МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ОПОРНОЕ КОЛЬЦО С БОЛЬШОЙ СТЕПЕНЬЮ РАСШИРЕНИЯ ДЛЯ ПАКЕРОВ И МОСТОВОЙ ПРОБКИ Российский патент 2020 года по МПК E21B33/12 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

При бурении, заканчивании или повторной разработке нефтяных скважин используют самые разнообразные скважинные инструменты, в том числе пакерные компоновки и мостовые пробки. Пакерные компоновки могут использовать в стволе скважины для разделения ствола скважины на одну или более зон. Пакерная компоновка может содержать пакерный элемент, выполненный с возможностью обеспечения кольцевого уплотнения между колонной насосно-компрессорных труб и обсадной колонной, клиновой захват, который может удерживать пакерную компоновку в требуемом положении путем захвата обсадной колонны, клин, который поддерживает клиновой захват, и оправку, которая обеспечивает поддержку компоновки.

Применяемые в настоящий момент конструкции пакерной компоновки содержат колонну насосно-компрессорных труб с механически устанавливаемыми или устанавливаемыми посредством гидравлического давления пакерными элементами, которые обеспечивают изоляцию участка скважины. Пакеры, которые приводятся в действие механическим усилием или усилием со стороны гидравлического поршня, используются для изоляции участков скважины, а насосно-компрессорные трубы используются для подачи составов для обработки приствольной зоны в изолированный участок. Такие пакеры могут быть ограничены в отношении предельного давления, а также долговечности в условиях высокого давления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Следующие фигуры включены для иллюстрации определенных аспектов данного изобретения и не должны рассматриваться как исключительные варианты реализации изобретения. Раскрытый объект изобретения способен к значительным модификациям, изменениям и эквивалентам по форме и функциям, как это будет понятно специалисту в данной области техники и получающему пользу от данного раскрытия изобретения.

На фиг. 1 проиллюстрирован вид в продольном сечении пакерной компоновки в соответствии с вариантами реализации данного изобретения.

На фиг. 2А проиллюстрирован схематический вид в поперечном сечении нескольких элементов ослабленной пакерной компоновки в соответствии с вариантами реализации данного изобретения.

На фиг. 2В проиллюстрирован схематический вид в поперечном сечении нескольких элементов расширенной пакерной компоновки в соответствии с вариантами реализации данного изобретения.

На фиг. 3A-C проиллюстрировано опорное кольцо в соответствии с вариантами реализации данного изобретения.

На фиг. 4 проиллюстрирована скважинная система с пакерными компоновками в соответствии с некоторыми вариантами реализации данного изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к опорному кольцу, которое расширяется до рампы/конической торцевой поверхности на держателе, чтобы удерживать пакерный элемент. Опорное кольцо может также поддерживать давление уплотнения внутри пакерного элемента и может предотвратить выдавливание пакерного элемента.

В одном варианте реализации изобретения способ удержания пакерного элемента включает: использование компоновки опорного кольца в контакте по меньшей мере с одним пакерным элементом, причем компоновка содержит: по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо, содержащее: по меньшей мере одну наружную периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта со скважинной обсадной колонной или потайной обсадной колонной; по меньшей мере одну коническую, внутреннюю периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта по меньшей мере с одним из: части держателя, части держателя с конической торцевой поверхностью, части оправки и их комбинаций; и осевую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта по меньшей мере с одним пакерным элементом. Способ может дополнительно включать по меньшей мере один держатель, при этом по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо расположено между по меньшей мере одним пакерным элементом и по меньшей мере одним держателем. В варианте реализации изобретения способ может дополнительно включать оправку, при этом по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо, по меньшей мере один пакерный элемент и по меньшей мере один держатель расположены вокруг оправки. В другом варианте реализации изобретения способ может дополнительно включать расширение по меньшей мере одного клиновидного спирального кольца между по меньшей мере одним держателем и по меньшей мере одним пакерным элементом, образуя тем самым лабиринтное уплотнение, предотвращающее выдавливание пакерного элемента. По меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо может действовать как усилие пружины, поскольку оно расширяет коническую торцевую поверхность по меньшей мере одного держателя и контактирует с обсадной колонной или потайной обсадной колонной. Способ может дополнительно включать ослабление по меньшей мере одного клиновидного спирального кольца, при этом по меньшей мере одно кольцо возвращается в нерасширенную конфигурацию. В другом варианте реализации изобретения способ может дополнительно включать извлечение по меньшей мере одного клиновидного спирального кольца из ствола скважины. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения компоновка содержит два держателя, два клиновидных спиральных кольца и один пакерный элемент, при этом каждый держатель находится на другой стороне пакерного элемента, и каждое клиновидное спиральное кольцо находится между отдельным пакерным элементом и отдельным держателем. По меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо может быть разрезано как одна непрерывная спираль. В одном варианте реализации изобретения спиральный разрез сделан под углом от около 0 до около 20 градусов от вертикали. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере одно кольцо представляет собой кольцо, созданное по технологии трехмерной печати. В варианте реализации изобретения угол по меньшей мере одной конической, внутренней периферийной торцевой поверхности может составлять от около 5 до около 60 градусов. В дополнительном варианте реализации изобретения по меньшей мере один держатель имеет коническую поверхность, при этом угол конической торцевой поверхности составляет от около 5 до около 60 градусов.

