RU219630U1 - Пакер - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для надежного перекрытия межтрубного пространства нефтяных и газовых скважин с недостаточным весом бурильной колонны при разработке и эксплуатации многопластовых месторождений углеводородов. Техническим результатом является повышение надежности герметизации затрубного пространства за счет увеличения поджима манжет путем их дополнительной деформации осевой силой давления затрубного пространства, а также дополнительной фиксации пакера от силы того же затрубного давления, но действующей в противоположном направлении. Пакер содержит корпус якоря, подпружиненные шлипсы, дистанционную втулку, на которой установлен нажимной конус с нижним калибром, который центрирует пакер относительно внутренней поверхности обсадной колонны, оправку на которой последовательно расположены нижний калибр, поршень-кольцо и манжеты, при этом поршень-кольцо установлен с возможностью осевого перемещения с обеспечением его упора в нижний калибр и в набор манжет, при этом в оправке выполнены сквозные каналы, сообщающие внутреннюю полость пакера с кольцевой полостью дополнительного давления, выполненной между нижним калибром и взаимодействующим с ним поршнем-кольцом, которое при расширяющейся полости дополнительного давления в противоположных осевых направлениях действует на увеличение силы механической фиксации шлипсов с одной стороны и с другой на увеличение деформации манжет, что обеспечит более надёжное перекрытие межтрубного пространства нефтяных и газовых скважин. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для надежного перекрытия межтрубного пространства нефтяных и газовых скважин с недостаточным весом бурильной колонны при разработке и эксплуатации многопластовых месторождений углеводородов.

Известен пакер, размещаемый на стволе скважинного оборудования, спускаемого в обсадную колонну скважины, и содержащий дистанционную втулку, на которой установлены корпус якоря, подпружиненные шлипсы и нажимной конус с нижним калибром, центрирующий конус относительно внутренней поверхности обсадной колонны, подпружиненные шлипсы, и оправку, на которой последовательно расположены поршень-кольцо и манжеты, при этом нажимной конус взаимодействует с оправкой, а поршень-кольцо установлено с возможностью перемещения с обеспечением его упора в нижний калибр и деформации при этом манжет (см. патент RU №116179 U1, опуб. 20.05.2012).

Недостатком известной конструкции является малая надежность уплотнения при недостаточном весе колонны под пакером для его удержания в установленном положении. В этом случае может произойти разгерметизация зон герметической фиксации пакера и механической фиксации шлипсов нижнего якоря, что приведёт к страгиванию пакера под давлением затрубного пространства.

Технической проблемой является создание пакера с надежной герметизацией затрубного пространства.

Технический результат заключается в повышении надежности герметизации затрубного пространства за счет увеличения поджима манжет путем их дополнительной деформации осевой силой давления затрубного пространства, а также дополнительной фиксации пакера от осевого перемещения относительно обсадной колонны путем использования силы от того же давления, но действующей в противоположном направлении.

Проблема решается и технический результат достигается тем, что пакер, размещаемый на стволе скважинного оборудования, спускаемого в обсадную колонну скважины содержащий корпус якоря, подпружиненные шлипсы, дистанционную втулку, на которой установлены корпус якоря, подпружиненные шлипсы и нажимной конус с нижним калибром, который центрирует пакер относительно внутренней поверхности обсадной колонны, оправку на которой последовательно расположены нижний калибр, поршень-кольцо и манжеты, при этом нажимной конус взаимодействует с оправкой, а поршень-кольцо установлено с возможностью осевого перемещения с обеспечением его упора в нижний калибр и в набор манжет, а в целях надежности герметизации затрубного пространства нефтяных и газовых скважин поршень-кольцо и нижний калибр имеют уплотнительные кольца, расположенные в канавках в оправке выполнены сквозные каналы, сообщающие внутреннюю полость пакера с кольцевой полостью дополнительного давления, выполненной между нижним калибром и взаимодействующим с ним поршнем-кольцом, с возможностью осевого перемещения поршня-кольца с манжетами для дополнительной деформации манжет и образования при этом расширяющейся полости дополнительного давления между нижним калибром и поршнем-кольцом которое при расширяющейся полости дополнительного давления в противоположных осевых направлениях действует на увеличение силы механической фиксации шлипсов и увеличение деформации манжет.

Полезная модель поясняется при помощи чертежей.

На фиг. 1 показан продольный разрез пакера от нижнего якоря до зоны верхнего якоря в исходном положении, на котором стрелками показано направление спуска ствола вместе со всем пакером.

На фиг. 2 показан продольный разрез пакера при полном срабатывании якорения пакера от веса бурильной колонны и действия осевых усилий в двух противоположных направлениях, направленных вниз на увеличение силы механической фиксации пакера и вверх - на увеличение поджима манжет, на котором стрелками показано направление нагружения весом скважинного оборудования.

