RU60606U1 - Опрессовочный пакер - Google Patents

Abstract

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в нефтяных и газовых скважинах для многократной поинтервальной опрессовки обсадных колонн.

Опрессовочный пакер состоит из корпуса со сквозными продольными пазами и двумя рядами радиальных отверстий: верхним и нижним, узла герметизации с уплотнительным элементом, выполненным в виде самоуплотняющейся манжеты, пропускающей снизу вверх и закрепленной между нижней и верхней втулками, которые жестко зафиксированы на наружной поверхности корпуса.

Золотник перепускного устройства, размещен внутри корпуса и выполнен в виде стержня, а напротив сквозных продольных пазов на наружной поверхности корпуса установлена полая втулка. Золотник и полая втулка соединены между собой посредством пальца, размещенного в сквозных продольных пазах корпуса. Полая втулка подпружинена вверх посредством пружины относительно упора, выполненного в виде кольцевой выборки на наружной поверхности корпуса выше его нижнего ряда радиальных отверстий.

В транспортном положении золотник перекрывает верхний ряд радиальных отверстий корпуса, а нижний ряд радиальных отверстий корпуса сообщается с внутренней полостью корпуса под золотником.

В рабочем положении золотник и полая втулка, соединенные между собой посредством пальца имеют возможность осевого перемещения вниз, ограниченного сквозным продольным пазам корпуса с герметичным перекрытием золотником нижнего ряда радиальных отверстий корпуса.

На верхнем конце корпуса установлен жесткий центратор-муфта, а на нижнем конце корпуса закреплен пружинный центратор.

Предлагаемый опрессовочный пакер имеет простую конструкцию и позволяет с достаточной эффективностью спрессовать обсадную колонну в требуемых интервалах скважины, что позволяет сократить время на процесс опрессовки в целом и сэкономить материальные и финансовые средства. 1 ил. на 1 л.

Description

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в нефтяных и газовых скважинах для многократной поинтервальной опрессовки обсадных колонн.

Известен пакер (свидетельство на полезную модель RU №29090 МПК 7 Е 21 В 33/12 опубл. Бюл. №12 от 27.04.2003 г.), 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 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 штока 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);

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

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является опрессовочный пакер (патент RU №2153570 МПК 7 Е 21 В 33/12 опубл. Бюл. №21 от 27.07.2000 г.), включающий корпус, узел герметизации с уплотнительным элементом, нижней втулкой и камерой уплотнения, перепускное устройство и обратный клапан, при этом пакер имеет клапанный узел со срезными элементами, шаровым клапаном и седлом под этот клапан в виде цилиндрической втулки, а корпус имеет кольцевой бурт

ограничения перемещения нижней втулки, кольцевую проточку, ступенчатую кольцевую выточку и радиальные отверстия для установки срезных винтов, при этом перепускное устройство выполнено в виде золотника с внутренней ступенчатой выточкой, соответствующей ступенчатой кольцевой выточке корпуса, пружиной и регулировочной гайкой, устанавливающей усилие пружины и длину хода золотника, а камера уплотнения образована уплотнительным и кольцевой проточкой корпуса.

Недостатками данного пакера являются:

- сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей, и как следствие сложность сборки;

- возможна не герметичная посадка клапана в узле обратного клапана в процессе опрессовки, особенно в случае сильного загрязнения клапана скважинной жидкостью, что снижает эффективность работы пакера в целом;

Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции пакера и повышение эффективности его работы.

Указанная техническая задача решается предлагаемым опрессовочным пакером, включающим корпус, узел герметизации с уплотнительным элементом, закрепленным между нижней и верхней втулками, перепускное устройство, состоящее из золотника и пружины.

