RU2537713C2 - Пакер-пробка и монтажный инструмент для посадки его в скважине (варианты) - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована для разобщения полостей скважин при проведении ремонтных работ. Пакер-пробка содержит ствол с кольцевым выступом и манжетой, заглушку, кольцевое уплотнение с верхним и нижним упорами, шлипсы и конусы, фиксатор сжатого кольцевого уплотнения, буферную втулку и размещенное в ее расточке пружинистое кольцо, взаимодействующее с кольцевыми насечками на стволе. Конусы зафиксированы на стволе срезными штифтами и шпонками. Верхняя шпонка соединена с конусом стопорным винтом с возможностью перемещения на длину сжатия кольцевого уплотнения. Верхние шлипсы примкнуты к муфте, соединенной с буферной втулкой. На торце муфты выполнен внутренний конус, взаимодействующий с наружным конусом на пружинистом кольце фиксатора. Нижние шлипсы примкнуты к буртику распорной втулки, сопряженной внутренним диаметром с кольцевым выступом. Под юбкой заглушки в кольцевом выступе выполнены отверстия, в которых установлены срезные штифты для соединения ствола с узлом фиксации на штоке монтажного инструмента. Монтажные инструменты содержат цилиндрический корпус с герметичной крышкой. В пяти вариантах корпус разделен перегородкой, в которой размещен шток рабочего поршня. На штоке, расположенном выше перегородки, закреплен узел фиксации. В первом варианте, рабочий поршень и установленный над ним на стержне поршень демпфера разделяют надпоршневую полость на воздушную камеру и камеру с жидкостью, соединенные каналами с пластинчатыми клапанами. В стенке корпуса выше перегородки выполнены отверстия. Рабочий поршень зафиксирован в корпусе срезными штифтами, а крышка корпуса присоединена к канату. В других вариантах внутри корпуса концентрично размещен цилиндр с внутренним кольцевым выступом на торце. Цилиндр сопряжен с крышкой, они образуют круговую полость, сообщающуюся с колонной труб или скважинным пространством через каналы. В каналах имеется золотниковый клапан или мембрана с пиропатроном, либо газогенератором, снабженным запалом. В цилиндре размещены рабочий и демпферный поршни. К крышке присоединен каротажный кабель. В шестом варианте, в головке корпуса размещен электропривод, соединенный с каротажным кабелем, взаимодействующий ходовым винтом с узлом фиксации. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и повышение надежности работы устройств. 7 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для разобщения полостей скважин при проведении ремонтных работ.

Известен разбуриваемый пакер, включающий полый ствол с радиальными отверстиями и нижним переводником, установленные на полом стволе верхний переводник с верхней плашкой в нижней части с посадочной резьбой на внутренней поверхности, кожух, образующий с полым стволом кольцевую камеру, соединенную с полостью ствола радиальными отверстиями, размещенный в кольцевой камере кожуха поршень со стопорным узлом, нажимной уплотнительный элемент, расположенный между верхней плашкой верхнего переводника и поршнем, нижнюю плашку, расположенную под нажимным уплотнительным элементом, плашкодержатели и дополнительный поршень, снабженный стопорным узлом, расположенным в кольцевой камере под радиальными отверстиями полого ствола и соединенным с нижней плашкой. Каждая плашка выполнена в виде отдельных элементов клинового типа. Основной и дополнительный поршни установлены с возможностью перемещения в противоположных направлениях, стопорный узел каждого поршня выполнен в виде цанги, соединенной с ответной частью полого ствола.

Известен посадочный инструмент включает полый корпус с радиальными каналами и уплотнительными элементами, установленными на полом корпусе выше и ниже его радиальных каналов, и узел фиксации посадочного инструмента в полости ствола разбуриваемого пакера, выполненный в виде двух втулок, установленных одна в другой и закрепленных между собой, кожух с обоймой и дополнительными уплотнительными элементами, при этом кожух установлен на внешней поверхности внутренней втулки и выполнен с продольными сквозными пазами, а обойма выполнена в виде цанги, установленной на внешней поверхности верхней части кожуха, причем каждый элемент цанги размещен в ответном продольном сквозном пазу кожуха. (Авторское свидетельство SU №1747674 A1. Разбуриваемый пакер и посадочный инструмент. МПК₅ E21B 33/12. 15.07.1992. Бюл. №26). Посадочный инструмент присоединен снизу пакера и служит опорой для пакера при посадке его в скважину. Основными недостатками известного технического решения является сложность конструкции разбуриваемого пакера и посадочный инструмент удаляется из скважины после разбуривания пакера, что усложняет процесс эксплуатации скважин.

Известен пакер разбуриваемый, состоящий из ствола с нарезкой на наружной поверхности, герметизирующего элемента, разрывных плашек и конусов. Нижний торец нижней разрывной плашки выполнен наклонным. В верхней части ствола установлен верхний разделитель в виде тарельчатого клапана.

Известен инструмент установочный гидравлический, присоединяемый к пакеру разбуриваемому сверху, состоящий из штока, соединенного с адаптером, верхнего и нижнего цилиндров. Между штоком и верхним цилиндром установлены подвижные втулки и неподвижная втулка, образующие между собой полости. Верхний цилиндр и адаптер, нижний цилиндр и корпус тарельчатого клапана пакера соединены срезными винтами. К нижней части адаптера присоединена корзина с радиальными переточными отверстиями и радиальными отверстиями под защелки, упирающиеся в выступ нижней части ствола пакера. К корзине прикреплено с помощью срезных винтов седло под сбрасываемый шар. Корзина соединена с концевой втулкой через переводник. К концевой втулке на срезных винтах прикреплено ограничительное кольцо и нижний разделитель в виде пробки-центратора с пружинным кольцом. (Патент RU №2495227 C1. Пакерное оборудование для проведения изоляционных работ в скважине. МПК E21B 33/12. 10.10.2013). Недостатком известного пакера-пробки является сложность конструкции пакера и установочного инструмента, снижающие надежность герметизации и эксплуатации скважин.

Известен пакер-пробка, состоящая из ствола с внутренней цилиндрической выборкой, с наружной стороны которого установлены уплотнительный элемент с упором, выше которого находится упорная втулка, а между ней и упором - фиксирующее кольцо с насечками, взаимодействующими с кольцевыми насечками противоположного направления, выполненными на стволе. Ствол оснащен заглушкой, выполненной в виде глухой поперечной перегородки. Ниже уплотнительного элемента расположены основной конус с основными шлипсами, упорное кольцо и дополнительный конус с дополнительными шлипсами, связанные между собой, соответственно, соединением типа «ласточкин хвост», а с торцами упорного кольца - Т-образным соединением. Ствол соединен с основным конусом срезным элементом. Дополнительные шлипсы, в свою очередь, снизу связаны Т-образным соединением с обоймой, размещенной во втулке. Внутри ствола телескопически установлен съемный узел с наружной цилиндрической выборкой в верхней части и с ловильной головкой вверху. Съемный узел зафиксирован относительно ствола срезным элементом. Ловильная головка съемного узла снабжена сверху цилиндрическим удлинением, вставляемым герметично в кольцевое сужение штока посадочного инструмента с возможностью выхода из этого сужения после разрушения срезных элементов ствола. В нижней части ствола выполнены радиальные отверстия, в которых установлены фиксирующие шарики. Дополнительный конус имеет возможность радиального перемещения внутрь относительно обоймы. В основном конусе изнутри снизу выполнена цилиндрическая выборка. На стволе выполнен упор в виде утолщения ствола под цилиндрическую выборку основного конуса с возможностью взаимодействия изнутри со шлипсами дополнительного конуса в транспортном положении. В нижней части ствола выполнена внутренняя цилиндрическая выборка с большим диаметром нижней ступени, торцом ступени взаимодействующая с выступом, выполненным на съемном узле. Шарики взаимодействуют, с одной стороны, со съемным узлом, а с другой, - через винт со втулкой, ствол снизу снабжен предохранительным кольцом со срезным винтом.

