RU63424U1 - Пакер - Google Patents

Abstract

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для временного перекрытия ствола скважины при проведении ремонтных работ в скважинах. Пакер состоит из ствола со ступенчатой внутренней цилиндрической выборкой, при этом на наружной поверхности ствола установлены уплотнительный элемент с верхним упором. Выше последнего находится фиксатор положения уплотнительного элемента, выполненный в виде упорной втулки и фиксирующего кольца с насечками, при этом упорная втулка жестко закреплена на верхнем конце верхнего упора, а фиксирующее кольцо установлено между верхним упором и упорной втулкой. Взаимодействующие между собой торцевые поверхности фиксирующего кольца и верхнего упора снабжены взаимообращенными конусными поверхностями. На стволе напротив упора выполнены кольцевые насечки фиксатора положения уплотнительного элемента противоположного направления насечкам фиксирующего кольца. Ниже уплотнительного элемента на стволе расположен конус со шлипсами и нижним упором. Шлипсы с конусом связаны соединением «ласточкин хвост», а с торцами нижнего упора - Т-образным соединением. Съемный узел выполнен в виде заглушенного сверху полого патрубка и оснащен наружной цилиндрической выборкой в верхней части и наружным кольцевым выступом в средней части. В нижней ступени ступенчатой внутренней цилиндрической выборки ствола наружным кольцевым выступом размещен съемный узел, подпружиненный сверху от ствола посредством пружины и имеющий возможность ограниченного осевого перемещения на длину - L при извлечении пакера. В нижней части ствола расположены радиальные отверстия, в которых установлены фиксирующие шарики, взаимодействующие с одной стороны со съемным узлом, а с другой стороны - с боковой стенкой заглушки, жестко соединенной с нижним упором. Срезным элементом ствол соединен с конусом. На верхний упор сверху опирается корпус посадочного инструмента, а шток посадочного инструмента установлен внутри съемного узла и соединен с заглушкой разрывным элементом. Предлагаемый пакер обладает надежной конструкцией, гарантирующей герметичную посадку пакера, поскольку сначала происходит герметизация уплотнительного элемента в

скважине, после чего происходит фиксация пакера на внутренних стенках скважины и досжатие уплотнительного элемента, кроме того, снабжение деталей фиксатора положения уплотнительного элемента взаимообращенными коническими поверхностями позволяет гарантированно фиксировать уплотнительный элемент в сжатом состоянии, что позволяет выдерживать значительные нагрузки, воспринимаемые пакером, при этом, при извлечении пакера используется серийно выпускаемый ловильный инструмент, что позволяет избежать дополнительных затрат на его извлечение. 2 илл. на 1 л.

Description

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для временного перекрытия ствола скважины при проведении изоляционных работ при капитальном ремонте скважин, исследовании пластов, эксплуатации или закачке в них жидкости.

Известен пакер (патент РФ №2137901, МПК 7 Е21В 33/12, опубл. в бюл. №26 от 20.09.1999 г.), содержащий полый ствол с заглушкой и упором, установочный фиксатор, приводной корпус и шток установочного гидроцилиндра, размещенные на стволе конус со шлипсами, уплотнительный элемент и фиксатор положения уплотнительного элемента с удерживающими губками

Недостатком пакера является сложность конструкции, обусловленная наличием сложных деталей, таких как конус, фиксатор положения уплотнительного элемента с удерживающими губками, конические вкладыши, которые требуют высокой точности при изготовлении и значительно усложняют сборку, что возможно выполнить только в специализированных мастерских. Невыполнение жестких требований при изготовлении и сборке снижает надежность работы пакера.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пакер (патент RU №2170808, МПК 7 Е21В 33/12, опубл. в бюл. №20 от 20.07.2001 г.), включающий ствол с заглушкой и упорами, уплотнительный элемент, фиксатор положения уплотнительного элемента, основной конус, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», съемный узел, фиксирующие шарики, установленные в отверстиях ствола и взаимодействующие со съемным узлом, корпус и шток посадочного инструмента и срезные элементы.

Недостатками пакера являются:

- во-первых, в процессе посадки пакера сначала фиксируются шлипсы на внутренних стенках скважины, а лишь после этого происходит сжатие уплотнительного элемента, то есть герметизация пакера в скважине, при этом возможна негерметичная посадка пакера, связанная с тем, что когда втулка своим кольцевым выступом упрется в

нижний торец конуса, сжатие уплотнительного элемента, то есть его радиальное расширение наружу, прекратится. В результате уплотнительный элемент не достаточно герметично прижмется к внутренним стенкам скважины, особенно это касается старых скважин с изношенной толщиной стенки, что приводит к негерметичной посадке пакера.