В одном варианте реализации изобретения узел опорного кольца содержит: по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо, содержащее: по меньшей мере одну наружную периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта со скважинной обсадной колонной или потайной обсадной колонной; по меньшей мере одну коническую, внутреннюю периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта по меньшей мере с одним из: части держателя, части держателя с конической торцевой поверхностью, часть оправки и ее комбинации; и осевую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта с пакерным элементом. В варианте реализации изобретения компоновка дополнительно содержит по меньшей мере один пакерный элемент и по меньшей мере один держатель, при этом по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо расположено между по меньшей мере одним пакерным элементом и по меньшей мере одним держателем. В одном варианте реализации изобретения компоновка дополнительно содержит оправку, при этом по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо, по меньшей мере один пакерный элемент и по меньшей мере один держатель расположены вокруг оправки. По меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо в расширенном состоянии между по меньшей мере одним держателем и по меньшей мере одним сжатым пакерным элементом может образовывать лабиринтное уплотнение. В варианте реализации изобретения по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо в расширенном состоянии контактирует с обсадной колонной или потайной обсадной колонной. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения компоновка содержит два держателя, два клиновидных спиральных кольца и один пакерный элемент, при этом каждый держатель находится на другой стороне пакерного элемента, и каждое клиновидное спиральное кольцо находится между отдельным пакерным элементом и отдельным держателем. В другом варианте реализации изобретения компоновка дополнительно содержит пробку, расположенную внутри оправки. По меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо может быть разрезано как одна непрерывная спираль. В одном варианте реализации изобретения спиральный разрез сделан под углом от около 0 до около 20 градусов от вертикали. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо представляет собой кольцо, созданное по технологии трехмерной печати. В варианте реализации изобретения угол по меньшей мере одной конической, внутренней периферийной торцевой поверхности может составлять от около 5 до около 60 градусов. В дополнительном варианте реализации изобретения по меньшей мере один держатель имеет коническую поверхность, при этом угол конической торцевой поверхности составляет от около 5 до около 60 градусов.

В варианте реализации изобретения компоновка низа бурильной колонны содержит: удлиненную оправку, выполненную с возможностью размещения в скважинной обсадной колонне или потайной обсадной колонне; держатель, выполненный с возможностью скользящего зацепления вдоль оправки, при этом указанный держатель имеет коническую торцевую поверхность; пакерный элемент, выполненный с возможностью скольжения вдоль оправки; по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо, расположенное между держателем и пакерным элементом, причем кольцо содержит: по меньшей мере одну наружную периферийную торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта с обсадной колонной или колонной труб; по меньшей мере одну коническую, внутреннюю периферийную торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта по меньшей мере с одним из: части держателя, части конической торцевой поверхности держателя, части оправки и их комбинаций; и осевую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта с пакерным элементом. В другом варианте реализации изобретения компоновка дополнительно содержит пробку, расположенную внутри оправки.

Следующие иллюстративные примеры приведены для введения общего объекта изобретения, обсуждаемого в данном документе, и не предназначены для ограничения объема раскрытых концепций. Следующие разделы описывают различные дополнительные варианты реализации изобретения и примеры со ссылкой на графические материалы, в которых аналогичные цифры указывают аналогичные элементы, и описания направлений используются для описания иллюстративных вариантов реализации изобретения, но, подобно иллюстративным вариантам реализации изобретения, не должны использоваться для ограничения данного изобретения.

