RU222492U1 - Пакер разбуриваемый - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к средствам защиты эксплуатационных колонн от высоких давлений при ремонтно-изоляционных работах в скважинах. Пакер разбуриваемый включает посадочный инструмент, состоящий из нижнего и как минимум из одного верхнего цилиндров, оборудованных снизу соответствующей перегородкой, и соответствующих нижнего и как минимум из одного верхнего поршней с полыми штоками, сообщенными переточными каналами с подпоршневым пространством соответствующего цилиндра, и пакер, включающий полый цилиндрический корпус, установленные на корпусе уплотнительный элемент с верхним и нижним упорами и опорами под шлипсы, выполненные с возможностью расширения и фиксации в скважине, верхний и нижний толкатели, верхний из которых, взаимодействующий с нижним цилиндром, выполнен с возможностью перемещения вниз относительно корпуса с фиксацией в нижнем положении, а нижний толкатель жестко соединен с полым штоком нижнего поршня с возможностью отсоединения после установки пакера в скважине в рабочем положении при перемещении поршней вверх. Полые штоки поршней оснащены радиальными каналами, выполненными ниже соответствующих переточных каналов и расположенными напротив соответствующей перегородки в нижнем – в транспортном положении. Нижний поршень оснащен заглушкой, перекрывающей полость полого штока между переточными и радиальными каналами, причем эти радиальные каналы перекрыты соответствующей перегородкой в транспортном положении и выполнены с возможностью открытия их при перемещении поршней в рабочее положение. Один из цилиндров оснащен замковым механизмом, фиксирующим поршни в рабочем положении. Полый шток нижнего поршня оснащен удлинителем с каналами для сообщения с подпакерным пространством и нижней пробкой, выполненной с возможностью фиксации и герметичного перекрытия полого цилиндрического корпуса пакера после установки пакера в скважине и подъеме посадочного инструмента на поверхность. Самый верхний из поршней сверху оснащен резьбой для соединения с колонной труб. Полый шток нижнего поршня снабжен на наружной поверхности проточками. Замковый механизм установлен в перегородке нижнего цилиндра с возможностью взаимодействия с проточками нижнего поршня в рабочем положении. Заглушка нижнего поршня изготовлена с осевым отверстием, перекрываемым сверху шаровым клапаном. Удлинитель оснащен снизу глухим осевым отверстием и радиальными отверстиями, сообщенными с осевым отверстием и выполненными выше пробки. Предлагаемый пакер разбуриваемый позволяет осуществить залив скважинной жидкости внутрь пакера, посадочного инструмента и колонны труб при спуске его в скважину за счет использования клапана внутри штока нижнего поршня и слив жидкости из посадочного инструмента и колонны труб при подъеме из скважины за счет присоединения колонны труб непосредственно к поршням. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к средствам защиты эксплуатационных колонн от высоких давлений при ремонтно-изоляционных работах в скважинах.

Известен «Пакер разбуриваемый» (патент RU №2405912, Е21В 33/12, опубл. 10.12.2010 Бюл. №34), содержащий посадочный инструмент, состоящий из цилиндра и поршня с полым штоком, полый цилиндрический корпус с резьбовой нарезкой на наружной поверхности, установленные на корпусе уплотнительный элемент с верхним и нижним упорами и конусными опорами, верхние и нижние шлипсы в виде кольцевых секторов, выполненных с возможностью продольного перемещения по конусным поверхностям опор, верхний и нижний толкатели, верхний из которых, взаимодействующий с цилиндром посадочного инструмента, снабжен фиксатором, имеющим резьбовую нарезку под нарезку корпуса, и хвостовик, причем нижний толкатель жестко соединен со срезным кольцом для соединения со штоком поршня посадочного инструмента, отличающийся тем, что кольцевые сектора верхних и нижних шлипсов жестко соединены между собой разрушаемыми перемычками, а нижний толкатель жестко соединен с корпусом и снабжен пружинным фиксатором, причем хвостовик жестко соединен с полым штоком, фиксируя срезное кольцо изнутри, и снабжен ниже нижнего толкателя радиальными каналами и снизу пробкой с кольцевой выборкой, соединенной с хвостовиком срезными винтами и выполненной с возможностью герметичного входа в нижний толкатель с взаимодействием кольцевой выборки с пружинным фиксатором, при этом снизу цилиндр посадочного инструмента оснащен камерой с раздели тельной перегородкой, а полый шток оснащен снаружи подвижной втулкой с кольцевой внутренней проточкой, зафиксированной разрушаемым элементом и расположенной внутри камеры, и радиальными отверстиями, в которые вставлены шарики, причем полость полого штока герметично перекрыта заглушкой с проточкой на поверхности для фиксации под шарики, поджимаемые снаружи полого штока втулкой, кольцевая проточка которой выполнена с возможностью совмещения с шариками после взаимодействия втулки с разделительной перегородкой камеры и перемещения ее вниз относительно полого штока, освобождая заглушку, которая выполнена с возможностью перемещения вниз ниже радиальных отверстий хвостовика.