На чертежах позициями обозначены:

1 - грунт; 2 - обсадная колонна; 3 - ствол; 4 - корпус якоря; 5 - шлипс с твердосплавными зубьями; 6 - кольцо; 7 - втулка дистанционная; 8 - конус; 9 - втулка; 10 - уплотнительное кольцо; 11 - калибр нижний; 12 - поршень-кольцо; 13 - оправка; 14 - манжета; 15 - кольцо манжет; 16 - калибр верхний; 17 - корпус гидроякоря; 18 - каналы сквозные наклонные; 19 - планка; 20 - полость дополнительного давления; 21 - полость затрубного пространства; 22 - пружина коническая; 23 - зона механической фиксации шлипсов нижнего якоря; 24 - полость расширяющаяся дополнительного давления; 25 - зона герметической фиксации пакера, 26 - внутренняя полость пакера.

Описываемый пакер устанавливается в обсадной колонне 2 скважины. На дистанционной втулке 7 ствола 3 установлен с возможностью перемещения нажимной конус 8, с котором соединен нижний калибр 11, который центрирует конус 8 относительно внутренней поверхности обсадной колонны 2. Подпружиненные пружинами 22 шлипсы 5 установлены с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью обсадной колонны 2 при их взаимодействии с конусом 8. С конусом 8 взаимодействует оправка13, на которой последовательно установлены нижний калибр 11, поршень-кольцо12 и манжеты 14, входящая во внутрь обсадной колонны 2. Оправка13 установлена с возможностью перемещения под действием веса скважинного оборудования с обеспечением упора поршня-кольца 12 в нижний калибр11 и деформации при этом манжет 14. В оправке 13 выполнены сквозные каналы 18, сообщающие внутреннюю полость пакера 26 с кольцевой полостью 20 дополнительного давления, выполненной между нижним калибром 11 и взаимодействующим с ним поршнем-кольцом 12 с возможностью осевого перемещения поршня-кольца 12 с манжетами 14 для дополнительной деформации манжет 14 и образования при этом расширяющейся полости 24 дополнительного давления от затрубного давления из внутренней полости пакера 26.

Между манжетами 14 установлены промежуточные кольца 15.

Поршень-кольцо 12 и калибр нижний 11 с кольцевой полостью 20 (проточкой) на торце имеются уплотнительные кольца 10 в канавках, обеспечивающие герметичность и работу системы создания дополнительного осевого усилия для поджатия манжет 14.

Описываемая полезная модель используется следующим образом.

На фиг. 1 показано исходное положение пакера до начала его фиксации. На фиг. 2 показано положение конуса 8, зашедшего в контакт со шлипсами 5, где твердосплавные зубы вошли в зацепление со стенкой обсадной колонны 2, что фиксирует положение пакера на глубине погружения в обсадную колонну 2 и становится неподвижной конструкцией по отношению к грунту 1, а находящиеся на оправке 13 подвижные нижний калибр 11 и поршень-кольцо 12 раскрыли полость развития дополнительного давления 24 через каналы 18 при дальнейшем движении оправки 13 по стволу 3 до создания сжатия манжет 14 от веса колонны под пакером, а под давлением перекрытого затрубного пространства 21 через внутреннюю полость пакера 26 и наклонные канал 18 оправки 13 подается в полость дополнительного давления 20 откуда раскрывает полость 24 расширяющуюся дополнительного давления между нижним калибром 11 и поршнем-кольцом 12 и создает дополнительное осевое усилие: вниз на конус 8 для усиления механической фиксации шлипсов 5 и вверх на поршень-кольцо 12 для увеличения деформации манжет 14 в зоне 25 герметической фиксации пакера.

При разгрузке клинового механизма пакера конус 8 поднимается и шлипсы 5 освобождаются от нагрузки. Под действием пружин 22 система возвращается в транспортное положение. Далее закрывается полость 24 и разгружается зона 25 герметической фиксации. Пакер готов к транспортированию.

Таким образом, заявленная полезная модель позволяет обеспечить увеличение осевых усилий в двух противоположных направлениях, направленных вниз на увеличение силы механической фиксации, а вверх на увеличении сжатия манжет, что обеспечивает более надёжное принудительное замыкание шлипсов 5 с твердосплавными зубами и удержания манжет 14 в более сжатом состоянии при недостаточном весе колонны под пакером.

Claims (1)

1. Пакер, размещаемый на стволе скважинного оборудования, спускаемого в обсадную колонну скважины, и содержащий корпус якоря, подпружиненные шлипсы, дистанционную втулку, на которой установлены корпус якоря, подпружиненные шлипсы и нажимной конус с нижним калибром, который центрирует пакер относительно внутренней поверхности обсадной колонны, оправку, на которой последовательно расположены нижний калибр, поршень-кольцо и манжеты, при этом нажимной конус взаимодействует с оправкой, а поршень-кольцо установлено с возможностью осевого перемещения с обеспечением его упора в нижний калибр и в набор манжет, отличающийся тем, что поршень-кольцо и нижний калибр имеют уплотнительные кольца, расположенные в канавках, а в оправке выполнены сквозные каналы, сообщающие внутреннюю полость пакера с кольцевой полостью дополнительного давления, выполненной между нижним калибром и взаимодействующим с ним поршнем-кольцом, с возможностью осевого перемещения поршня-кольца с манжетами для дополнительной деформации манжет и образования при этом расширяющейся полости дополнительного давления между нижним калибром и поршнем-кольцом, которое при расширяющейся полости дополнительного давления в противоположных осевых направлениях действует на увеличение силы механической фиксации шлипсов и увеличение деформации манжет.