RU37139U1 - Пакер - Google Patents

Description

Объект-устройство

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в нефтяных и газовых скважинах для поинтервальной опрессовки их стволов.

Известен «Пакер (а.с. №1686128, МКИ Е 21 В 33/11, 1991), содержащий ствол с кольцевым фигурным пазом на наружной поверхности, жестко связанную со сгволом опору, нажимной уплотнительный элемент и конус, обойму и установленные в ней шлипсы, подпружиненные относительно обоймы в радиальном направлении.

Недостатком устройства является его ненадежность в работе ввиду того, что при распакеровке посредством осевого перемещения производится проворот вокруг своей оси обоймы со шлипсами, а так как после длительного нахождения пакера в рабочем положении шлипсы всегда заклинивают, при провороте происходит их срыв. При этом пакер заклинивает в колонне, создается аварийная ситуация.

Известен так же «Пакер (Патент RU №2139408, МПК Е 21 В 33/12, 1999), включающий ствол с фигурным пазом на наружной поверхности с равномерно расположенными чередующимися продольными короткими и длинными участками, жестко связанную со стволом опору, расположенный под ней нажимной уплотнительный элемент и конус, установленную на стволе с возможностью осевого перемещения обойму и соединенное с ней кольцо, направляющий щтифт, размещенный в фигурном пазу и соединенный с кольцом, установленные в обойме по ее окружности шлипсы, подпружиненные в радиальном направлении.

Недостатками пакера являются:

необходимость создания большой нагрузки на уплотнительный элемент, что невозможно будет сделать при небольших глубинах;

- низкая надежность герметизации, обусловленная тем, что при воздействии давления снизу на уплотнительный элемент возможен изгиб НКТ и страгивание уплотнительного элемента и, тем самым, потеря герметизации. -

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является «Пакер, (Св. на ПМ RU №29090 МПК Е 21 В 33/12 опубл. Бюл. №12 от 27.04.2003). включающий ствол с фигурным пазом на наружной поверхности с равномерно расположенными чередующимися продольными короткими и длинными участками, жестко связанную со стволом опору, расположенный под ней нажимной уплотнительный элемент и конус, установленную на стволе с возможностью осевого перемещения обойму и соединенное с ней

2003135061

JJiMii м.. -vj ,. , .

о о j { 3

МПК7Е21 В 33/12 Пакер

: ; V... . ,-

кольцо, направляющий штифт, размещенный в фигурном пазе и соединенный с кольцом, установленные в обойме по ее окружности шлипсы, подпружиненные в радиальном направлении, при этом он снабжен самоуплотняющейся манжетой, установленной на стволе выше опоры и жестко соединенным с ним наконечником, через который пропущен шток, выполненный с кольцевым уступом внизу, взаимодействующим с наконечником, и радиальными отверстиями, расположенными выше наконечника, причем шток соединен с грузом, имеющим камеру в нижней части, сообщенную с колонным пространством скважины посредством радиальных отверстий и с внутренним пространством щтока посредством осевого канала, перекрытого обратным клапаном; в качестве средства для подъема и спуска используют канат.

Недостатками данного пакера являются:

возможность спуска только на канате что снижает область применения (например: на небольших глубинах выигрыш во времени незначителен, причем требуется использования специального оборудования для спуска на канате);

фигурный паз с чередующимися короткими и длинными пазами по всей наружной поверхности ствола с точными координатными размерами сложен в изготовлении;

самоуплотняющаяся манжета для качественной работы при спуске контактирует с эксплуатационной колонной, что при спуске на большие (более 900 м) глубины вызывает ее истирание.

Технической задачей предложения является расширение универсальной, простой в изготовлении и обеспечивающей надежную герметизацию конструкции пакера, за счет возможности спуска, как на канате, так и на колонне труб, а также отсутствием контакта самоуплотняющей манжеты с эксплуатационной колонной при спуске пакера.

