РАЗБУРИВАЕМЫЙ ПРОХОДНОЙ ПАКЕР

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и представляет собой устройство для герметичного разобщения участков ствола скважины с ориентацией и фиксацией необходимых объектов в устройстве и возможностью последующего осуществления добычи из нижележащего горизонта без извлечения устройства из скважины.
Известен Разбуриваемый пакер, содержащий ствол с резьбовой нарезкой на наружной поверхности, установленные на стволе уплотнительный элемент, верхний и нижний конуса, верхние и нижние захваты, которые связаны с конусами, разрезную гайку, установленную в верхнем конусе, который имеет резьбовую нарезку на внутренней поверхности, и имеющую резьбовую нарезку ствола на внутренней поверхности и резьбовую нарезку конуса на внешней поверхности. (Патент RU №2296853, Е21В 33/12, опубл. 20.07.2006, бюл. №20).
Недостатками данного устройства являются: невозможность ориентирования спускаемых и сажаемых на пакер объектов без привлечения телеметрического оборудования при спуске объектов; конструкция пакера не предусматривает доступ к пространству скважины ниже пакера без его извлечения.
Наиболее близким по технологическому результату к предлагаемому техническому решению является Разбуриваемый пакер, который содержит посадочный инструмент, состоящий из цилиндра и поршня с полым штоком, полого цилиндрического корпуса с резьбовой нарезкой на наружной поверхности. Хвостовик ниже нижнего толкателя снабжен радиальными каналами и снизу пробкой. Пробка имеет кольцевую выборку снаружи и выполнена с возможностью герметичного входа в нижний толкатель. (Патент RU №2483191, Е21В 33/12, опубл. 27.05.2013, бюл. №15).
Недостатками данного Разбуриваемого пакера являются: пробка в пакере зафиксирована на срезных штифтах и для обеспечения доступа к нижней части колонны скважины необходимо создание определенное давление в пакере, что может стать причиной выхода из строя уплотнительных и посадочных элементов пакера ввиду чрезмерной нагрузки, либо непреднамеренного срезания штифтов в ходе работы и незапланированной разгерметизации пакера; конструкция Разбуриваемого пакера не предусматривает возможность спуска инструментов на канатно-кабельной технике, либо НКТ и колтюбинге через пакер, а лишь позволяет закачивать, либо производить отбор жидкости из колонны ниже пакера; отсутствует возможность ориентированной посадки оборудования в пакер.
Задачи, на решение которых направлено заявляемое техническое решение, заключаются в создании простой и надежной конструкции разбуриваемого пакера, предусматривающей извлечение пробки из пакера, и позволяющей осуществлять спуск инструментов ниже пакера без его извлечения; создание надежной конструкции узла, разбуриваемого проходного пакера для ориентированной и точной посадки объектов в пакер.
Данные задачи решаются тем, что разбуриваемый проходной пакер содержит ствол, по меньшей мере, один уплотнительный элемент, установленный на стволе, верхний и нижний конуса, верхние и нижние захваты, по меньшей мере, одну разрезную гайку, имеющую противоположные резьбовые нарезки на внутренней и наружной поверхностях, упор, расположенный в нижней части ствола и имеющий проходное отверстие, упорную гайку, расположенную в верхней части ствола на разрезной гайке и имеющую резьбовую нарезку на внутренней своей поверхности аналогичную наружной резьбовой нарезки разрезной гайки, ориентирующий узел, имеющий фиксирующий паз, выемки для установки извлекаемой пробки и направляющий профиль, проходящий от верхний части патрубка до фиксирующего паза, извлекаемую пробку с подвижным сердечником и защелками, а также возможностью выравнивания давления, нижний захват зафиксированный относительно упора от вращения и продольного перемещения, верхний захват зафиксирован относительно упорной гайки от вращения и продольного перемещения, уплотнительный элемент зафиксирован на стволе от вращения относительно верхнего конуса, уплотнительный элемент зафиксирован на стволе от вращения относительно нижнего конуса.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является точная установка оборудования на разбуриваемый проходной пакер, герметизируемый извлекаемой пробкой без спуска дополнительного ориентирующего инструмента.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1 и фиг. 2.
На фиг. 1 изображен общий в разрезе вид разбуриваемого проходного пакера с пробкой в зафиксированном положении.
На фиг. 2 изображен общий в разрезе вид разбуриваемого проходного пакера с незафиксированной пробкой в момент ее извлечения.
Разбуриваемый проходной пакер содержит следующие элементы.
Ствол 1 представляет собой цилиндрический элемент, с внутренним проходным каналом, например, трубу.
Уплотнительный элемент 2 представляет собой эластомерную манжету или несколько манжет. Манжеты могут быть также выполнены из композитных материалов различных свойств.
