RU98041U1

RU98041U1 - PACKER HYDRAULIC PASSING WITH A SMALL VALVE ASSEMBLY

Info

Publication number: RU98041U1
Application number: RU2010121043/03U
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Щербаков; Владимир Александрович Черепенников; Руслан Николаевич Желонкин; Сергей Анатольевич Цыбин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ВНИИБТ - Буровой инструмент"
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2010-05-24
Publication date: 2010-09-27

Abstract

Пакер гидравлический проходной с малогабаритным клапанным узлом, включающий полый корпус с боковым отверстием, перекрытым в исходном положении втулкой с разрушаемыми упорными элементами, клапанный узел и уплотнительный элемент, герметично соединенный с полым корпусом с помощью верхнего и нижнего стаканов, отличающийся тем, что в полом корпусе выполнены пазы для подачи рабочей жидкости, в боковом отверстии полого корпуса размещен поршень, причем боковое отверстие выполнено сквозным, на полом корпусе расположены разжимные втулки, причем уплотнительный элемент надет на полый корпус и герметично прижат разжимными втулками к стаканам, на полом корпусе расположена верхняя втулка, при этом верхний стакан при помощи резьбы соединен с верхней втулкой и выполнен с возможностью осевого перемещения вниз по полому корпусу. Packer hydraulic checkpoint with a small-sized valve assembly, including a hollow body with a lateral hole blocked in the initial position by a sleeve with destructible thrust elements, a valve assembly and a sealing element sealed to the hollow body using the upper and lower glasses, characterized in that in the hollow body grooves for supplying working fluid are made, a piston is placed in the side opening of the hollow body, the side opening being through, the expanding sleeves are located on the hollow body, and m, the sealing element is put on the hollow body and tightly pressed by expanding sleeves to the glasses, the upper sleeve is located on the hollow body, while the upper glass is connected to the upper sleeve by means of a thread and is capable of axial movement down the hollow body.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к пакерующим устройствам, предназначенным для герметичного разобщения газонефтеводоносных пластов или участков затрубного пространства друг от друга.The utility model relates to the oil and gas industry, namely, to packer devices intended for hermetic separation of gas-oil-water bearing strata or sections of the annulus from each other.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является пакер, включающий полый корпус с боковым отверстием, перекрытым в исходном положении втулкой с разрушаемыми упорными элементами, клапанный узел и уплотнительный элемент, герметично соединенный с полым корпусом с помощью верхнего и нижнего стаканов и образующий с полым корпусом камеру, сообщающуюся с полостью корпуса через клапанный узел и боковое отверстие полого корпуса, причем разрушаемые элементы втулки выполнены в виде отрезков проволоки или троса, концы которых закреплены на втулке и расположены в плоскости, перпендикулярной оси корпуса пакера (патент РФ №2029064, МПК Е21В 33/12, публ. 20.02.1995 г.).The closest set of essential features is the packer, including a hollow body with a side hole, blocked in the initial position by a sleeve with destructible thrust elements, a valve assembly and a sealing element, hermetically connected to the hollow body using the upper and lower glasses and forming a chamber with a hollow body, communicating with the body cavity through the valve assembly and the side opening of the hollow body, moreover, the collapsible elements of the sleeve are made in the form of pieces of wire or cable, the ends of which are replay on the hub and are disposed in a plane perpendicular to the axis of the packer body (RF patent №2029064, IPC E 21 B 33/12, publ. 20.02.1995 g).

Недостатком данного пакера является наличие камеры между уплотнительным элементом и полым корпусом, заполненной рабочей жидкостью. Ее введение значительно уменьшает толщину корпуса, так как корпус по внутреннему диаметру ограничен диаметром обсадной колонны, а по наружному - диаметром скважины. Помимо этого, в камере и каналах, заполненных рабочей жидкостью, не должно быть допущено наличие воздуха. Однако из-за довольно большого объема камеры и расположения каналов в нескольких частях составного корпуса, а также из-за недостаточной герметизации конструкционных соединений, наличия лишь двух уплотнительных колец, существует большая вероятность попадания воздуха в эти полости, и давление, передаваемое надпакерным столбом цементного раствора через уплотнительный элемент, и под действием которого рабочая жидкость выталкивает пробку из бокового отверстия, может понизиться и стать недостаточным для того, чтобы выдавить пробку, что остановит процесс пакеровки.The disadvantage of this packer is the presence of a chamber between the sealing element and the hollow body filled with the working fluid. Its introduction significantly reduces the thickness of the casing, since the casing is limited by the diameter of the casing in the inner diameter and in the bore diameter in the outer diameter. In addition, air must not be allowed in the chamber and channels filled with the working fluid. However, due to the rather large volume of the chamber and the location of the channels in several parts of the composite housing, as well as due to insufficient sealing of structural joints, the presence of only two o-rings, there is a high probability of air entering these cavities, and the pressure transmitted by the overpack column of cement mortar through the sealing element, and under the action of which the working fluid pushes the plug out of the side hole, it may decrease and become insufficient to squeeze out the plug, which ANOVA process packer.