Недостатками данных пакеров является невозможность использования пакеров для закачки тампонирующих и отверждаемых составов из-за задавливания этих составов в подпоршневые пространства посадочных инструментов и их схватывание при подъеме его из скважины, что приводит к выходу из строя посадочного инструмента и невозможность его использования для установки других пакеров без предварительной очистки его от тампонирующего состава в специальных мастерских.

Недостатком данного пакера является невозможность использования его для закачки тампонирующих и отверждаемых составов из-за задавливания этих составов в подпоршневые пространства посадочных инструментов и их схватывание при подъеме его из скважины, что приводит к выходу из строя посадочного инструмента и невозможность его использования для установки других пакеров без предварительной очистки его от тампонирующего состава в специальных мастерских.

Наиболее близким является «Пакер разбуриваемый» (патент на ПМ RU №107821, Е21В 33/1295, опубл. 27.08.2011 Бюл. №24), содержащий посадочный инструмент, состоящий как минимум из одного цилиндра, оборудованного снизу перегородкой, и соответствующего поршня с полым штоком, сообщенным переточными каналами с подпоршневым пространством соответствующего цилиндра, и пакер, включающий полый цилиндрический корпус, установленные на корпусе уплотнительный элемент с верхним и нижним упорами и опорами под шлипсы, выполненные с возможностью расширения и фиксации в скважине, верхний и нижний толкатели, верхний из которых, взаимодействующий с нижним цилиндром, выполнен с возможностью перемещения вниз относительно корпуса с фиксацией в нижнем положении, а нижний толкатель жестко соединен со штоком нижнего поршня с возможностью отсоединения после установки пакера в скважине, при этом полый шток нижнего поршня оснащен радиальными каналами, выполненными ниже переточных, и заглушкой, перекрывающей полость штока, отличающийся тем, что заглушка жестко зафиксирована между радиальными и переточными каналами полого штока нижнего поршня, полые штоки верхних поршней оснащены радиальными каналами, выполненными аналогично радиальным каналам нижнего поршня, а перегородка каждого цилиндра выполнена с возможностью перекрытия соответствующих радиальных каналов в транспортном положении и открытия их при перемещении поршней в верхнее положение, при этом верхняя часть полого штока верхнего поршня оснащена выступом, верхний цилиндр сверху оснащен замковым механизмом, выполненным с возможностью взаимодействия с выступом и фиксацией поршней в верхнем положении.

Недостатком данного пакера является невозможность заполнения пакера и колонны труб, на которой его спускают, скважинной жидкостью при спуске в скважину, что вызывает излив скважинной жидкости на поверхность («эффект поршневания»), а также невозможность слива жидкости пакера и колонны труб при подъеме из скважины, так как при срыве пробки поршни перемещаются вниз и нижний радиальный канал закрывается исключая слив жидкости при подъеме, что приводит к попаданию при спуске и подъеме скважинной агрессивной жидкости на открытый грунт, и требует затрат на его очистку, чтобы не ухудшать экологию природных ресурсов.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является разработка конструкции пакера разбуриваемого, позволяющего осуществить залив скважинной жидкости внутрь при спуске его в скважину и подъеме из скважины для сохранения экологии природных ресурсов.