- во-вторых, для срыва пакера нужен специальный ловильный инструмент;

- в-третьих, фиксатор уплотнительного элемента выполнен в виде пружинной шайбы, которая может соскочить с кольцевой насечки втулки при больших нагрузках, поскольку конструкция фиксатора положения уплотнительного элемента, а именно пружинное кольцо, не имеет возможности принудительного радиального прижатия внутрь в кольцевых насечках, что снижает надежность работы пакера.

Задачей полезной модели является создание надежной конструкции пакера гарантирующей герметичную посадку и фиксацию пакера в скважине вне зависимости от воспринимаемых им нагрузок, а также позволяющей использовать серийно выпускаемый ловильный инструмент.

Указанная задача решается предлагаемым пакером, включающим ствол с заглушкой, верхний и нижний упоры, уплотнительный элемент, фиксатор положения уплотнительного элемента с кольцевой насечкой, конус, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», съемный узел, фиксирующие шарики, установленные в отверстиях ствола и взаимодействующие со съемным узлом, корпус и шток посадочного инструмента и срезные элементы.

Новым является то, что уплотнительный элемент расположен выше шлипсов, а фиксатор положения уплотнительного элемента выполнен в виде упорной втулки и фиксирующего кольца с насечками, причем упорная втулка жестко закреплена на верхнем конце верхнего упора, а фиксирующее кольцо установлено между верхним упором и упорной втулкой, при этом взаимодействующие между собой торцевые поверхности фиксирующего кольца и верхнего упора снабжены взаимообращенными конусными поверхностями, причем кольцевая насечка фиксатора положения уплотнительного элемента выполнена на стволе противоположного направления насечкам фиксирующего кольца, при этом съемный узел выполнен в виде полого патрубка и оснащен наружной цилиндрической выборкой в верхней части и наружным кольцевым выступом в средней части, при этом ствол снабжен ступенчатой внутренней цилиндрической выборкой, в

нижней ступени которой наружным кольцевым выступом размещен съемный узел, подпружиненный сверху от ствола и имеющий возможность ограниченного осевого перемещения относительно ствола при извлечении пакера, при этом ствол с конусом соединен срезными элементами, а шток посадочного инструмента установлен внутри съемного узла и соединен с заглушкой разрывным элементом.

На фиг.1 изображен предлагаемый пакер в продольном разрезе.

На фиг.2 - вид I крупным планом.

Пакер состоит из ствола 1 (фиг.1) со ступенчатой внутренней цилиндрической выборкой 2, при этом на наружной поверхности ствола 1 установлен уплотнительный элемент 3 с верхним упором 4. Выше последнего находится фиксатор положения уплотнительного элемента 3, выполненный в виде упорной втулки 5 и фиксирующего кольца 6 с насечками (фиг.2), при этом упорная втулка 5 жестко закреплена на верхнем конце верхнего упора 4, а фиксирующее кольцо 6 установлено между верхним упором 4 и упорной втулкой 5. Взаимодействующие между собой торцевые поверхности фиксирующего кольца 6 и верхнего упора 4 снабжены взаимообращенными конусными поверхностями 7 и 8, соответственно. На стволе 1 напротив упора 4 выполнены кольцевые насечки 9 фиксатора положения уплотнительного элемента 3 противоположного направления насечкам фиксирующего кольца 6. Ниже уплотнительного элемента 3 (см. фиг.1) на стволе 1 расположен конус 10 со шлипсами 11 и нижним упором 12. Шлипсы 11 с конусом 10 связаны соединением «ласточкин хвост», а с торцами нижнего упора 12 - Т-образным соединением.

Съемный узел 13 выполнен в виде полого патрубка и оснащен наружной цилиндрической выборкой 14 в верхней части и наружным кольцевым выступом 15 в средней части. В нижней ступени 16 ступенчатой внутренней цилиндрической выборки 2 ствола 1 наружным кольцевым выступом 15 размещен съемный узел 13, подпружиненный сверху от ствола посредством пружины 17 и имеющий возможность ограниченного осевого перемещения на длину - L при извлечении пакера.

В нижней части ствола 1 расположены радиальные отверстия 18, в которых установлены фиксирующие шарики 19, взаимодействующие с одной стороны со съемным узлом 13, а с другой стороны - с боковой стенкой 20 заглушки 21, жестко соединенной с нижним упором 12. Срезным элементом 22 ствол 1 соединен с конусом 10. Сопрягаемые

детали снабжены уплотнительными кольцами 23. На верхний упор 4 сверху опирается корпус 24 посадочного инструмента, а шток 25 посадочного инструмента установлен внутри съемного узла 13 и соединен с заглушкой 21 разрывным элементом 26.

Работает устройство следующим образом.

Пакер в транспортном положении (фиг.1) опускают в требуемый интервал скважины, после чего приводят в действие посадочный инструмент. При этом корпус 24 посадочного инструмента оказывает давление на верхний упор 4, а шток 25 посадочного инструмента тянет вверх ствол 1 вместе с размещенными на нем конусом 10, шлипсами 11 и нижним упором 12, при этом происходит сжатие уплотнительного элемента 3 и прижатие его к внутренним стенкам скважины (на фиг.1 и 2 не показано).