Кроме того, конструкция данного пакера предусматривает крепление уплотнительного элемента к корпусу только при помощи стаканов за его концевые участки, что не обеспечивает надежную фиксацию уплотнительного элемента относительно корпуса, и в случае применения максимального коэффициента пакеровки при подаче давления под уплотнительный элемент существует большая вероятность разгерметизации уплотнительного узла. Следовательно, недостатком известного пакера является ненадежность конструкции, которая не может обеспечить надежность его работы.In addition, the design of this packer provides for fixing the sealing element to the body only with cups at its end sections, which does not provide reliable fixation of the sealing element relative to the body, and in the case of applying the maximum packing coefficient when applying pressure under the sealing element, there is a high probability of depressurization of the sealing assembly . Therefore, a disadvantage of the known packer is the unreliability of the design, which cannot ensure the reliability of its operation.

Техническая задача полезной модели заключается в повышении надежности работы пакера.The technical task of the utility model is to increase the reliability of the packer.

Требуемый технический результат достигается тем, что в пакере гидравлическом проходном с малогабаритным клапанным узлом, включающем полый корпус с боковым отверстием, перекрытым в исходном положении втулкой с разрушаемыми упорными элементами, клапанный узел и уплотнительный элемент, герметично соединенный с полым корпусом с помощью верхнего и нижнего стаканов, согласно полезной модели, в полом корпусе выполнены пазы для подачи рабочей жидкости, в боковом отверстии полого корпуса размещен поршень, причем боковое отверстие выполнено сквозным, на полом корпусе расположены разжимные втулки, причем уплотнительный элемент надет на полый корпус и герметично прижат разжимными втулками к стаканам, на полом корпусе расположена верхняя втулка, при этом верхний стакан при помощи резьбы соединен с верхней втулкой и выполнен с возможностью осевого перемещения вниз по полому корпусу.The required technical result is achieved in that in a hydraulic packer with a small-sized valve assembly including a hollow body with a lateral hole, a sleeve with destructible stop elements in the initial position, a valve assembly and a sealing element sealed to the hollow body using the upper and lower glasses , according to the utility model, grooves are made in the hollow body for supplying the working fluid, a piston is placed in the side opening of the hollow body, the side opening being made with possible, expandable sleeves are located on the hollow body, the sealing element being put on the hollow body and tightly pressed by the expanding sleeves to the glasses, the upper sleeve is located on the hollow body, while the upper glass is connected to the upper sleeve by means of a thread and is axially movable downward hollow body.

В отличие от прототипа, у которого уплотнительный элемент и полый корпус образуют камеру, заполненную рабочей жидкостью и сообщающуюся через каналы с полостью корпуса, и за счет которой толщина корпуса значительно уменьшается, в предлагаемой полезной модели в полом корпусе выполнены пазы для подачи рабочей жидкости, размеры которых гораздо меньше размера камеры, и которые по конструктивным соображениям наиболее эффективны в данном устройстве. Во-первых, их введение, благодаря малым размерам, например, глубина паза до 2,5 мм и ширина - до 10 мм, позволяет сделать корпус максимальной для данной конструкции толщины и повысить прочность изделия. Во-вторых, в прототипе рабочая жидкость из камеры поступает через каналы в полость пакера, выдавливая пробку из бокового отверстия, а затем из полости пакера через каналы она поступает обратно в камеру, раздувая уплотнительный элемент, причем попадание воздуха в полости камеры и каналов не допускается. В предлагаемой полезной модели для выдавливания пробки предназначен расположенный в боковом отверстии поршень, а в функцию пазов входит только подача рабочей жидкости из полости пакера под уплотнительный элемент при пакеровке, поэтому наличие воздуха в пазах не влияет на эффективность процесса пакеровки, что повышает надежность работы пакера.In contrast to the prototype, in which the sealing element and the hollow body form a chamber filled with working fluid and communicating through the channels with the body cavity, and due to which the thickness of the body is significantly reduced, in the proposed utility model, grooves for supplying the working fluid are made in the hollow body, dimensions which are much smaller than the size of the camera, and which, for structural reasons, are most effective in this device. Firstly, their introduction, due to the small size, for example, the groove depth of up to 2.5 mm and the width of up to 10 mm, allows you to make the case maximum thickness for this design and increase the strength of the product. Secondly, in the prototype, the working fluid from the chamber enters through the channels into the packer cavity, squeezing the plug from the side hole, and then from the packer cavity through the channels it enters the chamber, inflating the sealing element, and air is not allowed into the chamber and channels . In the proposed utility model, a piston located in a side hole is intended for squeezing a plug, and the function of the grooves includes only the supply of working fluid from the packer cavity to the sealing element during packing, so the presence of air in the grooves does not affect the efficiency of the packing process, which increases the reliability of the packer.

