when installing two packers that cut off the lower and upper intervals of the casing, reduce the interpacker distance to determine a more accurate leakage location and eliminate it, which increases work productivity and reduces their complexity.
Экономический эффект от использования предложенной системы достигается за счет уменьшения количества и времени исполнения технологических операций. Настоящее изобретение может быть использовано в нефтегазовой промышленности и других отраслях промышленности, где производится добыча жидких сред из скважин.The economic effect of using the proposed system is achieved by reducing the number and time of execution of technological operations. The present invention can be used in the oil and gas industry and other industries where liquid is produced from wells.
Использованные источникиUsed sources
1. Патент РФ №1828489, МПК Е 21 В 33/12.1. RF patent No. 1828489, IPC E 21
2. Патент РФ №2087672, МПК Е 21 В 33/12.2. RF patent No. 2087672, IPC E 21
3. Патент РФ №2122104, МПК Е 21 В 33/12.3. RF patent №2122104,
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003114457/03A RU2236543C2 (en) | 2003-05-20 | 2003-05-20 | System for pressure testing operation columns |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003114457/03A RU2236543C2 (en) | 2003-05-20 | 2003-05-20 | System for pressure testing operation columns |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003114457A RU2003114457A (en) | 2003-10-10 |
| RU2236543C2 true RU2236543C2 (en) | 2004-09-20 |
Family
ID=33433899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003114457/03A RU2236543C2 (en) | 2003-05-20 | 2003-05-20 | System for pressure testing operation columns |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2236543C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2285107C2 (en) * | 2004-12-31 | 2006-10-10 | ОАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Device for pipe string interval pressure-testing |
| RU2291274C1 (en) * | 2005-12-16 | 2007-01-10 | ОАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Method for liquid influx pressure testing of operation column of well |
| CN104060981A (en) * | 2014-06-23 | 2014-09-24 | 中原特钢股份有限公司 | Testing shaft for packers in multiple specifications |
| RU2666778C2 (en) * | 2012-11-14 | 2018-09-12 | Зе Боинг Компани | Bushing assemblies, bushing assembly kits, apparatus including bushing assemblies, and associated methods |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1760083A1 (en) * | 1989-03-06 | 1992-09-07 | Украинская военизированная часть по предупреждению возникновения и по ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов | Packer |
| RU2014425C1 (en) * | 1991-01-28 | 1994-06-15 | Вениамин Дмитриевич Куртов | Equipment for casing pressure testing |
| GB2324849A (en) * | 1994-11-30 | 1998-11-04 | Petroline Wellsystems Ltd | Improvements in and relating to valves |
| RU2122104C1 (en) * | 1997-01-31 | 1998-11-20 | Арнольд Геннадьевич Корженевский | Hydromechanical device for setting packers in oil and gas wells |
-
2003
- 2003-05-20 RU RU2003114457/03A patent/RU2236543C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1760083A1 (en) * | 1989-03-06 | 1992-09-07 | Украинская военизированная часть по предупреждению возникновения и по ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов | Packer |
| RU2014425C1 (en) * | 1991-01-28 | 1994-06-15 | Вениамин Дмитриевич Куртов | Equipment for casing pressure testing |
| GB2324849A (en) * | 1994-11-30 | 1998-11-04 | Petroline Wellsystems Ltd | Improvements in and relating to valves |
| RU2122104C1 (en) * | 1997-01-31 | 1998-11-20 | Арнольд Геннадьевич Корженевский | Hydromechanical device for setting packers in oil and gas wells |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2285107C2 (en) * | 2004-12-31 | 2006-10-10 | ОАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Device for pipe string interval pressure-testing |
| RU2291274C1 (en) * | 2005-12-16 | 2007-01-10 | ОАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Method for liquid influx pressure testing of operation column of well |
| RU2666778C2 (en) * | 2012-11-14 | 2018-09-12 | Зе Боинг Компани | Bushing assemblies, bushing assembly kits, apparatus including bushing assemblies, and associated methods |
| CN104060981A (en) * | 2014-06-23 | 2014-09-24 | 中原特钢股份有限公司 | Testing shaft for packers in multiple specifications |
| CN104060981B (en) * | 2014-06-23 | 2017-01-18 | 中原特钢股份有限公司 | Testing shaft for packers in multiple specifications |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11203910B2 (en) | Casing hanger and annulus sealing device running tool for deepwater drilling, and method for using the same | |
| US4691790A (en) | Method and apparatus for removing the inner conduit from a dual passage drill string | |
| US9127517B2 (en) | Drill pipe connector and method | |
| US3971576A (en) | Underwater well completion method and apparatus | |
| US4903992A (en) | Locking ring for oil well tool | |
| US3228715A (en) | Wellhead constructions | |
| BRPI0713540A2 (en) | crimping guide adapted for use with wear threaded connector | |
| CN103953289B (en) | A kind of deep water shaft mouth test tubing string junctor | |
| US20090090513A1 (en) | System and Method for Conveying a Wired Coiled Assembly | |
| WO2014078296A2 (en) | Tension tubing hanger and method of applying tension to production tubing | |
| CA2605887A1 (en) | Shaft locking couplings for submersible pump assemblies | |
| CA1162845A (en) | Locking assembly for well devices | |
| GB1602355A (en) | Collar lock and seal assembly for well tools | |
| RU2236543C2 (en) | System for pressure testing operation columns | |
| CN114482905B (en) | Blowout preventer for sealing outer cable oil pipe, static seal blowout preventer system for pressurized operation and pressurized construction method | |
| RU2478776C1 (en) | Device for installation and sealing of casing string liner in well | |
| CA2441660C (en) | Downhole pumping system | |
| RU2074306C1 (en) | Device for isolating seams in a well | |
| US4441741A (en) | Connectors for securing members together under large clamping force | |
| RU2728010C2 (en) | Packer controlled by electric drive | |
| US5522681A (en) | Thread seal for segmented nut | |
| RU2102579C1 (en) | Blowout preventer | |
| RU2049223C1 (en) | Packer | |
| RU2232247C2 (en) | System for pressure testing wells in operation | |
| RU2245985C2 (en) | Device for fixing equipment in operation column |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070521 |