Известен посадочный инструмент, присоединяемый к пакеру-пробке сверху, состоящий из цилиндрического корпуса, соединенного через патрубок с колонной труб с возможностью ограниченного перемещения вниз, полого штока, соединенного со стволом пакера-пробки срезным элементом. Цилиндрический корпус зафиксирован относительно патрубка срезными винтами, которые выполнены с возможностью разрушения после посадки пакера-пробки, но до разрушения срезных элементов ствола. Шток выполнен изнутри с кольцевым сужением, вставленным герметично в цилиндрическое удлинение ловильной головки пакера-пробки с возможностью выхода из этого соединения после разрушения срезных элементов ствола. (Патент RU №2447256 C1. Пакер-пробка. МПК E21B 33/12. 10.04.2012). Недостатком известного пакера-пробки и посадочного инструмента является сложность конструкции пакера и посадочного инструмента, снижающие надежность герметизации и эксплуатации скважин.

Наиболее близким аналогом является пакер-пробка, содержащий ствол с кольцевым выступом наверху внутренней поверхности ствола и кольцевой выборкой по наружной поверхности, установленные на стволе заглушку с выборкой на внутренней поверхности под шарики и дополнительными конусом и шлипсами сверху, соединенную со стволом посредством уплотнительных элементов с возможностью осевого перемещения относительно ствола, кольцевое уплотнение, состоящее из набора чередующихся металлических и резиновых колец с верхним и нижним упорами, причем нижний упор выполнен подвижным относительно ствола, зафиксированным разрушаемым элементом и выполненным с возможностью взаимодействия с пальцами ствола при извлечении пакер-пробки из скважины, шлипсы и конусы, взаимодействующие между собой и попарно расположенные с обеих сторон кольцевого уплотнения, фиксатор сжатого кольцевого уплотнения, включающий ступенчатую буферную втулку с возможностью взаимодействия с корпусом посадочного инструмента и размещенное в ее расточке пружинную шайбу, взаимодействующую с уступом расточки и кольцевыми насечками на выборке наружной поверхности ствола, оснащенного пальцами, съемный узел в виде полого цилиндра с внутренней цилиндрической выборкой и направляющим кольцевым уступом сверху, зафиксированный относительно ствола срезным элементом, шарики, установленные в радиальных отверстиях снизу ствола и взаимодействующие снаружи с замкнутой выборкой, а изнутри - со съемным узлом. (Патент RU №58161 U1. Пакер-пробка. МПК E21B 33/12. 10.11.2006). Данное техническое решение принято за прототип.

Недостатком известного пакера-пробки является сложность конструкции и низкая надежность разобщения полости скважины.

Известен инструмент для посадки пакера, содержащий корпус с установленной в нем втулкой и совмещенные с инструментом посадочный ниппель и нижний переводник. В пазах втулки размещены кулачки, взаимодействующие с седлом, перекрываемым шаром, пружину, подпружиненную втулку, выравнивающую втулку со сквозным отверстием, расположенную между корпусом, втулкой и подпружиненной втулкой и фиксируемую в корпусе срезным винтом. Втулка выполнена с двумя отверстиями в стенке, одно из которых выполнено выше седла и соединяет внутреннюю полость с полостью между подпружиненной и выравнивающей втулками, а другое - ниже седла и подпружиненной втулки и соединяет внутреннюю полость с полостью между втулкой, корпусом и подпружиненной втулкой. Подпружиненная и выравнивающая втулки, посадочный ниппель и седло снабжены уплотнениями. В стенке корпуса выше седла выполнено отверстие, соединяющее полость между втулкой, корпусом и выравнивающей втулкой с затрубным пространством, и выравнивающее отверстие выше уплотнения выравнивающей втулки. (Патент RU №2205939 C2. Инструмент для посадки пакера. МПК E21B 33/12, E21B 23/06. 10.06.2003). Недостатком известного технического решения является сложность конструкции и низкая надежность при эксплуатации.

Известно устройство для установки пакера в скважине, содержащее пакер, присоединяемый снизу его посадочный инструмент, включающий цилиндрический корпус с радиальными каналами, герметичной крышкой и перегородкой, разделяющей корпус на две камеры, верхняя из которых под атмосферным давлением, а нижняя заполнена жидкостью, в последней установлен поршень со штоком, дорн, соединенный срезаемым элементом со штоком поршня, и гильзу, покрытую уплотнительным элементом и расширяемую дорном при перемещении поршня. Подпоршневая полость корпуса сообщена со скважинным пространством через радиальные каналы и перепускной клапан, установленный в перегородке с возможностью срабатывания от избыточного давления в скважине. Ниже радиальных каналов в цилиндрическом корпусе расположена опорная перегородка. (Патент RU №2170805 C1. Устройство для установки пакера в скважине. МПК E21B 23/06, E21B 33/12. 20.07.2001). Данное техническое решение принято за прототип.

Недостатком известного технического решения, принятого за прототип, является сложность конструкции и низкая надежность при эксплуатации.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение конструкции и повышение надежности разобщения полости скважины.

Техническим результатом является упрощение конструкции пакера-пробки и повышение герметичности разобщения полости скважины.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном пакере-пробке, содержащем ствол с кольцевым выступом, установленные на стволе заглушку, соединенную со стволом посредством манжеты, кольцевое уплотнение с верхним и нижним упорами, шлипсы и конусы, взаимодействующие между собой и попарно расположенные с обеих сторон кольцевого уплотнения, фиксатор сжатого кольцевого уплотнения, включающий буферную втулку и размещенное в ее расточке пружинистое кольцо, взаимодействующее с уступом расточки и кольцевыми насечками на наружной поверхности ствола, и устанавливаемый в скважину с помощью монтажного инструмента, включающего в себя цилиндрический корпус, упирающийся в буферную втулку, и шток, согласно предложенному техническому решению

оба конуса зафиксированы на стволе срезными штифтами и установлены посредством шпоночных соединений, причем верхняя шпонка соединена с конусом стопорным винтом с возможностью перемещения в шпоночном пазу ствола на длину сжатия кольцевого уплотнения, при этом верхние шлипсы примкнуты к торцу муфты, соединенной с буферной втулкой, сопрягаемой с корпусом монтажного инструмента и подвижно установленной на стволе, причем на торце муфты выполнен внутренний конус, взаимодействующий с наружным конусом, выполненным на пружинистом кольце фиксатора, а нижние шлипсы примкнуты к буртику распорной втулки, последняя большим внутренним диаметром сопряжена с кольцевым выступом, выполненным на нижнем конце ствола и соединенным посредством манжеты с заглушкой, под юбкой которой в кольцевом выступе ствола выполнены отверстия, в которых установлены срезные штифты для соединения ствола с узлом фиксации штока монтажного инструмента, для чего нижняя часть полости ствола выполнена с диаметром, меньшим диаметра верхней ее части;

срезные штифты, установленные в верхнем конусе, выполнены с суммарным усилием к их срезу, меньшим суммарного усилия среза срезных штифтов, установленных в нижнем конусе;

верхний и нижний упоры кольцевого уплотнения выполнены с тарельчатым профилем на торцах соответствующих им конусов;