Пакерная компоновка

Пакерная компоновка в соответствии с вариантом реализации данного изобретения может содержать оправку, по меньшей мере один держатель, по меньшей мере одно опорное кольцо и пакерный элемент. На фиг. 1 проиллюстрирован вид в продольном сечении варианта реализации 100 пакерной компоновки в неустановленном или приработанном состоянии. Обсадная колонна 102 имеет внутреннюю поверхность 104, а между обсадной колонной 102 и оправкой 108 образовано кольцевое пространство 106. Держатели 110, 111 расширяют пакерный элемент 112, когда держатели 110, 111 притягиваются друг к другу. Опорные кольца 114, 116 расположены между держателями 110, 111 и пакерным элементом 112. Когда пакерный элемент 112 расширяется наружу по направлению к внутренней поверхности 104 обсадной колонны, опорные кольца 114, 116 продвигаются вверх по рампам 118, 119 на держателях 110, 111 с обеих сторон пакерного элемента 112, выполняя, таким образом, по меньшей мере одно из следующего: удержание пакерного элемента 112, сохранение давления уплотнения внутри пакерных элементов, предотвращение его выдавливания путем создания лабиринтного уплотнения и их комбинации.

В некоторых вариантах реализации изобретения вышеупомянутая компоновка содержит пробку (не проиллюстрирована), соединенную внутри оправки с помощью соответствующих резьб, фиксаторов, сварки или любых других подходящих средств, и указанная компоновка называется мостовой пробкой. Пробка имеет уплотнение, расположенное между пробкой и внутренним диаметром оправки, чтобы предотвратить протекание между ними флюидов. Пакерные компоновки обычно имеют по меньшей мере одно средство, обеспечивающее гидравлическое сообщение через инструмент. Пакеры могут обеспечивать возможность прохождения через них флюидов посредством одного или более клапанных механизмов, которые могут быть встроены в корпус пакера или которые могут быть прикреплены снаружи к корпусу пакера. Такие клапанные механизмы не проиллюстрированы в графических материалах данного документа. Инструменты пакера могут быть развернуты в стволах скважин с обсадными колоннами или другой такой кольцевой конструкцией или конфигурацией, в которой может быть установлен инструмент.

На фиг. 2А проиллюстрирован схематический вид в поперечном сечении нескольких элементов пакерной компоновки 200А в расслабленном состоянии, иначе называемом неустановленным или приработанным состоянием. Держатели 210, 211 расширяют пакерный элемент 212, когда держатели 210, 211 притягиваются друг к другу. Опорные кольца 214, 216 расположены между держателями 210, 211 и пакерным элементом 212. Когда пакерный элемент 212 расширяется наружу по направлению к внутренней поверхности 220 обсадной колонны, опорные кольца 214, 216 поднимаются вверх по рампам 218, 219 на держателях 210, 211 с обеих сторон пакерного элемента 212. В результате получают компоновку 200B расширенного пакерного элемента. Опорные кольца 214, 216 удерживают пакерный элемент 212 и предотвращают его выдавливание путем создания лабиринтного уплотнения.

Держатели могут иметь торцевую поверхность 218, 219 рампы в концевой части, которая входит в контакт с опорным кольцом и пакерным элементом. Угол рампы может быть любым углом, который может принимать соответствующую торцевую поверхность конической формы опорного кольца и позволять кольцу скользить вверх по рампе при расширении пакерного элемента. Угол может зависеть от конфигурации зазора между держателем и обсадной колонной. В варианте реализации изобретения угол составляет от около 5 до около 60 градусов. В другом варианте реализации изобретения угол составляет от около 20 до около 35 градусов.

Опорные кольца

Опорные кольца по данному изобретению могут удерживать пакерный элемент и предотвращать выдавливание пакерного элемента.

На фиг. 3A-С проиллюстрировано опорное кольцо в соответствии с одним вариантом реализации данного изобретения. Основная конструкция опорного кольца может быть клином со спиральным разрезом. Опорное кольцо 300 имеет по меньшей мере одну наружную периферическую торцевую поверхность 302, по меньшей мере одну коническую, внутреннюю периферическую торцевую поверхность 304 и осевую торцевую поверхность 306. Наружная периферическая торцевая поверхность 302 может быть выполнена с возможностью контакта со скважинной обсадной колонной или потайной обсадной колонной. Коническая, внутренняя периферическая торцевая поверхность 304 может контактировать по меньшей мере с одним из: части держателя, части конической торцевой поверхности держателя, части оправки и их комбинаций. Кроме того, осевая торцевая поверхность 306 может быть выполнена с возможностью контакта с пакерным элементом.