Указанная техническая задача решается предлагаемым пакером, включающим ствол с фигурным пазом на наружной поверхности с чередующимися продольным коротким и длинным участками, жестко связанную со стволом опору, расположенный под ней нажимной уплотнительный элемент и конус, установленную на стволе с возможностью осевого перемещения обойму с направляющим штифтом, который размешен в фигурном пазе, установленные в обойме по ее окружности шлипсы, подпружиненные в радиальном направлении, самоуплотняющаяся манжета, установленная на стволе выще опоры, наконечник и шток, жестко соединенный с грузом и имеющий камеру в нижней части, сообщенную с колонным пространством скважины посредством радиальных отверстий и внутренним пространством осевого канала, перекрытого обратным клапаном.

Новым является то, что ствол выполнен с внутренним кольцевым уступом вверху, относительно которого с возможностью осевого перемещения установлен шток, при этом на наружной поверхности штока выполнена цилиндрическая выборка, ограничивающая осевое перемещения штока, причем шток в верхней части жестко соединен с наконечником, под которым расположена верхняя часть самоуплотняющейся манжеты, при этом наружный диаметр наконечника меньше наружного диаметра опоры, а в транспортном положении наружный диаметр опоры больше наружного диаметра самоуплотняющейся манжеты в месте их крепления, причем фигурный паз выполнен замкнутым с одной стороны наружной поверхности ствола.

На фиг. 1 изображен предлагаемый пакер в продольном разрезе.

На фиг. 2 - развертка формы фигурного паза ствола пакера.

Пакер содержит ствол 1 (см. Фиг. 1) с фигурным пазом 2 на наружной поверхности с чередующимися продольным коротким и длинным участками, жестко связанную со стволом 1 опору 3, расположенный под ней нажимной уплотнительный элемент 4 и конус 5. Вверху ствол 1 выполнен с внутренним кольцевым уступом 6, относительно которого с возможностью осевого перемещения установлен шток 7, имеющий нарулсную цилиндрическую выборку 8, которая ограничивает его осевое перемещение. На стволе 1 установлена с возможностью осевого перемещения обойма 9. Направляющий штифт 10 обоймы 9 размещен в фигурном пазе 2. В обойме 9 по ее окружности установлены шлипсы 11, подпружиненные в радиальном направлении. Самоуплотняющаяся манжета 12 установлена на стволе 1. Снизу самоуплотняющаяся манжеты 12 жестко закреплена под опорой 3, а сверху она жестко закреплена под наконечником 13, который жестко соединен к верхней части штока 7. Наконечник 13 имеет наружный диаметр 14. Сверху шток 7 соединен с грузом 15, имеющим камеру 16 в нижней части, сообщенную с внутренним пространством 17 штока 7 посредством осевого канала 18, перекрытого обратным клапаном 19. Камера 15 сообщена радиальными отверстиями 20 с колонным пространством скважины. Фигурный паз 2 (см. Фиг. 2) выполнен замкнутым с одной стороны наружной поверхности ствола 1, то есть не замкнутым по окружности наружной поверхности ствола 1.

Накер работает следующим образом:

Устройство в транспортном положении (см. Фиг. 1) на канате или колонне труб (на Фиг. не показаны) спускают в обсадную колонну (на Фиг. не показана) на необходимую глубину. При этом направляющий штифт 10 размещен на коротком продольном участке фигурного паза 2 (см. Фиг. 2), причем наружный диаметр 21 опоры 3 (см.Фиг.2) в таком положении больше наружного диамет ра 22 самоуплотняющейся манжеты 12 в месте их крепления, в результате, она не контактирует со стенками обсадной колонны и не истирается. Камера 16 груза 15 заполняется через внутреннее пространство 17 штока 7, осевой канал 18 и обратный клапан 19.