Выполнение полезной модели таким образом, что уплотнительный элемент, плотно надетый на полый корпус и герметично обжатый верхним и нижним стаканами, дополнительно фиксируется разжимными втулками, размещенными на полом корпусе и имеющими возможность раздвигаться, увеличиваясь в диаметре, и прижимать уплотнительный элемент к стаканам, обеспечивает надежную фиксацию уплотнительного элемента относительно полого корпуса и предотвращает разгерметизацию уплотнительного узла, что повышает надежность работы пакера. К тому же, верхний стакан, соединенный резьбой с верхней втулкой, расположенной на полом корпусе, и обжимающий уплотнительный элемент, выполнен с возможностью осевого перемещения вниз по полому корпусу, что предотвращает разрушение уплотнительного элемента в момент его расширения до контакта со стенкой скважины и повышает надежность работы пакера.The implementation of the utility model in such a way that the sealing element is tightly mounted on the hollow body and hermetically pressed by the upper and lower cups is additionally fixed by expansion sleeves located on the hollow body and having the ability to move apart, increasing in diameter, and to press the sealing element to the cups, provides reliable fixing the sealing element relative to the hollow body and prevents depressurization of the sealing assembly, which increases the reliability of the packer. In addition, the upper cup, connected by a thread to the upper sleeve located on the hollow body, and compressing the sealing element, is made with the possibility of axial movement down the hollow body, which prevents the destruction of the sealing element at the time of its expansion to contact with the well wall and increases reliability packer work.

В отличие от прототипа, у которого пробка из бокового отверстия выдавливается рабочей жидкостью, проходящей через каналы и клапанный узел, в предлагаемой конструкции в боковом сквозном отверстии расположен поршень, который непосредственно под действием давления надпакерного столба цементного раствора выдавливает пробку во внутреннюю полость пакера, открывая тем самым каналы для пакеровки. Поэтому вариант, когда пробка остается в отверстии, и процесс пакеровки не происходит, полностью исключен, что повышает надежность работы пакера.Unlike the prototype, in which the plug is squeezed out of the side hole by the working fluid passing through the channels and the valve assembly, the proposed design has a piston in the side through hole that directly squeezes the plug into the inner cavity of the packer, thereby opening the packer column of cement mortar, thereby opening most channels for packing. Therefore, the option when the plug remains in the hole and the packing process does not occur is completely excluded, which increases the reliability of the packer.

На фиг.1 и фиг.2 показан продольный разрез пакера гидравлического проходного с малогабаритным клапанным узлом.Figure 1 and figure 2 shows a longitudinal section of a packer hydraulic checkpoint with a small valve assembly.