Угол конической, внутренней периферической торцевой поверхности может быть любым углом, который скользит вверх по соответствующей наклонной/конической торцевой поверхностью держателя. В варианте реализации изобретения угол составляет от около 5 до около 60 градусов.

Спиральный разрез через клиновидное опорное кольцо представляет собой две плоских поверхности. Спиральный разрез может быть вертикальным разрезом под нулевым углом от вертикали. Спиральный разрез может быть под углом от около 0 до около 20 градусов от вертикали.

Опорное кольцо разворачивается при его движении вверх по конической торцевой поверхности держателя. Торцевые поверхности спиральной формы поворачивают и наружная поверхность 302 увеличивается в диаметре, в то время как опорное кольцо скользит вверх по углу конической рампы 218, 219.

У опорных колец по данному изобретению есть несколько преимуществ. Форма спирального кольца действует как пружина, расширяя наклонные/клиновидные торцевые поверхности держателей. Усилие пружины пытается подтянуть расширенное опорное кольцо обратно к оправке. Усилие пружины может содействовать возврату в прежнее состояние, поскольку опорное кольцо вернется или почти вернется к приработанной форме для возврата в прежнее состояние.

Кроме того, усилие пружины также может давить на пакерные элементы, чтобы поддерживать систему элементов в активированном состоянии. Элемент с меньшей вероятностью теряет давление благодаря дополнительному усилию пружины, которое обеспечивается опорными кольцами. Кроме того, спиральный разрез в спиральном кольце может закрываться после того, как он выталкивается вверх по наклонным/коническим концевым частям держателя, тем самым образуя лабиринтное уплотнение, предотвращающее выдавливание элемента.

Опорный элемент может быть изготовлен из любого материала, достаточно прочного, чтобы удерживать расширенный пакерный элемент в скважинных условиях. В одном варианте реализации изобретения опорное кольцо начинается в виде металлического клина, изготовленного из отожженной нержавеющей стали. Клин спирально вырезан с помощью электроискровой обработки (EDM). В некоторых вариантах реализации изобретения опорное кольцо представляет собой литье по выплавляемым моделям. В другом варианте реализации изобретения опорное кольцо создается по технологии объемной печати в готовом виде.

Специалист в данной области техники поймет, что компоновки опорных колец в соответствии с вариантами реализации изобретения этого раскрытия имеют много функций и преимуществ, в том числе расширение до контакта с обсадной колонной, наличие высоких характеристик расширения, благодаря которым удерживаются пакерные элементы, их потенциальное извлечение по причине того, что усилие пружины опорного кольца может возвращать кольца в приработанную форму, и потенциальное образование лабиринтного уплотнения для предотвращения выдавливания элемента.

Использование в скважине

На фиг. 4 проиллюстрирована скважинная система 400 с пакерными компоновками в соответствии с некоторыми вариантами реализации данного изобретения. Скважинная система 400 содержит ствол 410 скважины, проходящий через различные слои геологической среды. Ствол 410 скважины имеет, по существу, вертикальный участок 404 и, по существу, горизонтальный участок 406. По существу, вертикальный участок 404 и, по существу, горизонтальный участок 406 могут включать колонну 409 обсадных труб, цементированную 408 в верхней части, по существу, вертикального участка 104. По существу, горизонтальный участок 406 проходит через углеводородсодержащий подземный пласт.

Колонна 412 насосно-компрессорных труб проходит от поверхности вглубь ствола 410 скважины с кольцевым пространством 402. Колонна 412 насосно-компрессорных труб может обеспечивать канал для пластовых флюидов, проходящих от, по существу, горизонтального участка 106 к поверхности. Пакерные компоновки 414, 416 могут быть расположены в колонне 412 насосно-компрессорных труб в горизонтальном участке 406. Другие компоненты (не проиллюстрированы), такие как эксплуатационные насосно-компрессорные трубы, перфорированные трубы, устройства для контроля притока, могут быть расположены в стволе 410 скважины. Пакерные компоновки 414, 416 могут предусматривать кольцевые уплотнения между колонной 412 насосно-компрессорных труб и колонной 408 обсадных колонн для определения зон 418, 420. Одна или обе пакерных компоновки 414, 416 могут обеспечивать требуемые характеристики нагрузки и могут быть выполнены с возможностью извлечения из ствола 410 скважины.