Техническое решение заключается в создании пакера разбуриваемого, включающего посадочный инструмент, состоящий из нижнем и как минимум из одного верхнего цилиндров, оборудованных снизу соответствующее перегородкой, и соответствующих нижнего и как минимум из одного верхнего поршней с полыми штоками, сообщенными переточными каналами с подпоршневым пространством соответствующего цилиндра, и пакер, включающий полый цилиндрический корпус, установленные на корпусе уплотнительный элемент с верхним и нижним упорами и опорами под шлипсы, выполненные с возможностью расширения и фиксации в скважине, верхний и нижний толкатели, верхний из которых, взаимодействующий с нижним цилиндром, выполнен с возможностью перемещения вниз относительно корпуса с фиксацией в нижнем положении, а нижний толкатель жестко соединен с полым штоком нижнего поршня с возможностью отсоединения после установки пакера в скважине в рабочем положении при перемещении поршней вверх, полые штоки поршней оснащены радиальными каналами, выполненными ниже соответствующих переточных каналов и расположенными напротив соответствующей перегородки в нижнем - в транспортном положении, нижний поршень оснащен заглушкой, перекрывающей полость полого штока между переточными и радиальными каналами, причем эти радиальные каналы перекрыты соответствующей перегородкой в транспортном положении и выполнены с возможностью открытия их при перемещении поршней в рабочее положение, при этом один из цилиндров оснащен замковым механизмом, фиксирующим поршни в рабочем положении, полый шток нижнего поршня оснащен удлинителем с каналами для сообщения с подпакерным пространством нижней пробкой, выполненной с возможностью фиксации и герметичного перекрытия полого цилиндрического корпуса пакера после установки пакера в скважине и подъеме посадочного инструмента на поверхность

Новым является то, что самый верхний из поршней сверху оснащен резьбой для соединения с колонной труб, полый шток нижнего поршня снабжен на наружной поверхности проточками, а замковый механизм установлен в перегородке нижнего цилиндра с возможностью взаимодействия с проточками нижнего поршня в рабочем положении, при этом заглушка нижнего поршня изготовлена с осевым отверстием, перекрываемым сверху шаровым клапаном, а удлинитель оснащен снизу глухим осевым отверстием и радиальными отверстиями, сообщенными с осевым отверстием и выполненными выше пробки

На фиг. 1 изображена верхняя часть пакера разбуриваемого в продольном разрезе.

На фиг. 2 изображена нижняя часть пакера разбуриваемого в продольном разрезе.