по крайней мере, ствол и буферная втулка выполнены из легко разбуриваемых материалов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном монтажном инструменте для посадки пакера-пробки в скважине, содержащем цилиндрический корпус с радиальными каналами, опирающийся нижней частью на буферную втулку пакера-пробки, герметичной крышкой и перегородкой, разделяющей цилиндр корпуса на две части, рабочий поршень со штоком, при этом подпоршневая полость цилиндра сообщается со скважинным пространством через радиальные каналы в стенке корпуса, а также воздушную камеру с атмосферным давлением и камеру, заполненную жидкостью, соединенные между собой каналом, согласно предложенному техническому решению рабочий поршень установлен в верхней части цилиндра корпуса, оснащен манжетой и зафиксирован срезными штифтами, а радиальные каналы в стенке корпуса выполнены выше перегородки, при этом шток поршня подвижно расположен в отверстии перегородки, оснащенном манжетой и на его конце закреплен узел фиксации штока в стволе пакера-пробки посредством срезных штифтов, размещенных в кольцевой канавке, выполненной на узле фиксации, в последнем выполнен канал перетекания скважинной среды из ствола в полость заглушки пакера-пробки, а к противоположному торцу рабочего поршня дополнительно присоединен поршень демпфера, оснащенный манжетой и разделяющий надпоршневую полость цилиндра на воздушную камеру, образованную между рабочим и демпферным поршнями, и камеру, заполненную амортизирующей жидкостью, выше демпферного поршня с объемом, меньшим объема воздушной камеры, соединенных между собой дроссельными каналами, выполненными в демпферном поршне и оснащенными пластинчатыми клапанами прямого и обратного сообщения, а крышка корпуса соединена с канатом для спуска присоединяемого пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном монтажном инструменте для посадки пакера-пробки в скважине, содержащем полый корпус, опирающийся нижней частью на буферную втулку пакера-пробки, с герметичной крышкой и перегородкой, разделяющей корпус на две части, рабочий поршень со штоком, воздушную камеру с атмосферным давлением и камеру, заполненную жидкостью, соединенные между собой каналом, согласно предложенному техническому решению в верхней части полости корпуса выше перегородки концентрично размещен гидравлический цилиндр, выполненный с внутренним кольцевым выступом на нижнем торце, а верхним торцом гидравлический цилиндр сопряжен с торцовой выемкой в крышке корпуса и образует с корпусом и перегородкой круговую полость, при этом в гидравлический цилиндр с возможностью продольного перемещения, ограниченного кольцевым выступом, вставлены рабочий поршень, оснащенный манжетой и зафиксированный срезными штифтами, со штоком, последний подвижно расположен в отверстии перегородки, оснащенном манжетой, на конце штока закреплен узел фиксации штока в стволе пакера-пробки посредством срезных штифтов, размещенных в кольцевой канавке, выполненной на узле фиксации, в последнем выполнен канал перетекания скважинной среды из ствола в полость заглушки пакера-пробки, а к торцу поршня дополнительно присоединен поршень демпфера, оснащенный манжетой и разделяющий надпоршневую полость гидравлического цилиндра на воздушную камеру между рабочим и демпферным поршнями, и камеру, заполненную амортизирующей жидкостью, выше демпферного поршня с объемом, меньшим объема воздушной камеры, соединенных между собой дроссельными каналами, выполненными в демпферном поршне и оснащенными пластинчатыми клапанами прямого и обратного сообщения между камерами, а в крышке корпуса выполнен канал, сообщающий круговую полость со скважинным пространством с возможностью перекрытия его клапаном, управляемым электроприводом с поверхности скважины через каротажный кабель, выполняющий одновременно функцию каната для спуска присоединяемого пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном монтажном инструменте для посадки пакера-пробки в скважине, содержащем полый корпус, опирающийся нижней частью на буферную втулку пакера-пробки, с герметичной крышкой и перегородкой, разделяющей корпус на две части, рабочий поршень со штоком, воздушную камеру с атмосферным давлением и камеру, заполненную жидкостью, соединенные между собой каналом, согласно предложенному техническому решению в верхней части полости корпуса выше перегородки концентрично размещен гидравлический цилиндр, выполненный с внутренним кольцевым выступом на нижнем торце, а верхним торцом гидравлический цилиндр сопряжен с торцовой выемкой в крышке корпуса и образует с корпусом и перегородкой круговую полость, при этом в гидравлический цилиндр с возможностью продольного перемещения, ограниченного кольцевым выступом, вставлены рабочий поршень, оснащенный манжетой и зафиксированный срезными штифтами, со штоком, последний подвижно расположен в отверстии перегородки, оснащенном манжетой, на конце штока закреплен узел фиксации штока в стволе пакера-пробки посредством срезных штифтов, размещенных в кольцевой канавке, выполненной на узле фиксации, в последнем выполнен канал перетекания скважинной среды из ствола в полость заглушки пакера-пробки, выполненными в узле фиксации, а к торцу поршня дополнительно присоединен поршень демпфера, оснащенный манжетой и разделяющий надпоршневую полость гидравлического цилиндра на воздушную камеру между рабочим и демпферным поршнями и камеру, заполненную амортизирующей жидкостью, выше демпферного поршня с объемом, меньшим объема воздушной камеры, соединенных между собой дроссельными каналами, выполненными в демпферном поршне и оснащенными пластинчатыми клапанами прямого и обратного сообщения, а в крышке корпуса выполнены каналы, сообщающие круговую полость корпуса со скважинным пространством через обособленную полость, разделяющую каналы разрушаемой мембраной, над которой в полости крышки размещен пиропатрон, снабженный запалом, управляемым с поверхности скважины через каротажный кабель, выполняющий одновременно функцию каната для спуска присоединяемого пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном монтажном инструменте для посадки пакера-пробки в скважине, содержащем полый корпус, опирающийся нижней частью на буферную втулку пакера-пробки, с герметичной крышкой и перегородкой, разделяющей корпус на две части, рабочий поршень со штоком, воздушную камеру с атмосферным давлением и камеру, заполненную жидкостью, соединенные между собой каналом, согласно предложенному техническому решению в верхней части полости корпуса выше перегородки концентрично размещен гидравлический цилиндр, выполненный с внутренним кольцевым выступом на нижнем торце, а верхним торцом гидравлический цилиндр сопряжен с торцовой выемкой в крышке корпуса и образует с корпусом и перегородкой кольцевую полость, при этом в гидравлический цилиндр с возможностью продольного перемещения, ограниченного кольцевым выступом, вставлены рабочий поршень, оснащенный манжетой и зафиксированный срезными штифтами, со штоком, последний подвижно расположен в отверстии перегородки, оснащенном манжетой, на конце штока закреплен узел фиксации штока в стволе пакера-пробки посредством срезных штифтов, размещенных в кольцевой канавке, выполненной на узле фиксации, в последнем выполнен канал перетекания скважинной среды из ствола в полость заглушки пакера-пробки, а к торцу поршня дополнительно присоединен поршень демпфера, оснащенный манжетой и разделяющий надпоршневую полость гидравлического цилиндра на воздушную камеру между рабочим и демпферным поршнями, и камеру, заполненную амортизирующей жидкостью, выше демпферного поршня, соединенные дроссельными каналами, выполненными в демпферном поршне и оснащенными пластинчатыми клапанами прямого и обратного сообщения, а в крышке корпуса выполнена обособленная газовая полость, сообщающаяся с круговой полостью через канал, выполненный в крышке корпуса, в которой размещен газогенератор с пиропатроном, снабженным запалом, управляемым с поверхности скважины через каротажный кабель, выполняющей одновременно функцию каната для спуска присоединяемого пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном монтажном инструменте для посадки пакера-пробки в скважине, содержащем полый корпус, опирающийся нижней частью на буферную втулку пакера-пробки, с герметичной крышкой и перегородкой, разделяющей корпус на две части, рабочий поршень со штоком и воздушную камеру с атмосферным давлением, согласно предложенному техническому решению в верхней части полости корпуса выше перегородки концентрично размещен гидравлический цилиндр, выполненный с внутренним кольцевым выступом на нижнем торце, а верхним торцом гидравлический цилиндр сопряжен с торцовой выемкой в крышке корпуса и образует с корпусом и перегородкой круговую полость, сообщающуюся через канал, выполненный в крышке корпуса, с колонной насосно-компрессорных труб, выполняющей одновременно функцию каната для спуска присоединяемого пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента, при этом в гидравлический цилиндр с возможностью продольного перемещения, ограниченного внутренним кольцевым выступом, вставлен рабочий поршень, оснащенный манжетой и зафиксированный срезными штифтами, образующий между рабочим поршнем и крышкой корпуса воздушную камеру, сообщающуюся со скважинным пространством через второй канал, выполненный в крышке корпуса и оснащенный дроссельным клапаном, а шток поршня подвижно расположен в отверстии перегородки, оснащенном манжетой, и на конце штока закреплен узел фиксации штока в стволе пакера-пробки посредством срезных штифтов, размещенных в кольцевой канавке, выполненной на узле фиксации, в последнем выполнен канал перетекания скважинной среды из ствола в полость заглушки пакера-пробки.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном монтажном инструменте для посадки пакера-пробки в скважине, содержащем цилиндрический корпус, опирающийся нижней частью на буферную втулку пакера-пробки, с герметичной крышкой, согласно предложенному техническому решению в крышке корпуса размещен электропривод ходового винта, взаимодействующего с узлом фиксации конца винта в стволе пакера-пробки посредством срезных штифтов, размещенных в кольцевой канавке, выполненной на узле фиксации, в последнем выполнен канал перетекания скважинной среды из ствола в полость заглушки пакера-пробки, при этом электропривод соединен с каротажным кабелем, выполняющими одновременно с управлением электроприводом с поверхности скважины функцию каната для спуска присоединяемого пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленных пакера-пробки и монтажного инструмента для его посадки в скважине (варианты), отсутствуют. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявляемых технических решений, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемых технических решений преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленные технические решения могут быть реализованы на любом предприятии машиностроения из общеизвестных материалов и принятой технологии и успешно использованы на нефтегазовых скважинах. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют условию патентоспособности «промышленная применимость».