Хотя на фиг. 4 проиллюстрированы пакерные компоновки 414, 416, расположенные, по существу, на горизонтальном участке 106, пакерные компоновки 414, 416 в соответствии с различными вариантами реализации данного изобретения могут быть расположены дополнительно или альтернативно, по существу, на вертикальном участке 404. Кроме того, может использоваться любое количество пакерных компоновок, включая одну компоновку. В некоторых вариантах реализации изобретения пакерные компоновки 414, 416 могут быть расположены в более простых стволах скважин, таких как стволы скважин, имеющие только, по существу, вертикальный участок.

Хотя были проиллюстрированы и описаны предпочтительные варианты реализации изобретения, их модификации могут быть выполнены специалистом в данной области техники без отклонения от сущности и принципов данного изобретения. Варианты реализации изобретения, описанные в данном документе, приведены только в качестве примера и не предназначены для ограничения. Возможны многие варианты и модификации изобретения, раскрытые в данном документе, и они находятся в пределах объема изобретения. Использование термина «необязательно» в отношении любого элемента формулы изобретения означает, что элемент объекта является обязательным или в качестве альтернативного варианта не требуется. Предполагают, что оба альтернативных варианта входят в объем формулы изобретения.

Варианты реализации изобретения, раскрытые в данном документе, включают следующее:

A. Способ удержания пакерного элемента, включающий использование компоновки опорного кольца, находящегося в контакте по меньшей мере с одним пакерным элементом, причем компоновка содержит: по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо, имеющее: по меньшей мере одну наружную периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта со скважинной обсадной колонной или потайной обсадной колонной; по меньшей мере одну коническую, внутреннюю периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта по меньшей мере с одним из: части держателя, части держателя с конической торцевой поверхностью, части оправки и их комбинаций; и осевую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта по меньшей мере с одним пакерным элементом.

Б. Компоновка опорного кольца, содержащая по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо, имеющее: по меньшей мере одну наружную периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта со скважинной обсадной колонной и потайной обсадной колонной; по меньшей мере одну коническую, внутреннюю периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта по меньшей мере с одним из: части держателя, части держателя с конической торцевой поверхностью, части оправки и их комбинаций; и осевую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта с пакерным элементом.

В. Компоновка низа бурильной колонны, содержащая: удлиненную оправку, выполненную с возможностью размещения в скважинной обсадной колонне или потайной обсадной колонне; держатель, выполненный с возможностью скользящего зацепления вдоль оправки, при этом указанный держатель имеет коническую торцевую поверхность; пакерный элемент, выполненный с возможностью скольжения вдоль оправки; по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо, расположенное между держателем и пакерным элементом, причем кольцо имеет: по меньшей мере одну наружную периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта с обсадной колонной или потайной обсадной колонной; по меньшей мере одну коническую, внутреннюю периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта по меньшей мере с одним из: части держателя, части конической торцевой поверхности держателя, части оправки и их комбинаций; и осевую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта с пакерным элементом.