Пакер разбуриваемый включает в себя посадочный инструмент, состоящий нижнего 1 (фиг. 1) и как минимум из одного верхнего 2 цилиндров, оборудованных снизу соответствующей перегородкой 3 (фиг. 2) или 4 (фиг. 1), и соответствующего нижнего поршня 5 или поршня 6 с полыми штоками 7 (фиг. 1 и 2), сообщенным переточными каналами 8 (фиг. 1) с подпоршневым пространством 9 соответствующего цилиндра 1 или 2, и пакер, включающий полый цилиндрический корпус 10 (фиг. 2), установленные на корпусе 10 уплотнительный элемент 11 с верхним 12 и нижним 13 упорами и верхнией 14 и нижней 15 опорами под шлипсы 16, выполненные с возможностью расширения и фиксации в скважине (не показана), верхний 17 и нижний 18 толкатели. Верхний толкатель 17, взаимодействующий с нижним цилиндром 1 (фиг. 1), выполнен с возможностью перемещения вниз относительно корпуса 10 (фиг. 2) с фиксацией в нижнем положении фиксаторами 19 (например, поджимаемыми внутрь плашками или пружинным кольцом - на фиг. 2 не показан), а нижний толкатель 18 жестко соединен со штоком 7 нижнего поршня 5 (например, через полый удлинитель 20) с возможностью отсоединения (например, при помощи разрушаемого кольца 21 или срезных винтов - на фиг. 2 не показаны, которые изготавливаются под расчетное усилие разрушения) после установки пакера в скважине - в рабочем положении при перемещении поршней 5 (фиг. 1) и 6 вверх. Полые штоки 7 (фиг. 1 и 2) поршней 5 (фиг. 1) и 6 оснащены соответствующими радиальными каналами 22 (фиг. 2) и 23 (фиг. 1), выполненными ниже соответствующих переточных каналов 8 и расположенными напротив соответствующей перегородки 3 (фиг. 2) и 4 (фиг. 1) в нижнем - в транспортном положении поршней 5 (фиг. 1) и 6. Нижний поршень 5 оснащен заглушкой 24 (фиг. 2), перекрывающей полость соответствующего штока 7 между переточным 8 (фиг. 1) и радиальным 22 (фиг. 2) каналами. Радиальный канал 22 прикрыт соответствующей перегородкой 3 в транспортном положении и выполнены с возможностью открытия их при перемещении поршней 5 (фин. 1) и 6 в рабочее положение. Перегородка 3 (фиг. 2) нижнего цилиндра 1 (фиг. 1) оснащена замковым механизмом 25 (фиг. 2) (например, поджимаемыми внутрь плашками или пружинным внутрь кольцом), фиксирующем поршень 5 (фиг. 1) в рабочем положении по проточкам 26 на наружной поверхности его штока 7 (фиг. 2). Шток 7 (фиг. 2) нижнего поршня 5 (фиг. 1) оснащен нижним удлинителем 27 (фиг. 2) с каналами 28 для сообщения с попакерным пространством (не показано) и нижней пробкой 29, соединенной с нижним удлинителем 27 срезным винтом 30 и выполненной с возможностью фиксации (например, при помощи пружинного кольца 31 или другого замкового механизма - не показан) и герметичного перекрытия полого цилиндрического корпуса 10 пакера после установки пакера в скважине и подъеме посадочного инструмента на поверхность. Самый верхний из поршней 6' (фиг. 1) сверху оснащен резьбой 32 для соединения с колонной труб (не показаны). Заглушка 24 (фиг. 2) нижнего поршня 5 (фиг. 1) изготовлена с осевым отверстием 33 (фиг. 2), перекрываемым сверху шаровым клапаном 34. Нижний удлинитель 27 оснащен снизу глухим осевым отверстием 35 и радиальными отверстиями 36, сообщенными с осевым отверстием 35 и выполненными выше пробки 29 для исключения вакуума между пробкой 29 и нижним удлинителем 27 при ее отсоединении после разрушения срезного винта 30.

Конструктивные элементы, уплотнения, технологические элементы, не влияющие на описание работоспособности пакера разбуриваемого, на чертежах (фиг. 1 и 2) не показаны или показаны условно.

Пакер разбуриваемый работает следующим образом.

Разбуриваемый пакер, состоящий из посадочного инструмента (фиг. 1 и 2) и пакера (фиг. 2), на колонне труб (не показаны) после присоединения резьбой 32 (фиг. 1) самого верхнего из поршней 6' спускается в скважину. При спуске шаровой клапан 34 (фиг. 2) приподнимается потоком жидкости от осевого отверстия 33 заглушки 24, и скважинная жидкость, проходя через каналы 28 нижнего удлинителя 27, полый удлинитель 20 и полые штоки 7 (фиг. 2 и 1), заполняет колонну труб, тем самым полностью исключая «эффект поршневания» при спуске пакера разбуриваемого в скважину. После достижения интервала установки (на фиг. 1 и 2 не показан) в колонне труб создают избыточное давление закачкой с устья скважины жидкости насосом (на фиг. не показан) шаровой клапан 34 (фиг. 2) герметично перекрывает осевое отверстие 33, и жидкость через переточные каналы 8 (фиг. 1) и радиальные каналы 23 полых штоков 7 поступает в подпоршневое пространство 9 каждого цилиндра 1 и 2. В результате поршни 5 и 6 с полыми штоками 7 (фиг. 1 и 2) перемещаются вверх относительно соответствующих цилиндров 1 (фиг. 1) и 2, выдавливая жидкость из них через отверстия 37 в скважину, подтягивая верхний толкатель 17 (фиг. 2), упертый в нижний цилиндр 1, и нижний толкатель 18 с полым корпусом 10, соединенный через полый удлинитель 20 с полым штоком 7, навстречу к друг другу, при этом сжимая соответственно верхним 12 и нижним 13 упорами уплотнительный элемент 11 до герметичного взаимодействия со стенками скважины и выдвигая опорами 14 и 15 соответствующих упоров 12 и 13 шлипсы 16 до взаимодействия со стенками скважины с фиксацией пакера 8 в требуемом интервале установки. Причем верхний 17 и нижний 18 толкатели фиксируются в положении установки пакера за счет стопорнения верхнего толкателя 17 фиксатором 19 в нижнем положении относительно корпуса 10.

