SU1667637A3 - Механический пакер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нефтедобывающей пром-сти. Цель - повышение надежности работы пакера при многократной его установке и сн тии с места независимо от передаваемого веса колонны эксплуатационных труб. Дл  этого между наружной зубчатой поверхностью нижней части корпуса и разрезным стопорным элементом установлена скольз ща  втулка с внутренним кольцевым выступом, перемещаема  стволом пакера в двух направлени х. Внутренний кольцевой выступ скольз щей втулки размещен с возможностью упора в торец нижней части корпуса и нижний кольцевой выступ ствола в исходном положении. Ствол пакера выполнен с дополнительным кольцевым выступом дл  взаимодействи  с внутренним кольцевым выступом скольз щей втулки при перемещении ствола в нижнее положение. Скольз ща  втулка заходит под конусную поверхность разрезного стопорного элемента и выводит его из зацеплени  с зубчатой поверхностью нижней части корпуса, в результате чего он подготавливаетс  к перемещению вверх. При дальнейшем выт гивании ствола и перемещении скольз щей втулки вверх его кольцевой выступ упираетс  в торец нижней части корпуса, после чего он начинает перемещатьс  вверх. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к нефтедобывающей промышленности, а именно к паке- рам механического типа многопрокатного действи  дл  разобщени  ствола обсаженной скважины при ее эксплуатации.

Цель изобретени  - повышение надежности работы пакера при многократной его установке и сн тии с места независимо от передаваемого веса колонны эксплуатационных труб.

На фиг. 1 показан пакер в исходном положении , общий вид, разрез: на фиг.2 -узел I на фиг.1; на фиг.З - пакер в рабочем положении после установки в скважиине, разрез; на фиг.4 - пакер в свободном состо нии после сн ти  с места, разрез.

Механический пакер (см. фиг.1) содержит соедин емый с колонной эксплуатационных труб (не показана) полый составной ствол 1 в виде трубной балки с верхним и нижним быстроразьемными соединени ми 2 и 3, наружной уплотнительной прокладкой 4 и кольцевыми выступами 5, 6 и 7 на его наружной поверхности. На стволе 1 концен- трично установлен корпус 8 с упорной втулкой 9. ребристым наружным выступом 10 и

О

о VI о со VI

CJ

нижней частью 11 с зубчатой наружной поверхностью, на которой установлена скольз ща  втулка 12с внутренним кольцевым выступом 13, размещенным между торцом 14 нижней частью 11 корпуса 8 и выступом 7 ствола 1 с возможностью взаимодействи  с выступом б при перемещении ствола 1 вниз относительно корпуса 8 при установке пакера. Под упорной втулкой 9 на корпусе 8 установлен уплотни- тельный элемент 15 из нескольких секций, поддерживаемый снизу распорной втулкой 16, опирающейс  на ребристый выступ 10 корпуса 8, а также узлы за коривани  и фиксации пакера в рабочем положении, центратора и фиксации пакера в исходном положении при спуске и подъеме его из скважины.

Узел за коривани  пакера включает направл ющую втулку 17 с расточкой с размещенными в ней шлипсами 18 двухстороннего действи , верхней и нижней клиновыми отклон ющими втулками 19 и 20, соединенными с направл ющей втулкой 17 с помощью ограничительных штифтов 21 и 22. При этом верхн   клинова  отклон юща  втулка 19 соединена на резьбе с распорной втулкой 16, а в кольцевой канавке 23 на верхней клиновой отклон ющей втулке 19 установлено пружинное распорное кольцо 24, на коническую поверхность 25 которого расточкой опираетс  направл юща  втулка 17 (см. фиг.2). Нижн   клинова  отклон юща  втулка 20 соединена на резьбе с втулкой 26 узла центратора пакера, в которой установлены подпружиненные фрикционные центрирующие колодки 27, опирающиес  на кольцо 28. Между нижней клиновой отклон ющей втулкой 20 и втулкой 26 узла центратора на скольз щей втулке 12 установлен разрезной стопорный элемент 29, выполненный в виде составной гайки с внутренней упорной резьбой, коническими и вертикальными опорными поверхност ми дл  взаимодействи  с зубчатой наружной поверхностью нижней части 11 корпуса 8 и наружной поверхностью скольз щей втулки 12 при приведении пакера в действие и сн тии его с места. Между кольцом 28 и соединенной с ним накидной гайкой 30 установлена разъемна  гайка 31 с осевыми прорез ми дл  фиксации пакера в исходном положении, снабженна  внутренней упорной резьбой под резьбу нижнего быстроразъемного соединени  3 ствола 1 пакера.