Каждый из вариантов реализации изобретения A, Б и В может иметь один или более из следующих дополнительных элементов в любой комбинации: Элемент 1: дополнительно содержащий по меньшей мере один держатель, при этом по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо расположено между по меньшей мере одним пакерным элементом и по меньшей мере одним держателем. Элемент 2: дополнительно содержащий оправку, при этом по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо, по меньшей мере один пакерный элемент и по меньшей мере один держатель расположены вокруг оправки. Элемент 3: дополнительно включающий расширение по меньшей мере одного клиновидного спирального кольца между по меньшей мере одним держателем и по меньшей мере одним пакерным элементом, образуя тем самым лабиринтное уплотнение, предотвращающее выдавливание набивочного элемента. Элемент 4: отличающийся тем, что по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо действует как пружинное усилие, поскольку оно расширяет коническую торцевую поверхность по меньшей мере одного держателя и контактирует с обсадной колонной или потайной обсадной колонной. Элемент 5: дополнительно включающий ослабление по меньшей мере одного клиновидного спирального кольца, при этом по меньшей мере одно кольцо возвращается в нерасширенную конфигурацию. Элемент 6: дополнительно включающий извлечение по меньшей мере одного клиновидного спирального кольца из ствола скважины. Элемент 7: отличающийся тем, что узел содержит два держателя, два клиновидных спиральных кольца и один пакерный элемент, при этом каждый держатель находится на другой стороне пакерного элемента, и каждое клиновидное спиральное кольцо находится между отдельным пакерным элементом и отдельным держателем. Элемент 8: отличающийся тем, что по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо вырезано как одна непрерывная спираль. Элемент 9: отличающийся тем, что по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо является кольцом, созданным по технологии трехмерной печати. Элемент 10: дополнительно содержащий по меньшей мере один пакерный элемент и по меньшей мере один держатель, при этом по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо расположено между по меньшей мере одним пакерным элементом и по меньшей мере одним держателем. Элемент 11: отличающийся тем, что по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо в расширенном состоянии между по меньшей мере одним держателем и по меньшей мере одним сжатым пакерным элементом образует лабиринтное уплотнение. Элемент 12: отличающийся тем, что по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо в расширенном состоянии контактирует с обсадной колонной или потайной обсадной колонной. Элемент 13: дополнительно содержащий пробку, расположенную внутри оправки. Элемент 14: отличающийся тем, что спиральный разрез сделан под углом от около 0 до около 20 градусов от вертикали. Элемент 15: отличающийся тем, что угол по меньшей мере одной конической, внутренней периферийной торцевой поверхности составляет от около 5 до около 60 градусов. Элемент 16: отличающийся тем, что по меньшей мере один держатель имеет коническую торцевую поверхность, при этом угол конической торцевой поверхности составляет от около 5 до около 60 градусов. Элемент 17: отличающийся тем, что по меньшей мере один держатель имеет коническую торцевую поверхность, при этом угол конической торцевой поверхности составляет от около 20 до около 35 градусов. Элемент 18: отличающийся тем, что угол по меньшей мере одной конической, внутренней периферийной торцевой поверхности составляет от около 20 до около 35 градусов.

Многочисленные другие модификации, эквиваленты и альтернативы станут очевидными для специалистов в данной области техники, как только вышеизложенное раскрытие изобретения будет в полной мере воспринято. Предполагают, что предоставленная ниже формула изобретения будет рассмотрена как охватывающая, насколько применимо, все такие модификации, эквиваленты и альтернативы.

Группа изобретений относится к способу удерживания пакерного элемента, компоновке опорного кольца, компоновке низа бурильной колонны. Техническим результатом является повышение надежности работы в условиях высокого давления. Способ удерживания пакерного элемента включает использование компоновки опорного кольца, находящейся в контакте по меньшей мере с одним пакерным элементом. Компоновка содержит по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо. Спиральное кольцо имеет по меньшей мере одну наружную периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта со скважинной обсадной колонной или потайной обсадной колонной, по меньшей мере одну коническую, внутреннюю периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта по меньшей мере с одним из: части держателя, части держателя с конической торцевой поверхностью, части оправки и их комбинаций. Спиральное кольцо имеет осевую торцевую поверхность, выполненную с возможностью поворота для увеличения в диаметре наружной периферической торцевой поверхности и для контакта по меньшей мере с одним пакерным элементом. Компоновка опорного кольца содержит по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо. Компоновка низа бурильной колонны содержит удлиненную оправку, выполненную с возможностью размещения в скважинной обсадной колонне или потайной обсадной колонне, держатель, выполненный с возможностью скользящего зацепления вдоль оправки, пакерный элемент, по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо. Спиральное кольцо расположено между держателем и пакерным элементом. Держатель имеет коническую поверхность. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ удерживания пакерного элемента, включающий:

использование компоновки опорного кольца, находящейся в контакте по меньшей мере с одним пакерным элементом, причем компоновка содержит:

по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо, имеющее:

по меньшей мере одну наружную периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта со скважинной обсадной колонной или потайной обсадной колонной;

по меньшей мере одну коническую, внутреннюю периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта по меньшей мере с одним из: части держателя, части держателя с конической торцевой поверхностью, части оправки и их комбинаций; и

осевую торцевую поверхность, выполненную с возможностью поворота для увеличения в диаметре наружной периферической торцевой поверхности и для контакта по меньшей мере с одним пакерным элементом.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий по меньшей мере один держатель, при этом по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо расположено между по меньшей мере одним пакерным элементом и по меньшей мере одним держателем.