В настоящей заявке соблюдено требование единства изобретений, поскольку заявленные пакер-пробка и варианты монтажного инструмента для его посадки в скважине решают одну и ту же задачу - временное разобщение полостей скважин при проведении ремонтных работ.

На фиг.1 показана конструкция пакера-пробки; на фиг.2 - конструкция монтажного инструмента, вариант 1; на фиг.3 - то же, вариант 2; на фиг.4 - то же, вариант 3; на фиг.5 - то же, вариант 4; на фиг.6 - то же, вариант 5; на фиг.7 - то же, вариант 6.

Пакер-пробка содержит ствол 1, установленные на нем верхние шлипсы 2 и нижние шлипсы 3, взаимодействующие с ними верхний конус 4 и нижний конус 5, попарно расположенные с обеих сторон кольцевого уплотнения 6 с верхним упором 7 и нижним упором 8, выполненными с тарельчатым профилем на торцах конусов 4 и 5, соответственно, муфту 9, буферную втулку 10 со ступенчатой наружной поверхностью, сопрягаемой с корпусом 11 монтажного инструмента (показан штрихпунктирной линией) и подвижно установленную на стволе 1, фиксатор сжатого кольцевого уплотнения 6, включающий размещенное в расточке 12 буферной втулки 10 пружинистое кольцо 13, взаимодействующее с уступом расточки 12 и кольцевыми насечками 14 на наружной поверхности ствола 1, заглушку 15, соединенную с наружным кольцевым выступом 16, выполненным на нижнем конце ствола 1, посредством манжеты 17, и распорную втулку 18, последняя большим внутренним диаметром сопряжена с кольцевым выступом 16 (Фиг.1). Конусы 4 и 5 зафиксированы на стволе 1 срезными штифтами 19 и 20, соответственно, и установлены на стволе 1 посредством шпоночных соединений 21 и 22, причем верхняя шпонка 21 соединена с конусом 4 стопорным винтом 23 с возможностью перемещения в шпоночном пазу 24 ствола 1 на длину сжатия кольцевого уплотнения 6. Верхние шлипсы 2 примкнуты к торцу муфты 9, соединенной с буферной втулкой 10, подвижно установленных на стволе 1. На торце муфты 9 выполнен внутренний конус, взаимодействующий с наружным конусом, выполненным на пружинистом кольце 13 фиксатора, расположенном с зазором к уступу расточки 12. Нижние шлипсы 3 примкнуты к буртику распорной втулки 18. Под юбкой заглушки 15 в стенке ствола 1 выполнены отверстия 25, в которых установлены срезные штифты 26 для закрепления узла фиксации 27 штока 28 (показаны штрихпунктирной линией) монтажного инструмента в стволе 1, для чего нижняя часть полости ствола 1 выполнена с диаметром d₁, меньшим диаметра d₂ верхней части полости ствола 1. Срезные штифты 19, установленные в верхнем конусе 4, выполнены с суммарным усилием их среза Στ_в, меньшим суммарного усилия среза Στ_н срезных штифтов 20, установленных в нижнем конусе 5. По крайней мере, ствол 1 и буферная втулка 10 выполнены из легко разбуриваемых материалов, например алюминия или чугуна.

Монтажный инструмент, в первом варианте (Фиг.2), содержит цилиндрический корпус 11 с герметичной крышкой 29, к которой присоединен канат 30 для спуска пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента. Цилиндр корпуса 11 разделен перегородкой 31, разделяющей цилиндр на две части. В верхней части цилиндра корпуса 11 установлен рабочий поршень 32, оснащенный манжетой 33, со штоком 28, последний подвижно расположен в отверстии перегородки 31, оснащенном манжетой 34. На конце штока 28 закреплен узел фиксации 27 штока 28 в стволе 1 пакера-пробки посредством срезных штифтов 26, размещенных в кольцевой канавке 35, выполненной на узле фиксации 27, в последнем выполнен канал 36 перетекания скважинной среды из ствола 1 в полость заглушки 15 пакера-пробки при извлечении монтажного инструмента из скважины. Рабочий поршень 32 временно зафиксирован в цилиндре корпуса 11 срезными штифтами 37. Подпоршневая полость 38 цилиндра корпуса 11 сообщается со скважинным пространством через радиальные каналы 39, выполненные в стенке корпуса 11 выше перегородки 31. Нижней частью корпус 11 опирается на буферную втулку 10 пакера-пробки. К торцу рабочего поршня 32 на стержне 40 с помощью гайки 41 присоединен поршень 42 демпфера, оснащенный манжетой 43, разделяющий надпоршневую полость цилиндра корпуса 11 на воздушную камеру 44 с атмосферным давлением, образованную между рабочим поршнем 32 и демпферным поршнем 42, и камеру 45, заполненную амортизирующей жидкостью, образованную между демпферным поршнем 42 и крышкой 29 цилиндра корпуса 11, соединенные между собой дроссельными каналами 46 и 47, выполненными в демпферном поршне 42 и оснащенными пластинчатыми клапанами 48 и 49 прямого и обратного сообщения между камерами 44 и 45.

Монтажный инструмент, во втором варианте (Фиг.3), содержит полый корпус 11 с герметичной крышкой 29, к последней присоединен каротажный кабель 50. Корпус 11 разделен перегородкой 31, разделяющей цилиндр на две части. В верхней части полости корпуса 11 выше перегородки 31 концентрично размещен гидравлический цилиндр 51, выполненный с внутренним кольцевым выступом 52 на нижнем торце. Верхним торцом гидравлический цилиндр 51 сопряжен с торцовой выемкой в крышке 29 и образует с корпусом 11 и перегородкой 31 круговую полость 53. Нижней частью корпус 11 опирается на буферную втулку 10 пакера-пробки. В гидравлический цилиндр 51 с возможностью продольного перемещения, ограниченного кольцевым выступом 52, вставлены рабочий поршень 32, оснащенный манжетой 33, со штоком 28, последний подвижно расположен в отверстии перегородки 31, оснащенном манжетой 34. Рабочий поршень 32 временно зафиксирован в гидравлическом цилиндре 51 срезными штифтами 37. На конце штока 28 закреплен узел фиксации 27 штока 28 в стволе 1 пакера-пробки посредством срезных штифтов 26, размещенных в кольцевой канавке 35, выполненной на узле фиксации 27, в последнем выполнен канал 36 перетекания скважинной среды из полости ствола 1 в полость заглушки 15 пакера-пробки при извлечении монтажного инструмента из скважины. К торцу рабочего поршня 32 на стержне 40 с помощью гайки 41 присоединен поршень 42 демпфера, оснащенный манжетой 43 и разделяющий надпоршневую полость гидравлического цилиндра 51 на воздушную камеру 44 с атмосферным давлением, образованную между рабочим поршнем 32 и демпферным поршнем 42, и камеру 45, заполненную амортизирующей жидкостью, образованную между демпферным поршнем 42 и крышкой 29 корпуса 11, соединенные между собой дроссельными каналами 46 и 47, выполненными в демпферном поршне 42 и оснащенными пластинчатыми клапанами 48 и 49 прямого и обратного сообщения между камерами 44 и 45. В крышке 29 корпуса 11 выполнены каналы 54, сообщающие круговую полость 53 со скважинным пространством с возможностью перекрытия его золотниковым клапаном 55, управляемым электроприводом 56 с поверхности скважины через каротажный кабель 50, выполняющий одновременно функцию каната для спуска пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента.