После установки пакера продолжают нагнетать жидкость в колонну труб для повышения давления подпоршневом пространстве 9 (фиг. 1) цилиндров 1 и 2, для разрушения кольца 21 (фиг. 2) и освобождения полого удлинителя 20 от нижнего толкателя 18 вместе со штоками 7 и поршнями 5 (фиг. 1) и 6. При этом поршни 5 и 6 с полыми штоками 7 (фиг. 1 и 2) перемещаются в крайнее верхнее положение относительно соответствующих цилиндров 1 (фиг. 1) и 2, радиальные каналы 22 (фиг. 2) нижнего полого штока 7 выходят из соответствующей перегородки 3 внутрь цилиндра 1 (фиг. 1), обеспечивая проход жидкости из колонны труб, полые штоки 7 (фиг. 1) верхних поршней 5, переточные каналы 8 (фиг. 1), под поршневое пространство 9 нижнего цилиндра 1 в радиальные каналы 22 (фиг. 2), обходя заглушку 24, и далее через шток 7, полый удлинитель 20, каналы 31 нижнего удлинителя 30 в полпакерное пространство (не показано) скважины, что фиксируется падением давления на устье скважины. Также в верхние цилиндры 2 (фиг. 1) входят соответствующие радиальные каналы 23 штоков 7, выходя из соответствующих перегородок 4. В крайнем верхнем положении поршни 5 и 6 фиксируются относительно соответствующих цилиндров 1 и 2 благодаря замковому механизму 25 (фиг. 2), взаимодействующему с проточками 26 на наружной поверхности штока 7. При необходимости можно закачивать реагенты в подпакерное пространство скважины (например, для закачки в отсекаемые пакером пласты) с устья по колонне труб через полые штоки 7 (фиг. 1) верхних поршней 5, переточные каналы 8 (фиг. 1), подпоршневое пространство 9 нижнего цилиндра 1, радиальные каналы 22 (фиг. 2), шток 7 нижнего поршня 5, полый удлинитель 20, каналы 28 нижнего удлинителя 27. После завершения технологических операций колонну труб приподнимают удлинитель 20 и нижний удлинитель 27 выходят из корпуса 10 пекера, который снизу герметично перерывается снизу пробкой 29, фиксируемой в корпусе 10 пружинным кольцом 31. При дальнейшем подъеме колонны труб срезной винт 30 разрушается, освобождая нижний удлинитель 27 от пробки 29, жидкость снаружи нижнего удлинителя 27 перетекает через радиальные отверстия 36 и осевое отверстие 35 и к пробке 29, исключая создание над ней вакуума, которое мешает извлечению нижнего удлинителя 27 из пробки 29. Таким образом посадочный инструмент полностью освобождается от пакера, это фиксируют устьевым индикатором веса (УИВ - не показан) в виде небольшого ростов веса посадочного инструмента последующим возвращением в исходное состояние после разрушения срезного винта 30.