3. Способ по п. 2, дополнительно включающий оправку, при этом по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо, по меньшей мере один пакерный элемент и по меньшей мере один держатель расположены вокруг оправки, или, необязательно, дополнительно включающий расширение по меньшей мере одного клиновидного спирального кольца между по меньшей мере одним держателем и по меньшей мере одним пакерным элементом, образуя тем самым лабиринтное уплотнение, предотвращающее выдавливание пакерного элемента.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо действует как усилие пружины, в ходе того, как оно расширяет коническую торцевую поверхность по меньшей мере одного держателя и контактирует с обсадной колонной или потайной обсадной колонной, или, необязательно, дополнительно включающий ослабление по меньшей мере одного кольца, при этом по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо возвращается в нерасширенную конфигурацию, или, необязательно, дополнительно включающий извлечение по меньшей мере одного клиновидного спирального кольца из ствола скважины.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компоновка содержит два держателя, два клиновидных спиральных кольца и один пакерный элемент, при этом каждый держатель находится на другой стороне пакерного элемента, а каждое клиновидное спиральное кольцо находится между отдельным пакерным элементом и отдельным держателем.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо вырезано как одна непрерывная спираль, или, необязательно, отличающийся тем, что спиральный разрез сделан под углом от около 0 до около 20 градусов от вертикали.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо является кольцом, созданным по технологии трехмерной печати.

8. Способ по п. 2, отличающийся тем, что по меньшей мере один держатель имеет коническую торцевую поверхность, при этом угол конической торцевой поверхности составляет от около 5 до около 60 градусов.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что угол по меньшей мере одной конической, внутренней периферической торцевой поверхности составляет от около 5 до около 60 градусов.

10. Компоновка опорного кольца, содержащая:

по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо, имеющее:

по меньшей мере одну наружную периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта со скважинной обсадной колонной или потайной обсадной колонной;

по меньшей мере одну коническую, внутреннюю периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта по меньшей мере с одним из: части держателя, части держателя с конической торцевой поверхностью, части оправки и их комбинации; и

осевую торцевую поверхность, выполненную с возможностью поворота для увеличения в диаметре наружной периферической торцевой поверхности и выполненную с возможностью контакта с пакерным элементом.

11. Компоновка по п. 10, дополнительно содержащая по меньшей мере один пакерный элемент и по меньшей мере один держатель, при этом по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо расположено между по меньшей мере одним пакерным элементом и по меньшей мере одним держателем, или, необязательно, дополнительно содержащая оправку, при этом по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо, по меньшей мере один пакерный элемент и по меньшей мере один держатель расположены вокруг оправки, или, необязательно, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо в расширенном состоянии между по меньшей мере одним держателем и по меньшей мере одним сжатым пакерным элементом образует лабиринтное уплотнение, или, необязательно, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо в расширенном состоянии контактирует с обсадной колонной или потайной обсадной колонной.

12. Компоновка по п. 10, отличающаяся тем, что компоновка содержит два держателя, два клиновидных спиральных кольца и один пакерный элемент, при этом каждый держатель находится на другой стороне пакерного элемента, и каждое клиновидное спиральное кольцо находится между отдельным пакерным элементом и отдельным держателем.

13. Компоновка по п. 11, дополнительно содержащая пробку, расположенную внутри оправки.

14. Компоновка по п. 10, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо вырезано как одна непрерывная спираль, или, необязательно, отличающаяся тем, что спиральный разрез сделан под углом от около 0 до около 20 градусов от вертикали.

15. Компоновка по п. 10, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо выполнено из металла, или, необязательно, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо представляет собой кольцо, созданное по технологии трехмерной печати.

16. Компоновка низа бурильной колонны, содержащая:

удлиненную оправку, выполненную с возможностью размещения в скважинной обсадной колонне или потайной обсадной колонне;

держатель, выполненный с возможностью скользящего зацепления вдоль оправки, при этом указанный держатель имеет коническую поверхность;

пакерный элемент, выполненный с возможностью скольжения вдоль оправки;

по меньшей мере одно клиновидное спиральное кольцо, расположенное между держателем и пакерным элементом, причем кольцо имеет:

по меньшей мере одну наружную периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта с обсадной колонной или колонной труб;

по меньшей мере одну коническую, внутреннюю периферическую торцевую поверхность, выполненную с возможностью контакта по меньшей мере с одним из: части держателя, части конической торцевой поверхности держателя, части оправки и их комбинаций; и

осевую торцевую поверхность, выполненную с возможностью поворота для увеличения в диаметре наружной периферической торцевой поверхности и выполненную с возможностью контакта с пакерным элементом.

17. Компоновка по п. 16, дополнительно содержащая пробку, расположенную внутри оправки.