Монтажный инструмент, в третьем варианте (Фиг.4), содержит полый корпус 11 с герметичной крышкой 29, к последней присоединен каротажный кабель 50. Корпус 11 разделен перегородкой 31, разделяющей полость корпуса 11 на две части. В верхней части полости корпуса 11 выше перегородки концентрично размещен гидравлический цилиндр 51, выполненный с внутренним кольцевым выступом 52 на нижнем торце. Гидравлический цилиндр 51 верхним торцом сопряжен с торцовой выемкой в крышке 29 корпуса 11 и образует с корпусом 11 и перегородкой 31 круговую полость 53. В гидравлический цилиндр 51 с возможностью продольного перемещения, ограниченного кольцевым выступом 52, вставлены рабочий поршень 32, оснащенный манжетой 33 и временно зафиксированный срезными штифтами 37, со штоком 28, последний подвижно расположен в отверстии перегородки 31, оснащенном манжетой 33. На конце штока 28 закреплен узел фиксации 27 штока 28 в стволе 1 пакера-пробки посредством срезных штифтов 26, размещенных в кольцевой канавке 35, выполненной на узле фиксации 27, в последнем выполнен канал 36 перетекания скважинной среды из ствола 1 в полость заглушки 15 пакера-пробки при извлечении монтажного инструмента из скважины. К торцу поршня 32 присоединен поршень 42 демпфера, оснащенный манжетой 43 и разделяющий надпоршневую полость гидравлического цилиндра 51 на воздушную камеру 44, образованную между рабочим поршнем 32 и демпферным поршнем 42, и камеру 45, заполненную амортизирующей жидкостью, расположенную выше демпферного поршня 42 с объемом, меньшим объема воздушной камеры 44, соединенные между собой дроссельными каналами 46 и 47, выполненными в демпферном поршне 42 и оснащенными пластинчатыми клапанами 48 и 49 прямого и обратного сообщения между камерами 44 и 45. В крышке 29 корпуса 11 выполнены каналы 54, сообщающие круговую полость 53 корпуса 11 со скважинным пространством через обособленную полость 57, разделенную мембраной 58, разрушаемой пиропатроном 59, снабженным запалом, управляемым с поверхности скважины через каротажный кабель 50, выполняющий одновременно функцию каната для спуска пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента.

Монтажный инструмент, в четвертом варианте (Фиг.5), содержит полый корпус 11 с герметичной крышкой 29, к последней присоединен каротажный кабель 50. Корпус 11 разделен перегородкой 31, разделяющей полость корпуса 11 на две части. В верхней части полости корпуса 11 выше перегородки концентрично размещен гидравлический цилиндр 51, выполненный с внутренним кольцевым выступом 52 на нижнем торце. Гидравлический цилиндр 51 верхним торцом сопряжен с торцовой выемкой в крышке 29 корпуса 11 и образует с корпусом 11 и перегородкой 31 круговую полость 53. В гидравлический цилиндр 51 с возможностью продольного перемещения, ограниченного кольцевым выступом 52, вставлены рабочий поршень 32, оснащенный манжетой 33 и временно зафиксированный срезными штифтами 37, со штоком 28, последний подвижно расположен в отверстии перегородки 31, оснащенном манжетой 33. На конце штока 28 закреплен узел фиксации 27 штока 28 в стволе 1 пакера-пробки посредством срезных штифтов 26, размещенных в кольцевой канавке 35, выполненной на узле фиксации 27, в последнем выполнен канал 36 перетекания скважинной среды из ствола 1 в полость заглушки 15 пакера-пробки при извлечении монтажного инструмента из скважины. К торцу поршня 32 присоединен поршень 42 демпфера, оснащенный манжетой 43 и разделяющий надпоршневую полость гидравлического цилиндра 51 на воздушную камеру 44, образованную между рабочим поршнем 32 и демпферным поршнем 42, и камеру 45, заполненную амортизирующей жидкостью, расположенную выше демпферного поршня 42 с объемом, меньшим объема воздушной камеры 44, соединенные между собой дроссельными каналами 46 и 47, выполненными в демпферном поршне 42 и оснащенными пластинчатыми клапанами 48 и 49 прямого и обратного сообщения между камерами 44 и 45. В крышке 29 корпуса 11 выполнена обособленная газовая полость 60, в которой размещен газогенератор с пиропатроном, снабженным запалом, управляемым с поверхности скважины через каротажный кабель 50, выполняющий одновременно функцию каната для спуска пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента. Газовая полость 60 соединена с круговой полостью 53 каналом 54, выполненным в крышке 29 корпуса 11.

Монтажный инструмент, в пятом варианте (Фиг.6), содержит полый корпус 11 с герметичной крышкой 29. Корпус 11 разделен перегородкой 31, разделяющей полость корпуса 11 на две части. В верхней части полости корпуса 11 выше перегородки концентрично размещен гидравлический цилиндр 51, выполненный с внутренним кольцевым выступом 52 на нижнем торце. Гидравлический цилиндр 51 верхним торцом сопряжен с торцовой выемкой в крышке 29 корпуса 11 и образует с корпусом 11 и перегородкой 31 круговую полость 53, последняя соединена каналом 54, выполненным в крышке 29 корпуса 11, с колонной насосно-компрессорных труб 61, выполняющей одновременно функцию каната для спуска присоединенного пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента. В гидравлический цилиндр 51 с возможностью продольного перемещения, ограниченного кольцевым выступом 52, вставлен рабочий поршень 32, оснащенный манжетой 33 и временно зафиксированный срезными штифтами 37, со штоком 28, последний подвижно расположен в отверстии перегородки 31, оснащенном манжетой 33. В гидравлическом цилиндре 51, между рабочим поршнем 32 и крышкой 29 корпуса 11, образована воздушная камера 62, сообщающаяся со скважинным пространством через второй канал 63, выполненный в крышке 29 корпуса 11 и оснащенный дроссельным клапаном. На конце штока 28 закреплен узел фиксации 27 штока 28 в стволе 1 пакера-пробки посредством срезных штифтов 26, размещенных в кольцевой канавке 35, выполненной на узле фиксации 27, в последнем выполнен канал 36 перетекания скважинной среды из ствола 1 в полость заглушки 15 пакера-пробки при извлечении монтажного инструмента из скважины.

Монтажный инструмент, в шестом варианте (Фиг.7), содержит цилиндрический корпус 11, опирающийся на буферную втулку 10 пакера-пробки. В головке корпуса 11 размещен электропривод 64 ходового винта 65, взаимодействующего с узлом фиксации 27 конца винта 65 в стволе 1 пакера-пробки посредством срезных штифтов 26, размещенных в канавках 66, выполненных вокруг узла 27, в последнем выполнен канал 36 перетекания скважинной среды из ствола 1 в полость заглушки 15 пакера-пробки при извлечении монтажного инструмента из скважины. Электропривод 64 соединен с каротажным кабелем 50, выполняющим одновременно с управлением электроприводом 64 с поверхности скважины функцию каната для спуска пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента.