После чего пакер приподнимают примерно на 1 метр и вновь опускают, в результате направляющий штифт 10 перемеш,ается в длинный участок фигурного паза 2 (см.Фиг.2), так как подпружиненные шлипсы 11 (см. Фиг. 1) контактируют со стенками скважины, зафиксировав относительно нее обойму 9 с направляющим штифтом 10. В результате все детали пакера за исключением деталей 9, 10 и 11 перемещаются относительно них вниз. При этом конус 5 входит в шлипсы 11, дожимая их зубчатую часть к стенкам обсадной колонны. Груз 15 (в качестве груза могут быть использованы 2-3 трубы НКТ при спуске на канате или колонна труб, на которой спускают пакер) со штоком 7 и жестко соединенным с ним наконечником 13 переместяся вниз относительно ствола 1 и верхним торпом наружной цилиндрической выборки 8 штока 7 упрутся во внутренний кольцевой уступ 6 ствола 1 и остановятся, в результате самоуплотняющаяся манжета 12 сожмется, перекрывая внутреннее пространство 23 (см.Фиг.З) обсадной колонны .

Затем устье скважины герметизируют и внутри обсадной колонны поднимают давление, под действием которого самоуплотняющаяся манжета 12 будет толкать опору 3, а через нее ствол 1 и уплотнительный элемент 4 с конусом 5. При этом конус 5 будет дополнительно прижимать зубчатую часть шлипсов 11 к стенкам обсадной колонны, усиливая фиксацию пакера, а нажимной уплотнительный элемент 4 сожмется и надежно перекроет внутреннее пространство 23 обсадной колонны.

Установив степень герметичности скважины, давление сбрасывают и пакер поднимают на высоту примерно 1 м. При этом груз 15 со штоком 7 и жестко соединенным с ним наконечником 13 поднимаются вверх. Шток 7 нижним торцом наружной цилиндрической выборки 8 упрется во внутренний кольцевой уступ 6 ствола 1 воздействуя на него, в результате ствол 1, также приподнимается вверх. После чего пакер вновь опускают, при таких действиях направляющий штифт 10 перемещается из длинного продольного участка фигурного паза 2 (см. Фиг. 2) в короткий, переводя пакер из рабочего положения в транспортное (см. Фиг. 1). Далее пакер может быть перемещен в другой интервал скважины.

Предлагаемый пакер позволяет расширить область применения за счет возможности спуска как на канате, так и на колонне труб, обеспечить надежную герметизацию внутреннего пространства обсадной колонны, за счет отсутствия контакта самоуплотняющейся манжеты с эксплуатационной колонной при спуске пакера, упростить изготовление, за счет упрощения изготовления продольных пазов.

Claims (1)

1. Пакер, включающий ствол с фигурным пазом на наружной поверхности с чередующимися продольным коротким и длинным участками, жестко связанную со стволом опору, расположенный под ней нажимной уплотнительный элемент и конус, установленную на стволе с возможностью осевого перемещения обойму с направляющим штифтом, который размещен в фигурном пазе, установленные в обойме по ее окружности шлипсы, подпружиненные в радиальном направлении, самоуплотняющаяся манжета, установленная на стволе выше опоры, наконечник и шток, жестко соединенный с грузом и имеющий камеру в нижней части, сообщенную с колонным пространством скважины посредством радиальных отверстий и внутренним пространством осевого канала, перекрытого обратным клапаном, отличающийся тем, что ствол выполнен с внутренним кольцевым уступом вверху, относительно которого с возможностью осевого перемещения установлен шток, при этом на наружной поверхности штока выполнена цилиндрическая выборка, ограничивающая осевое перемещение штока, причем шток в верхней части жестко соединен с наконечником, под которым расположена верхняя часть самоуплотняющейся манжеты, при этом наружный диаметр наконечника меньше наружного диаметра опоры, а в транспортном положении наружный диаметр опоры больше наружного диаметра самоуплотняющейся манжеты в месте их крепления, причем фигурный паз выполнен замкнутым с одной стороны наружной поверхности ствола.