Пакер гидравлический проходной с малогабаритным клапанным узлом включает составной полый корпус 1 (фиг.1) с навинченным снизу переводником 2, боковое отверстие 3 полого корпуса 1, перекрытое пробкой 4 и втулкой 5, связанной срезными винтами 6 с переводником 2, клапанный узел 7, защищенный от предварительного срабатывания пробкой 4 и поршнем 8, размещенным в боковом отверстии 3, уплотнительный элемент 9, концевые участки которого обжаты верхним стаканом 10 (фиг.2) и нижним стаканом 11, разрушаемые упорные элементы 12, закрепленные во втулке 5, верхняя втулка 13, установленная на полом корпусе 1 и соединенная при помощи резьбы с верхним стаканом 10, разжимные втулки 14, размещенные на полом корпусе 1 и прижимающие уплотнительный элемент 9 к верхнему 10 и нижнему 11 стаканам. Для подачи рабочей жидкости под уплотнительный элемент 9 в полом корпусе 1 выполнены пазы 15. Внутренняя поверхность составного полого корпуса 1 имеет ограничительный выступ 16. Герметичность конструкции обеспечивают уплотнительные кольца 17. Соединение пакера с обсадными колоннами осуществляется через переводник 2 и верхний переводник 18.The hydraulic checkpoint packer with a small-sized valve assembly includes a composite hollow body 1 (Fig. 1) with a sub 2 screwed from below, a lateral hole 3 of the hollow body 1, blocked by a plug 4 and a sleeve 5 connected by shear screws 6 with a sub 2, the valve assembly 7, protected from preliminary actuation by the plug 4 and the piston 8 located in the side hole 3, the sealing element 9, the end sections of which are crimped by the upper cup 10 (FIG. 2) and the lower cup 11, destructible thrust elements 12 fixed in the sleeve 5, the upper ulka 13, mounted on the hollow body 1 and connected by a thread to the upper cup 10, the expansion sleeve 14, placed on the hollow body 1 and the pressing sealing member 9 to the upper 10 and lower 11 cups. To supply the working fluid under the sealing element 9, grooves are made in the hollow body 1. The inner surface of the composite hollow body 1 has a limiting protrusion 16. The sealing rings are provided by the sealing rings 17. The packer is connected to the casing through the sub 2 and the upper sub 18.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Цементирование скважины производится через башмак обсадной колонны (на чертеже не показаны). В заданный момент процесса цементирования цементировочная пробка (на чертеже не показана), проходя через пакер, садится на разрушаемые упорные элементы 12. При повышении давления срезаются срезные винты 6, и втулка 5 смещается до ограничительного выступа 16, открывая канал под пробкой 4. При дальнейшем повышении давления происходит срез разрушаемых упорных элементов 12, и цементировочная пробка движется дальше по обсадной колонне до посадки на «стоп-кольцо». По окончании процесса цементирования при снятии давления внутри пакера, под действием надпакерного столба тампонажного раствора поршень 8 выдавливает пробку 4 внутрь пакера. Тем самым обеспечивается соединение клапанного узла 7 с каналом обсадной колонны. При последующем повышении давления в обсадной колонне рабочая жидкость из обсадной колонны через клапанный узел 7 и пазы 15 поступает под уплотнительный элемент 9, раздувая его (происходит пакеровка). При сбросе избыточного давления в обсадной колонне до нуля, после завершения пакеровки, происходит переход клапанного узла 7 в закрытое положение и полное сохранение давления под уплотнительным элементом 9. При дальнейшем повышении давления в обсадной колонне клапанный узел 7 не срабатывает и не пропускает давление под уплотнительный элемент 9.Well cementing is performed through a casing shoe (not shown in the drawing). At a given point in the cementing process, the cement plug (not shown), passes through the packer, and sits on destructible thrust elements 12. When the pressure increases, the shear screws 6 are cut off and the sleeve 5 is shifted to the restrictive protrusion 16, opening the channel under the plug 4. In the future increasing pressure is a cut destructible thrust elements 12, and the cementing plug moves further along the casing before landing on the "stop ring". At the end of the cementing process, when depressurizing the inside of the packer, under the action of the over packer column of the grout, the piston 8 extrudes the plug 4 into the packer. This ensures the connection of the valve assembly 7 with the casing channel. With a subsequent increase in pressure in the casing, the working fluid from the casing through the valve assembly 7 and the grooves 15 enters under the sealing element 9, inflating it (packing occurs). When the overpressure in the casing is reset to zero, after packing is complete, the valve assembly 7 moves to the closed position and the pressure remains completely under the sealing element 9. With a further increase in pressure in the casing, the valve assembly 7 does not work and does not pass pressure under the sealing element 9.

Claims

Packer hydraulic checkpoint with a small-sized valve assembly, including a hollow body with a lateral hole blocked in the initial position by a sleeve with destructible thrust elements, a valve assembly and a sealing element sealed to the hollow body using the upper and lower glasses, characterized in that in the hollow body grooves for supplying the working fluid are made, a piston is placed in the side opening of the hollow body, the side opening being through, the expansion sleeves are located on the hollow body, and m, the sealing element is put on the hollow body and tightly pressed by expanding sleeves to the glasses, the upper sleeve is located on the hollow body, while the upper glass is connected to the upper sleeve by means of a thread and is capable of axial movement down the hollow body.