Пакер-пробка с монтажным инструментом работают следующим образом.

Пакер-пробку в транспортном положении состыковывают с одним из вариантов монтажного инструмента. Для этого со ствола 1 пакера-пробки снимают заглушку 15 и узел фиксации 27 со штоком 28 (варианты 1-5) или с ходовым винтом 65 (вариант 6) монтажного инструмента пропускают через верхнюю часть полости ствола 1 диаметром d₂ в нижнюю ее часть с диаметром d₁, до посадки корпуса 11 монтажного инструмента на меньший диаметр буферной втулки 10 с упором в уступ ее наружной поверхности. Затем узел фиксации 27 соединяют со стволом 1 срезными штифтами 26, устанавливаемыми в отверстиях 25 кольцевого выступа 16 ствола 1 пакера-пробки. Плотность посадки корпуса 11 монтажного инструмента на меньший диаметр буферной втулки 10 с упором в уступ ее ступенчатой наружной поверхности регулируют положением узла фиксации 27 на штоке 28 или на ходовом винте 65 монтажного инструмента. После чего пакер-пробку вместе с монтажным инструментом в сборе на канате 30 (вариант 1), или на каротажном кабеле 50 (варианты 2, 3, 4 и 6), либо на колонне насосно-компрессорных труб 61 (вариант 5) спускают в требуемый интервал скважины. После этого устье скважины герметизируют.

При использовании монтажного инструмента по первому варианту (Фиг.2), при слабом давлении скважинной жидкости в требуемом интервале скважины, внутри скважины из устья создают расчетное избыточное давление, с помощью которого, воздействуя через радиальные каналы 39 на рабочий поршень 32 с усилием P₁, последним разрушаются срезные штифты 37 и приводятся в движение рабочий поршень 32 со штоком 28 и узлом фиксации 27 на конце и поршень 42 демпфера через стержень 40, которые смещаются вверх относительно корпуса 11 монтажного инструмента и с помощью срезных штифтов 26 тянут за собой ствол 1 пакера-пробки относительно неподвижного корпуса 11, последний реактивной силой R₁ оказывает давление вниз на неподвижные буферную втулку 10, муфту 9 и шлипсы 2. Ствол 1 посредством наружного кольцевого выступа 16 смещает вверх заглушку 15, распорную втулку 18, нижние шлипсы 3, а также с помощью срезных штифтов 19 и 20 - конусы 4 и 5 вместе со шпонками 21 и 22 и кольцевое уплотнение 6 в свободном его состоянии. В результате конус 4 сдвигается под шлипсы 2, раздвигает их, которые сцепляются с внутренней стенкой обсадной колонны труб (на фигуре не показано), при этом ствол 1 кольцевыми насечками 14 смещается в пружинистом кольце 13 фиксатора, упирающемся в уступ расточки 12 буферной втулки 10. Поршень 42 демпфера, в свою очередь, давит на амортизирующую жидкость в камере 45, которая под давлением перетекает через дроссельный канал 46 и пластинчатый клапан 48 в воздушную камеру 44 между рабочим поршнем 32 и демпферным поршнем 42 с меньшим давлением, ослабляя тем самым скачкообразное движение рабочего поршня 32 со штоком 28. С достижением определенного давления шлипсов 2 на стенку обсадной колонны труб и превышения суммарного усилия на срез Στ_в срезных штифтов 19, соответственно, последние под действием усилия P₂ подъема штока 28 и силы реакции R₂ корпуса 11 монтажного инструмента срезные штифты 19 разрушаются стволом 1 о конус 4, после этого ствол 1 с заглушкой 15, распорной втулкой 18 и нижними шлипсами 3 продолжает перемещаться вверх, сжимая конусом 5 посредством срезных штифтов 20 кольцевое уплотнение 6 между тарельчатыми упорами 7 и 8 с радиальным расширением до полного разобщения полости скважины. При этом шпонка 21 перемещается в шпоночном пазу 24 ствола 1 на длину сжатия кольцевого уплотнения 6, исключая собой вращение конуса 4 вокруг ствола 1, последний кольцевыми насечками 14 смещается в пружинистом кольце 13 фиксатора, упирающемся в уступ расточки 12 в буферной втулке 10. С достижением определенного давления кольцевого уплотнения 6 на стенку обсадной колонны труб и превышения суммарного усилия на срез Στ_н срезных штифтов 20, соответственно, последние под действием усилия P₃ подъема штока 28 и силы реакции R₃ корпуса 11 монтажного инструмента срезные штифты 20 разрушаются стволом 1 о конус 5, в результате чего шлипсы 3 надвигаются на конус 5, раздвигаются и входят в контакт с внутренней стенкой обсадной колонны труб. С достижением определенного давления шлипсов 3 и кольцевого уплотнения 6 на стенку обсадной колонны труб, подъем штока 28 прекращается, ствол 1 под давлением сжатия кольцевого уплотнения 6 смещается в обратном направлении, тянет кольцевыми насечками 14 пружинистое кольцо 13 с наружным конусом под внутренний конус муфты 10, которым сжимает пружинистое кольцо 13 вокруг кольцевых насечек 14, фиксируя тем самым ствол 1 и положение кольцевого уплотнения 6 в сжатом состоянии между муфтой 10 и наружным кольцевым выступом 16 ствола 1. После этого с дополнительным усилием, прилагаемым к штоку 28, узлом фиксации 27 разрушаются о ствол 1 срезные штифты 26, давление в камерах 44 и 45 выравнивается сообщением по каналу 47 с пластинчатым клапаном 49, монтажный инструмент освобождается от пакера-пробки и канатом 30 за крышку 29 извлекают из скважины. Затем в скважине проводят необходимые технологические операции, после проведения которых пакер-пробка может быть легко разбурен.

Монтажный инструмент по второму варианту (Фиг.3), с пакером-пробкой в сборе спускают в требуемый интервал скважины на каротажном кабеле 50, после чего устье скважины герметизируют. Затем внутри скважины из устья создают расчетное избыточное давление. С поверхности скважины по каротажному кабелю 50 открывают золотниковый клапан 56 и давление передается через каналы 54 в круговую полость 53 между корпусом 11, гидравлическим цилиндром 51 и перегородкой 31, которое воздействует на рабочий поршень 32 с усилием P₁, последним разрушаются срезные штифты 37 и приводится в движение рабочий поршень 32 со штоком 28 и узлом фиксации 27 на конце и поршень 42 демпфера через стержень 40, и далее аналогично описанному выше. После освобождения монтажного инструмента последний извлекают из скважины каротажным кабелем 50 за крышку 29.

Монтажный инструмент по третьему варианту (Фиг.4), с пакером-пробкой в сборе спускают в требуемый интервал скважины на каротажном кабеле 50, после чего устье скважины герметизируют. Затем внутри скважины из устья создают расчетное избыточное давление. С поверхности скважины по каротажному кабелю 50 подается электрический сигнал на разъемы пиропатрона 59, происходит срабатывание запала пиропатрона 59. Под воздействием газов, образовавшихся от срабатывания заряда пиропатрона 59, в обособленной полости 57 возникает давление, которое разрушает мембрану 58, разделяющую обособленную полость 57, и соединяет между собой каналы 54. После разрушения мембраны 58 давление из скважинного пространства передается через каналы 54 в круговую полость 53 между корпусом 11, гидравлическим цилиндром 51 и перегородкой 31, которое воздействует на рабочий поршень 32 с усилием P₁, последним разрушаются срезные штифты 37 и приводится в движение рабочий поршень 32 со штоком 28 и узлом фиксации 27 на конце и поршень 42 демпфера через стержень 40, и далее аналогично описанному выше. После освобождения монтажного инструмента последний извлекают из скважины каротажным кабелем 50 за крышку 29.