Новым является то, что корпус снабжен верхним и нижним рядами радиальных отверстий, причем нижняя и верхняя втулки закреплены на корпусе жестко, а уплотнительный элемент узла герметизации выполнен в виде самоуплотняющейся манжеты, пропускающей снизу вверх, при этом золотник перепускного устройства, размещенный внутри корпуса выполнен в виде стержня, причем корпус между нижним и верхним рядами радиальных отверстий снабжен сквозными продольными пазами, напротив которых на наружной поверхности корпуса установлена полая втулка, подпружиненная снизу вверх относительно упора, выполненного в виде кольцевой выборки на наружной поверхности корпуса выше нижнего ряда радиальных отверстий, при этом золотник и полая втулка соединены между собой пальцем, размещенным в сквозных продольных пазах корпуса, причем в транспортном положении золотник перекрывает средний ряд радиальных отверстий корпуса, при этом нижний ряд радиальных отверстий корпуса сообщается с внутренней полостью корпуса под золотником, а в рабочем положении золотник имеет возможность ограниченного сквозным продольным пазам корпуса осевого перемещения вниз с герметичным перекрытием нижнего ряда радиальных отверстий корпуса, при этом на верхнем конце

корпуса установлен жесткий центратор-муфта, а на нижнем конце корпуса закреплен пружинный центратор.

На фигуре изображен предлагаемый опрессовочный пакер в продольном разрезе.

Опрессовочный пакер состоит из корпуса 1 со сквозными продольными пазами 2 и двумя рядами радиальных отверстий: верхним 3 и нижним 4, узла герметизации 5 с уплотнительным элементом, выполненным в виде самоуплотняющейся манжеты 6, пропускающей снизу вверх и закрепленной между нижней 7 и верхней 8 втулками, которые жестко зафиксированы на наружной поверхности корпуса 1.

Золотник 9 перепускного устройства, размещен внутри корпуса 1 и выполнен в виде стержня, а напротив сквозных продольных пазов 2 на наружной поверхности корпуса 1 установлена полая втулка 10.

Золотник 9 и полая втулка 10 соединены между собой посредством пальца 11, размещенного в сквозных продольных пазах 2 корпуса 1. Полая втулка 10 подпружинена вверх посредством пружины 12 относительно упора 13, выполненного в виде кольцевой выборки на наружной поверхности корпуса 1 выше его нижнего ряда радиальных отверстий 4.

В транспортном положении золотник 9 перекрывает верхний ряд радиальных отверстий 3 корпуса 1, а нижний ряд радиальных отверстий 4 корпуса 1 сообщается с внутренней полостью 14 корпуса 1 под золотником 9.

В рабочем положении золотник 9 и полая втулка 10, соединенные между собой посредством пальца 11 имеют возможность осевого перемещения вниз, ограниченного сквозным продольным пазам 2 корпуса 1 с герметичным перекрытием золотником 9 нижнего ряда радиальных отверстий 5 корпуса 1.

На верхнем конце корпуса 1 установлен жесткий центратор-муфта 15, а на нижнем конце корпуса 1 закреплен пружинный центратор 16.

Несанкционированные перетоки жидкости на сопряженных поверхностях исключаются уплотнительным элементом 17.

Опрессовочный пакер работает следующим образом.

Пакер в сборе (см. фигуру) посредством жесткого центратора-муфты 15 соединяют с колонной труб 18 (например, колонной насосно-компрессорных труб) и спускают в заданный интервал опрессовки обсадной колонны 19, при этом самоуплотняющаяся манжета 6 узла герметизации 5 находится постоянно во взаимодействии с внутренними стенками обсадной колонны 19, при этом пружинный центратор 16 снизу, а центратор-муфта 15 сверху центрируют пакер в обсадной колонне 19 в процессе его спуска и при проведении опрессовочных работ.

В процессе спуска пакера, находящаяся в скважине жидкость перетекает снизу вверх через внутреннюю полость 14 корпуса 1 под золотником 9 сквозь нижний ряд радиальных отверстий 4 корпуса 1 в межколонное пространство 20 между колонной труб 18 и обсадной колонной 19. По достижению заданного интервала опрессовки обсадной колонны 19 заполняют технологической жидкостью колонну труб 18.

Герметизируют устье скважины и с помощью насосного агрегата (на фигуре не показано) нагнетают технологическую жидкость в колонну труб 18, создавая в ней избыточное давление, под действием которого золотник 19, герметично расположенный внутри корпуса 1 совместно с полой втулкой 10, с которой он соединен с помощью пальца 11, установленного в сквозные продольные пазы 2 корпуса 1 начинает перемещаться вниз, при этом втулка 10, воздействует своим нижним торцом на упертую снизу в упор 13 корпуса 1 пружину 12 и сжимает ее.