Верхнее быстроразъемное соединение 2 ствола 1 выполнено в виде разрезного кольца с упорной резьбой и продольными

шлицами, которое при приведении пакера в действие входит в зацепление с резьбой 32 упорной втулки 9, соединенной на резьбе с корпусом 8. Уплотнительна 

прокладка 4 состоит из многих элементов и обеспечивает герметизацию кольцевого зазора 33 между стволом 1 и корпусом 8 или циркул цию жидкости по нему при определенном подъеме ствола 1 по0 еле установки пакера в стволе скважин. Шлипсы 18 узла за коривани  пакера установлены в гнездах 34 направл ющей втулки 17, нижние концы которых вставлены в Т-образные конические гнезда в

5 нижней клиновой отклон ющей втулке 20, а ограничительные штифты 21 и 22, закрепленные на верхней и нижней клиновых отклон ющих втулках 19 и 20 установлены в продольных прорез х 35 и 36

0 направл ющей втулки 17.

Принцип работы пакера в процессе его установки в скважине по сн етс  сначала фиг.1, а окончание этого процесса после приведени  пакера в действие - по фиг.З.

5Пакер спускаетс  в скважину на колонне эксплуатационных труб на необходимую глубину. Во врем  спуска пакера центрирующие колодки 27 скольз т по внутренней стенке обсадной колонны 37 (фиг.З и 4),

0 вследствие чего разъемна  гайка 31 остаетс  в застопоренном от поворота положении до глубины установки пакера. Сдвиг нижней клиновой отклон ющей втулки 20 вниз также предотвращаетс  колодками 27. После

5 этого колонну эксплуатационных труб, а вместе с ней и ствол 1 пакера вращают вправо . Вследствие этого нижнее быстроразъемное соединение 3 ствола 1 вывинчиваетс  вниз из разъемной гайки 31. После этого

0 колонна эксплуатационных труб и ствол 1 пакера опускаютс .

При этом выступ 6 ствола 1 опираетс  на кольцевой выступ 13 скольз щей втулки 12 и перемещает ее вниз, вследствие чего

5 стопорный элемент 29 входит в зацепление с зубчатой наружной поверхностью нижней части 11 корпуса 8, а верхний выступ 5 ствола 1 становитс  на верхний торец упорной втулки 9. как показано на фиг.З. Верхнее

Q быстроразъемное соединение 2 ствола 1 входит в зацепление с резьбой 32 упорной втулки 9, а уплотнительна  прокладка 4 входит в кольцевой зазор 33 между стволом 1 и корпусом 8 пакера. При последующем опуе екании колонны эксплуатационных труб определенна  часть их веса воспринимаетс  втулкой 9.

Под действием осевой нагрузки упорна  втулка 9. распорна  втулка 16, верхн   клинова  отклон юща  втулка 19 и подпираема  пружинным кольцом 24 направл юща  втулка 17 смещаютс  вниз, причем под действием клиновых отклон ющих втулок 19 и 20 шлипсы 18, скольз  в конических гнездах нижней клиновой отклон ющей втулки 20, выдвигаютс  до контакта с внутренней поверхностью обсадной колонны 37. При этом пружинное кольцо 24 сжимаетс  при определенном усилии в радиальном направлении, в результате чего коническа  поверхность верхней клиновой отклон ющей втулки 19 заходит под верхний конец шлипсов 18. Тем самым создаетс  двойна  коническа  опора шлип- сов 18, вследствие чего уплотнительный элемент 15 получает устойчивую опору снизу. При дальнейшем повышении нагрузки секции уплотнительного элемента 15 сжимаютс  и расшир ютс  в радиальном направлении и прижимаютс  во внутренней поверхности обсадной колонны 37. Таким образом, между корпусом 8 паке- ра и обсадной колонной 37 создаетс  герметичное уплотнение. Шлипсы 18 двухстороннего действи  под воздействием возрастающего сжимающего усили  обе-спечивают их жесткое стопор щее положение. Одновременно с этим наружна  зубчата  поверхность нижней части 11 корпуса 8 скользит под стопорным элементом 29 вниз и при отсутствии необходимого г осадочного усили  сжатое положение уплотнительного элемента 15 пакера обеспечиваетс  зубчатой наружной поверхностью нижней части 11 корпуса 8 и стопорным элементом 29. Это положение показано на фиг.З.

Приведенна  конструкци  пакера и принцип работы обеспечивают надежную его фиксацию и герметичность при действии механических и гидравлических нагрузок , направленных как вниз, так и вверх, а также проведение при этом различных технологических операций в скважине.

В процессе посадки пакера верхнее бы- строразьемное резьбовое соединение 2 приходит в зацепление с резьбой 32 упорной втулки 9 и ствол 1 закрепл етс  относительно корпуса 8. Если при этом колонна эксплуатационных труб и ствол 1 в незначительно раст нутом положении поворачиваютс  вправо, то быстрорэзъемное соединение 2 вывинчиваетс  из резьбы 32 упорной втулки 9. После этого при подъеме колонны эксплуатационных труб на определенную высоту прокладка 4 ствола 1 выходит из осевого канала корпуса 8, вследствие чего между разделенными уплотнительным элементом 15 надпакерной и подпакерной

полост ми скважины создаетс  гидравлическа  св зь через кольцевой зазор 33 пакера, но корпус 8 и св занные с ним элементы остаютс  в зафиксированном и герметичном положении относительно обсадной колонны 37.