Монтажный инструмент по четвертому варианту (Фиг.5), с пакером-пробкой в сборе спускают в требуемый интервал скважины на каротажном кабеле 50, после чего устье скважины герметизируют. С поверхности скважины по команде подается электрический сигнал на разъемы пиропатрона газогенератора, снабженного запалом, размещенным в обособленной газовой полости 60, происходит срабатывание запала пиропатрона и воспламеняется заряд газогенератора, продукты сгорания которого из обособленной газовой полости 60 под давлением поступают по каналу 54 в круговую полость 53 между корпусом 11, гидравлическим цилиндром 51 и перегородкой 31, которое воздействует на рабочий поршень 32, последним разрушаются срезные штифты 37 и приводится в движение рабочий поршень 32 со штоком 28 и узлом фиксации 27 на конце и поршень 42 демпфера через стержень 40, и далее аналогично описанному выше. После освобождения монтажного инструмента последний извлекают из скважины каротажным кабелем 50 за крышку 29.

Монтажный инструмент по пятому варианту (Фиг.6), с пакером-пробкой в сборе спускают в требуемый интервал скважины на колонне насосно-компрессорных труб 61, после чего устье скважины герметизируют. С поверхности скважины по колонне насосно-компрессорных труб 61 подается давление, которое передается через каналы 54 в круговую полость 53 между корпусом 11, гидравлическим цилиндром 51 и перегородкой 31, которое воздействует на рабочий поршень 32 с усилием P₁, последним разрушаются срезные штифты 37 и приводится в движение рабочий поршень 32 со штоком 28 и узлом фиксации 27 на конце относительно корпуса 11. Рабочий поршень 32, в свою очередь, сжимает воздух в камере 62, который под давлением перетекает в скважинное пространство через второй канал 63, оснащенный дроссельным клапаном, ослабляя тем самым скачкообразное движение рабочего поршня 32 со штоком 28. Далее процесс протекает аналогично описанному выше. После освобождения монтажного инструмента последний извлекают из скважины колонной насосно-компрессорных труб 61 за крышку 29.

Монтажный инструмент по шестому варианту (Фиг.7), с пакером-пробкой в сборе спускают в требуемый интервал скважины на каротажном кабеле 50, после чего устье скважины герметизируют. С поверхности скважины по команде подается электрический ток на разъемы электропривода 64, последний вращает ходовой винт 65, последний резьбой взаимодействует с узлом фиксации 27, соединенным с нижней частью полости ствола 1 диаметром d₁ пакера-пробки посредством срезных штифтов 26, размещенных концами в канавках 66, выполненных вокруг узла 27, и с помощью срезных штифтов 26 с усилием P₁ тянет за собой ствол 1 пакера-пробки относительно неподвижного корпуса 11 монтажного инструмента, последний реактивной силой R₁ оказывает давление неподвижным корпусом 11 вниз на неподвижные буферную втулку 10, муфту 9 и шлипсы 2, и далее аналогично описанному выше. После разрушения узлом фиксации 27 о ствол 1 срезных штифтов 26, узел фиксации 27 вращением ходового винта 65 электроприводом 64 смещают вверх в полость ствола диаметром d₂, монтажный инструмент освобождается от пакера-пробки и каротажным кабелем 50 за головку корпуса 11 извлекают из скважины.

Использование в нефтедобывающей промышленности предложенных пакера-пробки и вариантов монтажного инструмента для посадки пакера-пробки в скважине может повысить надежность посадки пакера-пробки в скважинах и улучшить герметизацию межтрубного пространства при проведении ремонтных работ в скважине, что значительно повысит эффективность эксплуатации скважин в соответствии с требованиями Правил охраны недр, утвержденных постановлением Госгортехнадзора РФ №71 от 06 июня 2003 г.

Claims (10)

1. Пакер-пробка, содержащий ствол с кольцевым выступом, установленные на стволе заглушку, соединенную со стволом посредством манжеты, кольцевое уплотнение с верхним и нижним упорами, шлипсы и конусы, взаимодействующие между собой и попарно расположенные с обеих сторон кольцевого уплотнения, фиксатор сжатого кольцевого уплотнения, включающий буферную втулку и размещенное в ее расточке пружинистое кольцо, взаимодействующее с уступом расточки и кольцевыми насечками на наружной поверхности ствола, и устанавливаемый в скважину с помощью монтажного инструмента, включающего в себя цилиндрический корпус, упирающийся в буферную втулку, и шток, отличающийся тем, что оба конуса зафиксированы на стволе срезными штифтами и установлены посредством шпоночных соединений, причем верхняя шпонка соединена с конусом стопорным винтом с возможностью перемещения в шпоночном пазу ствола на длину сжатия кольцевого уплотнения, при этом верхние шлипсы примкнуты к торцу муфты, соединенной с буферной втулкой, сопрягаемой с корпусом монтажного инструмента и подвижно установленной на стволе, причем на торце муфты выполнен внутренний конус, взаимодействующий с наружным конусом, выполненным на пружинистом кольце фиксатора, а нижние шлипсы примкнуты к буртику распорной втулки, последняя большим внутренним диаметром сопряжена с кольцевым выступом, выполненным на нижнем конце ствола и соединенным посредством манжеты с заглушкой, под юбкой которой в кольцевом выступе ствола выполнены отверстия, в которых установлены срезные штифты для соединения ствола с узлом фиксации штока монтажного инструмента, для чего нижняя часть полости ствола выполнена с диаметром, меньшим диаметра верхней ее части.

2. Пакер-пробка по п.1, отличающийся тем, что срезные штифты, установленные в верхнем конусе, выполнены с суммарным усилием к их срезу, меньшим суммарного усилия среза срезных штифтов, установленных в нижнем конусе.

3. Пакер-пробка по п.1, отличающийся тем, что верхний и нижний упоры кольцевого уплотнения выполнены с тарельчатым профилем на торцах соответствующих им конусов.

4. Пакер-пробка по п.1, отличающийся тем, что, по крайней мере, ствол и буферная втулка выполнены из легко разбуриваемых материалов.

5. Монтажный инструмент для посадки пакера-пробки в скважине, содержащий цилиндрический корпус с радиальными каналами, опирающийся нижней частью на буферную втулку пакера-пробки, герметичной крышкой и перегородкой, разделяющей цилиндр корпуса на две части, рабочий поршень со штоком, при этом подпоршневая полость цилиндра сообщается со скважинным пространством через радиальные каналы в стенке корпуса, а также воздушную камеру с атмосферным давлением и камеру, заполненную жидкостью, соединенные между собой каналом, отличающийся тем, что рабочий поршень установлен в верхней части цилиндра корпуса, оснащен манжетой и зафиксирован срезными штифтами, а радиальные каналы в стенке корпуса выполнены выше перегородки, при этом шток поршня подвижно расположен в отверстии перегородки, оснащенном манжетой, и на его конце закреплен узел фиксации штока в стволе пакера-пробки посредством срезных штифтов, размещаемых в кольцевой канавке, выполненной на узле фиксации, в последнем выполнен канал перетекания скважинной среды из ствола в полость заглушки пакера-пробки, а к противоположному торцу рабочего поршня дополнительно присоединен поршень демпфера, оснащенный манжетой и разделяющий надпоршневую полость цилиндра на воздушную камеру, образованную между рабочим и демпферным поршнями, и камеру, заполненную амортизирующей жидкостью, выше демпферного поршня с объемом, меньшим объема воздушной камеры, соединенных между собой дроссельными каналами, выполненными в демпферном поршне и оснащенными пластинчатыми клапанами прямого и обратного сообщения, а крышка корпуса соединена с канатом для спуска присоединенного пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента.