Давление в колонне труб 18 продолжают поднимать, при этом золотник 9 совместно с пальцем 11 и втулкой 10 продолжают двигаться вниз, при этом сначала герметично посредством уплотнительного элемента 17 перекрывается нижний ряд радиальных отверстий 4, отсекая межколонное пространство 20 от внутренней полости 14 корпуса 1 ниже золотника 9.

Затем по мере перемещения золотника 9 вниз открывается верхний ряд радиальных отверстий 4 корпуса 1, при этом палец 11 упирается в нижний торец сквозных продольных пазов 2 корпуса 1, при этом сжатие пружины 12 прекращается.

Создается гидравлическую связь между внутренним пространством колонны труб 18 и межколонным пространством 20 посредством среднего ряда радиальных отверстий 4 корпуса 1. В результате межколонное пространство 20 полностью (до устья на фиг. не показано) заполняется технологической жидкостью после чего давление во внутреннем пространстве колонны труб 18 и межколонном пространстве 20 выравнивается. Далее без продолжают нагнетать технологическую жидкость в колонну труб 18 и поднимают давление до намеченного давлением опрессовки (например 15, 0 МПа), при этом создаваемое давление будет дожимать самоуплотняющуюся манжету 6 узла герметизации 5 к внутренней стенке обсадной колонны 19.

Выдерживают заданное время давление опрессовки, после чего с устья скважины путем открытия запорной арматуры (на фигуре не показано) сбрасывают давление в колонне труб 18 и в межколонном пространстве 19.

Полая втулка 10, жесткосоединенная с золотником 9 посредством пальца 11 расположенного в сквозных продольных пазах 2 корпуса 1 под действием возвратной силы пружины 12, которая больше усилия создаваемого столбом технологической

жидкости в колонне труб 18 сверху на золотник 9 возвращается в транспортное положение (см. фигуру). Возвратная сила пружины 12 подбирается заранее исходя из расчетной высоты столба технологической жидкости.

При необходимости проведения опрессовки обсадной колонны 19 в другом интервале скважины колонну труб 18 вместе с пакером спускают или поднимают на необходимую глубину и операцию повторяют.

По окончанию опрессовочных работ колонну труб 18 вместе с пакером извлекают из обсадной колонны 19.

Предлагаемый опрессовочный пакер имеет простую конструкцию и позволяет с достаточной эффективностью спрессовать обсадную колонну в требуемых интервалах скважины, что позволяет сократить время на процесс опрессовки в целом и сэкономить материальные и финансовые средства.

Claims (1)

1. Опрессовочный пакер, включающий корпус, узел герметизации с уплотнительным элементом, закрепленным между нижней и верхней втулками, перепускное устройство, состоящее из золотника и пружины, отличающийся тем, что корпус снабжен верхним и нижним рядами радиальных отверстий, причем нижняя и верхняя втулки закреплены на корпусе жестко, а уплотнительный элемент узла герметизации выполнен в виде самоуплотняющейся манжеты, пропускающей снизу вверх, при этом золотник перепускного устройства, размещенный внутри корпуса выполнен в виде стержня, причем корпус между нижним и верхним рядами радиальных отверстий снабжен сквозными продольными пазами, напротив которых на наружной поверхности корпуса установлена полая втулка, подпружиненная снизу вверх относительно упора, выполненного в виде кольцевой выборки на наружной поверхности корпуса выше нижнего ряда радиальных отверстий, при этом золотник и полая втулка соединены между собой пальцем, размещенным в сквозных продольных пазах корпуса, причем в транспортном положении золотник перекрывает средний ряд радиальных отверстий корпуса, при этом нижний ряд радиальных отверстий корпуса сообщается с внутренней полостью корпуса под золотником, а в рабочем положении золотник имеет возможность ограниченного сквозным продольным пазам корпуса осевого перемещения вниз с герметичным перекрытием нижнего ряда радиальных отверстий корпуса, при этом на верхнем конце корпуса установлен жесткий центратор-муфта, а на нижнем конце корпуса закреплен пружинный центратор.