После проведени  соответствующей технологической операции (например, очистки забо  промывкой жидкостью) ко0 лонну эксплуатационных труб опускают и быстроразъемное резьбовое соединение 2 ствола 1 снова входит в зацепление с резьбой 32 упорной втулкой 9 и прокладка 4 снова обеспечивает герметичное и

5 полное закрытие левого канала корпуса 8 пакера.

Операци  сн ти  пакера с места и подъема его из скважины по сн етс  фиг.З и 4. После обеспечени  равновесного состо0  ни  скважин над и под пакером колонну эксплуатационных труб и св занный с ней ствол 1 в раст нутом состо нии поворачивают вправо. В результате быстроразъемное резьбовое соединение 2 вывинчиваетс  из

5 резьбы 32 упорной втулки 9. После этого ствол 1 пакера поднимают. При этом кольцевой выступ 7 ствола 1 упираетс  в нижний торец скольз щей втулки 12 и перемещает ее вверх. Скольз ща  втулка 12 заходит под

0 конусную поверхность разрезного стопорного элемента 29 и выводит его из зацеплени  с зубчатой поверхностью нижней части 11 корпуса 8, в результате чего он подготавливаетс  к перемещению вверх. Придальней5 шем выт гивании ствола 1 и перемещении скольз щей втулки 12 вверх ее кольцевой выступ 13 упираетс  в торец 14 нижней части 11 корпуса 8, после чего он начинает перемещатьс  вверх, в результате сжимающа  наQ грузка на уплотнительный элемент 15 снимаетс  и его секции разжимаютс  и возвращаютс  в исходное положение, Одновременно ребристый выступ 10 корпуса 8 пакера упираетс  в распорную втулку 16.

5При сохранении или увеличении раст гивающего усили  верхн   клинова  откло- н юща  втулка 19 под воздействием ребристого выступа 10 на св занную с ней распорную втулку 16 выходит из-под шлипQ сов 18, вследствие чего устран етс  их верхн   опора. После этого направл юща  втулка 17 с помощью штифта 21 подт гиваетс  вверх и выводит шлипсы 18 из зацеплени  со стенками обсадной колонны 37,

е которые затем отход т в гнезда нижней расклинивающей втулки 20 в свое исходное положение. В конце процесса сн ти  пакера направл юща  втулка 17 упираетс  своими прорез ми 36 в закрепленные на нижней клиновой отклон ющей втулке 20

ограничительные штифты 22, а нижнее быс- троразьемное резьбовое соединение 3 ствола 1 входит в зацепление с разъемной гайкой 31. При этом в исходном положении пакеоа прокладка 4 ствола 1 находитс  над упорной втулкой 9, а корпус 8 находитс  в зафиксированном положении относительно ствола 1.

Таким образом, каждый элемент пакера при сн тии его с места возвращаетс  в исходное положение, вследствие чего колонну эксплуатационных труб с пакером можно подн т, или опустить дл  установки пакера на другом месте, повторив при этом операцию по приведению его в действие.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Механический пакер, содержащий полый составной ствол в виде трубной балки с установленными на нем верхним и нижним быстроразъемными соединени ми, наружной уплотнительной прокладкой и верхним и нижним кольцевыми выступами на его концах, установленный концентрич- но на стволе корпус с упорной втулкой на его наружной поверхности, наружным выступом и нижней частью с зубчатой наружной поверхностью, размещенные подвижно на корпусе под упорной втулкой секционный уплотнительный элемент, распорную втулку, узел за коривани , включающий направл ющую втулку с размещенными в ней шлипсами двустороннего действи , взаимодействующими с верхней и нижней клиновыми отклон ющими втулками, св занными с направл ющей втулкой посредством ограничительных штифтов, узел центратора пакера , включающий втулку с окнами и установленными в ней подпружиненными центрирующими фрикционными колодками , размещенный между нижней клиновой отклон ющей втулкой и втулкой центратора разрезной стопорный элемент, выполненный в виде составной гайки с внутренней упорной резьбой под зубчатую наружную

   поверхность нижней части корпуса, и узел центратора пакера в транспортном положении , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности в работе пакера при многократной его установке и сн тии с

   места независимо от передаваемого веса колонны эксплуатационных труб, он снабжен перемещаемой стволом в двух направлени х скольз щей втулкой с внутренним кольцевым выступом, установленной между

   наружной зубчатой поверхностью нижней части корпуса и разрезным стопорным элементом , причем внутренний кольцевой выступ скольз щей втулки размещен с возможностью упора в торец нижней части

   корпуса и в нижней кольцевой выступ ствола в исходном положении, а ствол пакера выполнен с дополнительным упорным кольцевым выступом дл  взаимодействи  с внутренним кольцевым выступом скольз щей

   втулки при перемещении ствола в нижнее положение.
2. 2. Пакер по п.1. от л ича ющийс тем, что он снабжен пружинным распорным кольцом, размещенным между направл ющей втулкой и верхней клиновой отклон ющей втулкой.

   10

   фиг.1

   физ.2

   фиг.З

   Составитель И.Левкоева Редактор М.Недолуженко Техред М.Моргентал

   -37

   -С24

   22

   i,

   Корректор Т.