6. Монтажный инструмент для посадки пакера-пробки в скважине, содержащий полый корпус, опирающийся нижней частью на буферную втулку пакера-пробки, с герметичной крышкой и перегородкой, разделяющей корпус на две части, рабочий поршень со штоком, воздушную камеру с атмосферным давлением и камеру, заполненную жидкостью, соединенные между собой каналом, отличающийся тем, что в верхней части полости корпуса выше перегородки концентрично размещен гидравлический цилиндр, выполненный с внутренним кольцевым выступом на нижнем торце, а верхним торцом гидравлический цилиндр сопряжен с торцовой выемкой в крышке корпуса и образует с корпусом и перегородкой круговую полость, при этом в гидравлический цилиндр с возможностью продольного перемещения, ограниченного кольцевым выступом, вставлены рабочий поршень, оснащенный манжетой и зафиксированный срезными штифтами, со штоком, последний подвижно расположен в отверстии перегородки, оснащенном манжетой, на конце штока закреплен узел фиксации штока в стволе пакера-пробки посредством срезных штифтов, размещаемых в кольцевой канавке, выполненной на узле фиксации, в последнем выполнен канал перетекания скважинной среды из ствола в полость заглушки пакера-пробки, а к торцу поршня дополнительно присоединен поршень демпфера, оснащенный манжетой и разделяющий надпоршневую полость гидравлического цилиндра на воздушную камеру между рабочим и демпферным поршнями и камеру, заполненную амортизирующей жидкостью, выше демпферного поршня с объемом, меньшим объема воздушной камеры, соединенных между собой дроссельными каналами, выполненными в демпферном поршне и оснащенными пластинчатыми клапанами прямого и обратного сообщения между камерами, а в крышке корпуса выполнен канал, сообщающий круговую полость со скважинным пространством с возможностью перекрытия его клапаном, управляемым электроприводом с поверхности скважины через каротажный кабель, выполняющий одновременно функцию каната для спуска присоединенного пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента.

7. Монтажный инструмент для посадки пакера-пробки в скважине, содержащий цилиндрический корпус, опирающийся нижней частью на буферную втулку пакера-пробки, с герметичной крышкой и перегородкой, разделяющей корпус на две части, рабочий поршень со штоком, воздушную камеру с атмосферным давлением и камеру, заполненную жидкостью, соединенные между собой каналом, отличающийся тем, что в верхней части полости корпуса выше перегородки концентрично размещен гидравлический цилиндр, выполненный с внутренним кольцевым выступом на нижнем торце, а верхним торцом гидравлический цилиндр сопряжен с торцовой выемкой в крышке корпуса и образет с корпусом и перегородкой круговую полость, при этом в гидравлический цилиндр с возможностью продольного перемещения, ограниченного кольцевым выступом, вставлены рабочий поршень, оснащенный манжетой и зафиксированный срезными штифтами, со штоком, последний подвижно расположен в отверстии перегородки, оснащенном манжетой, на конце штока закреплен узел фиксации штока в стволе пакера-пробки посредством срезных штифтов, размещаемых в кольцевой канавке, выполненной на узле фиксации, в последнем выполнен канал перетекания скважинной среды из ствола в полость заглушки пакера-пробки, а к торцу поршня дополнительно присоединен поршень демпфера, оснащенный манжетой и разделяющий надпоршневую полость гидравлического цилиндра на воздушную камеру между рабочим и демпферным поршнями и камеру, заполненную амортизирующей жидкостью, выше демпферного поршня с объемом, меньшим объема воздушной камеры, соединенных между собой дроссельными каналами, выполненными в демпферном поршне и оснащенными пластинчатыми клапанами прямого и обратного сообщения, а в крышке корпуса выполнены каналы, сообщающие круговую полость корпуса со скважинным пространством через обособленную полость, разделяющую каналы разрушаемой мембраной, над которой в полости крышки размещен пиропатрон, снабженный запалом, управляемым с поверхности скважины через каротажный кабель, выполняющий одновременно функцию каната для спуска присоединенного пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента.

8. Монтажный инструмент для посадки пакера-пробки в скважине, содержащий цилиндрический корпус, опирающийся нижней частью на буферную втулку пакера-пробки, с герметичной крышкой и перегородкой, разделяющей корпус на две части, рабочий поршень со штоком, воздушную камеру с атмосферным давлением и камеру, заполненную жидкостью, соединенные между собой каналом, отличающийся тем, что в верхней части полости корпуса выше перегородки концентрично размещен гидравлический цилиндр, выполненный с внутренним кольцевым выступом на нижнем торце, а верхним торцом гидравлический цилиндр сопряжен с торцовой выемкой в крышке корпуса и образует с корпусом и перегородкой кольцевую полость, при этом в гидравлический цилиндр с возможностью продольного перемещения, ограниченного кольцевым выступом, вставлены рабочий поршень, оснащенный манжетой и зафиксированный срезными штифтами, со штоком, последний подвижно расположен в отверстии перегородки, оснащенном манжетой, на конце штока закреплен узел фиксации штока в стволе пакера-пробки посредством срезных штифтов, размещаемых в кольцевой канавке, выполненной на узле фиксации, в последнем выполнен канал перетекания скважинной среды из ствола в полость заглушки пакера-пробки, а к торцу поршня дополнительно присоединен поршень демпфера, оснащенный манжетой и разделяющий надпоршневую полость гидравлического цилиндра на воздушную камеру между рабочим и демпферным поршнями и камеру, заполненную амортизирующей жидкостью, выше демпферного поршня, соединенные дроссельными каналами, выполненными в демпферном поршне и оснащенными пластинчатыми клапанами прямого и обратного сообщения, а в крышке корпуса выполнена обособленная газовая полость, сообщающаяся с круговой полостью через канал, выполненный в крышке корпуса, в которой размещен газогенератор с пиропатроном, снабженным запалом, управляемым с поверхности скважины через каротажный кабель, выполняющий одновременно функцию каната для спуска присоединенного пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента.

9. Монтажный инструмент для посадки пакера-пробки в скважине, содержащий цилиндрический корпус, опирающийся нижней частью на буферную втулку пакера-пробки, с герметичной крышкой и перегородкой, разделяющей корпус на две части, рабочий поршень со штоком и воздушную камеру с атмосферным давлением, отличающийся тем, что в верхней части полости корпуса выше перегородки концентрично размещен гидравлический цилиндр, выполненный с внутренним кольцевым выступом на нижнем торце, а верхним торцом гидравлический цилиндр сопряжен с торцовой выемкой в крышке корпуса и образует с корпусом и перегородкой круговую полость, сообщающуюся через канал, выполненный в крышке корпуса, с колонной насосно-компрессорных труб, выполняющей одновременно функцию каната для спуска присоединенного пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента, при этом в гидравлический цилиндр с возможностью продольного перемещения, ограниченного внутренним кольцевым выступом, вставлен рабочий поршень, оснащенный манжетой и зафиксированный срезными штифтами, образующий между рабочим поршнем и крышкой корпуса воздушную камеру, сообщающуюся со скважинным пространством через второй канал, выполненный в крышке корпуса и оснащенный дроссельным клапаном, а шток поршня подвижно расположен в отверстии перегородки, оснащенном манжетой, и на конце штока закреплен узел фиксации штока в стволе пакера-пробки посредством срезных штифтов, размещаемых в кольцевой канавке, выполненной на узле фиксации, в последнем выполнен канал перетекания скважинной среды из ствола в полость заглушки пакера-пробки.

10. Монтажный инструмент для посадки пакера-пробки, содержащий цилиндрический корпус, опирающийся нижней частью на буферную втулку пакера-пробки, с герметичной крышкой, отличающийся тем, что в крышке корпуса размещен электропривод ходового винта, взаимодействующего с узлом фиксации конца винта в стволе пакера-пробки посредством срезных штифтов, размещаемых в кольцевой канавке, выполненной на узле фиксации, в последнем выполнен канал перетекания скважинной среды из ствола в полость заглушки пакера-пробки, при этом электропривод соединен с каротажным кабелем, выполняющим одновременно с управлением электроприводом с поверхности скважины функцию каната для спуска присоединенного пакера-пробки в скважину и извлечения из нее монтажного инструмента.

Images