После чего колонну труб еще приподнимают на 2-7 м над пакером, через колонну труб, полые штоки 7 (фиг. 1 и 2) переточные каналы 8 поршней 5 и 6, радиальные каналы 23 и 22 (фиг. 2), удлинитель 20 и каналы 28 нижнего удлинителя 27 производят прокачку промывочной жидкости (например, воды). В результате жидкость проходя через полые штоки 7 (фиг. 1) создает эффект ижектирования с перепадом давлений в цилиндрах 2 между переточными каналами 8 и радиальными каналами 23, вызывая циркуляцию жидкости в цилиндрах 2 от переточного канала 8 к радиальному каналу 23, что приводит к очистке цилиндров 2 (от реагентов, а в нижнем цилиндре 1 жидкость, протекая из перепускных каналов 8 в радиальные каналы 22 (фиг. 2) штока 7, вымывает из этого цилиндра 1 (фиг. 1) реагенты. Качественная очистка цилиндров 1 и 2 подтверждена стендовыми и скважинными испытаниями. В результате исключается отверждение реагентов в цилиндрах 1 и 2, и позволяет использование посадочного инструмента после извлечения из скважины без очистки для посадки других пакеров. При помощи колонны труб посадочный инструмент извлекают из скважины. Так как колонна труб присоединена резьбой 32 к самому верхнему из поршней 6', а цилиндры 1 и 2 весят на поршнях 5 и 6, то опускание поршней 5 и 6 относительно цилиндров 1 и 2 даже при поломке замкового механизма 25 (фиг. 2) полностью исключается и, следовательно, исключается перекрытие радиального канала 22 перегородкой 3 с перекрытием слива из посадочного инструмента и колонны труб. В результате обеспечивается гарантированный слив жидкости из посадочного инструмента и колонны труб при подъеме из скважины.

Остающийся в скважине пакер при необходимости дальнейших технологических работ ниже него можно разбурить.

Предлагаемый пакер разбуриваемый позволяет осуществить залив скважинной жидкости внутрь пакера, посадочного инструмента и колонны труб при спуске его в скважину за счет использования клапана внутри штока нижнего поршня и слив жидкости из посадочного инструмента и колонны труб при подъеме из скважины за счет присоединения колонны труб непосредственно к поршням.

Claims (1)

1. Пакер разбуриваемый, включающий посадочный инструмент, состоящий из нижнего и как минимум из одного верхнего цилиндров, оборудованных снизу соответствующей перегородкой, и соответствующих нижнего и как минимум из одного верхнего поршней с полыми штоками, сообщенными переточными каналами с подпоршневым пространством соответствующего цилиндра, и пакер, включающий полый цилиндрический корпус, установленные на корпусе уплотнительный элемент с верхним и нижним упорами и опорами под шлипсы, выполненные с возможностью расширения и фиксации в скважине, верхний и нижний толкатели, верхний из которых, взаимодействующий с нижним цилиндром, выполнен с возможностью перемещения вниз относительно корпуса с фиксацией в нижнем положении, а нижний толкатель жестко соединен с полым штоком нижнего поршня с возможностью отсоединения после установки пакера в скважине в рабочем положении при перемещении поршней вверх, полые штоки поршней оснащены радиальными каналами, выполненными ниже соответствующих переточных каналов и расположенными напротив соответствующей перегородки в нижнем – в транспортном положении, нижний поршень оснащен заглушкой, перекрывающей полость полого штока между переточными и радиальными каналами, причем эти радиальные каналы перекрыты соответствующей перегородкой в транспортном положении и выполнены с возможностью открытия их при перемещении поршней в рабочее положение, при этом один из цилиндров оснащен замковым механизмом, фиксирующим поршни в рабочем положении, полый шток нижнего поршня оснащен удлинителем с каналами для сообщения с подпакерным пространством и нижней пробкой, выполненной с возможностью фиксации и герметичного перекрытия полого цилиндрического корпуса пакера после установки пакера в скважине и подъеме посадочного инструмента на поверхность, отличающийся тем, что самый верхний из поршней сверху оснащен резьбой для соединения с колонной труб, полый шток нижнего поршня снабжен на наружной поверхности проточками, а замковый механизм установлен в перегородке нижнего цилиндра с возможностью взаимодействия с проточками нижнего поршня в рабочем положении, при этом заглушка нижнего поршня изготовлена с осевым отверстием, перекрываемым сверху шаровым клапаном, а удлинитель оснащен снизу глухим осевым отверстием и радиальными отверстиями, сообщенными с осевым отверстием и выполненными выше пробки.