При расчетной нагрузке происходит разрушение срезных элементов 22, после чего конус 10 наезжает на шлипсы 11 и раздвигает их, последние приходят в соприкосновение с внутренними стенками скважины, происходит фиксация пакера в скважине. При дальнейшей натяжке штока 25 посадочного инструмента осуществляется досжатие уплотнительного элемента 3. Фиксирующее кольцо 6 своими насечками фиксирует в кольцевых насечках 7 ствола 1 положение уплотнительного элемента 3 в окончательном запакерованном состоянии, при этом взаимодействующие между собой торцевые поверхности фиксирующего кольца 6 и верхнего упора 4, снабженные взаимообращенными конусными поверхностями 7 и 8, соответственно прижимают насечки фиксирующего кольца 6 радиально в кольцевые насечки 9 ствола 1, гарантируя надежную фиксацию уплотнительного элемента 3.

По достижении расчетной нагрузки посадки пакера разрывной элемент 26 разрушается, освобождая тем самым посадочный инструмент, который после этого извлекается из скважины, а пакер остается в изолированном интервале скважины, после чего в скважине проводят запланированный объем работ.

Для снятия пакера в скважину спускают ловильный инструмент (на фиг. не показан), например, стандартную наружную труболовку под диаметр 73 мм и производят захват съемного узла 13 под его наружную цилиндрическую выборку 14.

Далее делают натяжку ловильного инструмента, при этом пружина 17, находящаяся в ступенчатой внутренней цилиндрической выборке 2 ствола 1, сжимается, а съемный узел 13 своим наружным кольцевым выступом 15 приподнимается на величину

«L» относительно ствола 1 в пределах нижней ступени 16 ступенчатой внутренней цилиндрической выборки 2 (фиг.1). При этом фиксирующие шарики 19 из радиальных отверстий 18 выпадают во внутрь пакера на заглушку 21, а ствол 1 освобождается от смежных деталей. При дальнейшем подъеме съемного узла 13 вместе со стволом 1 и фиксатором положения уплотнительного элемента сначала снимается нагрузка с уплотнительного элемента 3, и он приходит в исходное положение, после чего конус 10 приподнимается вверх и снимает нагрузку со шлипсов 11. В результате последние сдвигаются к центру, отходя от внутренних стенок скважины, освобождая пакер от фиксации в скважине. После этого съемный узел 13 за счет возвратной силы пружины 17 возвращается в исходное положение Пакер распакерован и его можно поднимать на поверхность.

Предлагаемый пакер обладает надежной конструкцией, гарантирующей герметичную посадку пакера, поскольку сначала происходит герметизация уплотнительного элемента в скважине, после чего происходит фиксация пакера на внутренних стенках скважины и досжатие уплотнительного элемента, кроме того, снабжение деталей фиксатора положения уплотнительного элемента взаимообращенными коническими поверхностями позволяет гарантированно фиксировать уплотнительный элемент в сжатом состоянии, что позволяет выдерживать значительные нагрузки, воспринимаемые пакером, при этом, при извлечении пакера используется серийно выпускаемый ловильный инструмент, что позволяет избежать дополнительных затрат на его извлечение.

Claims (1)

1. Пакер, включающий ствол с заглушкой, верхний и нижний упоры, уплотнительный элемент, фиксатор положения уплотнительного элемента с кольцевой насечкой, конус, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», съемный узел, фиксирующие шарики, установленные в отверстиях ствола и взаимодействующие со съемным узлом, корпус и шток посадочного инструмента и срезные элементы, отличающийся тем, что уплотнительный элемент расположен выше шлипсов, а фиксатор положения уплотнительного элемента выполнен в виде упорной втулки и фиксирующего кольца с насечками, причем упорная втулка жестко закреплена на верхнем конце верхнего упора, а фиксирующее кольцо установлено между верхним упором и упорной втулкой, при этом взаимодействующие между собой торцевые поверхности фиксирующего кольца и верхнего упора снабжены взаимообращенными конусными поверхностями, причем кольцевая насечка фиксатора положения уплотнительного элемента выполнена на стволе противоположного направления насечкам фиксирующего кольца, при этом съемный узел выполнен в виде полого патрубка и оснащен наружной цилиндрической выборкой в верхней части и наружным кольцевым выступом в средней части, при этом ствол снабжен ступенчатой внутренней цилиндрической выборкой, в нижней ступени которой наружным кольцевым выступом размещен съемный узел, подпружиненный сверху от ствола и имеющий возможность ограниченного осевого перемещения относительно ствола при извлечении пакера, при этом ствол с конусом соединен срезными элементами, а шток посадочного инструмента установлен внутри съемного узла и соединен с заглушкой разрывным элементом.