Верхний якорь представляет собой клиновой механизм, состоящий из верхнего конуса 3, выполненного в виде конусной втулки или призматичной втулки, имеющей плоские грани, верхнего захвата 5 выполненного в виде кольцевого элемента, имеющего на наружной поверхности нарезку, например, цилиндрическую, или зубцы, а также внутреннюю конусную поверхность. Верхний конус 3 и верхний захват 5 связаны между собой срезными элементами, например, винтами (на фиг. не показано).
Нижний якорь представляет собой клиновой механизм, состоящий из нижнего конуса 4, выполненного в виде конусной втулки или призматичной втулки, имеющей плоские грани, нижнего захвата 6 выполненного в виде кольцевого элемента, имеющего на наружной поверхности нарезку, например, цилиндрическую, или зубцы, а также внутреннюю конусную поверхность. Нижний конус 4 и нижний захват 6 связаны между собой срезными элементами, например, винтами (на фиг. не показано).
Захват верхний 5 и нижний 6 выполнены цельно.
Разрезная гайка 7 выполнена в виде упругого разрезного кольца, имеет резьбовую нарезку на внутренней своей поверхности аналогичную резьбовой нарезке ствола 1 и резьбовую нарезку на своей внешней поверхности аналогичную внутренней резьбовой нарезке упорной гайки 8. Благодаря тому, что разрезная гайка 7 имеет противоположные резьбовые нарезки на внутренней и наружных поверхностях, упорная гайка 8 может перемещаться по стволу 1 лишь в одном осевом направлении - вниз, при этом обеспечивается сжатие и фиксация уплотнительного элемента 2, верхнего и нижнего якорей.
Нижний якорь поджат упором 9, имеющим проходное отверстие, закрепленным к нижней части ствола 1, например, по резьбе.
Ориентирующий узел 10 представляет собой патрубок с вырезанным профилем и соединяется со стволом пакера 1 посредством резьбового соединения. Вырезанный профиль содержит направляющий профиль 11, проходящий от верхней части патрубка до фиксирующего паза 12. Фиксирующий паз 12 предназначен для приема и фиксации ориентирующего выступа посадочно-ориентационного приспособления.
Направляющий профиль 11 представляют собой спиральную или другую наклонную поверхность, по которой скользит ориентирующий выступ (на фиг. не показано), вызывая поворот посадочно-ориентационного приспособления (на фиг. не показано). Направляющий профиль 11 расположен по всему периметру ориентирующего узла за исключением фиксирующего паза, таким образом, при отсутствии прямого попадания ориентирующего выступа в фиксирующий паз, ориентирующий выступ в любом случае попадет на поверхность направляющего профиля и движением колонны вниз будет доставлен в фиксирующий паз.
Извлекаемая пробка 13 представляет собой корпус, в виде патрубка с герметично закрытым нижним концом и верхним концом с высаженным внутрь бортиком. Извлекаемая пробка 13 герметично перекрывает внутреннее пространство пакера благодаря уплотнениям 16. В корпус пробки 13 помещен сердечник 14, нижняя секция которого выполнена под внутренний диаметр корпуса, средняя секция имеет меньший диаметр, что позволяет ей преодолевать высаженный внутрь бортик, верхняя секция сердечника имеет профиль для цангового захвата. Защелки 15, фиксируются в выемках 17 при положении сердечника 14 в нижнем положении (фиг. 1). При извлечении пробки 13 (фиг. 2) защелки 15 смещаются внутрь корпуса пробки 13 и перестают фиксировать пробку.
Разбуриваемый проходной пакер функционирует следующим образом. Производится спуск компоновки разбуриваемого проходного пакера на бурильных трубах, НКТ, либо ГНКТ (не показано). Данная компоновка снизу-вверх включает сам разбуриваемый проходной пакер, посадочное гидравлическое устройство, телеметрическую систему. После ориентирования пакера в нужном направлении производится подача давления и активация посадочного гидравлического устройства. Данное устройство включает подвижный гидроцилиндр и неподвижный корпус, жестко соединенный с колонной, на которой производится спуск, подвижный гидроцилиндр упирается в упорную гайку 8, а неподвижный корпус соединен с ориентирующим узлом 10. Движение подвижного цилиндра вверх активирует пакер - перемещаясь вниз, упорная гайка 8 в сборе с разрезной гайкой 7 воздействуют последовательно на верхний якорь, уплотнительный узел 2, нижний якорь. Верхний и нижний якорь входят во взаимодействие с эксплуатационной колонной и заклиниваются в ней. Уплотнительный элемент 2, сжимаясь между верхним 3 и нижним 4 конусами, деформируется и прижимается к стенке обсадной колонны, тем самым, создавая герметичное уплотнение в скважине.
При достижении настраиваемой заранее нагрузки происходит освобождение посадочного гидравлического устройства от разбуриваемого пакера. Разбуриваемый пакер остается в скважине в уплотненном и заякоренном состоянии, с герметично перекрытым внутренним пространством, а посадочное устройство извлекается из скважины.
Затем происходит спуск скважинного оборудования (например, клин отклонитель) к нижней части которого присоединено посадочно-ориентационное приспособление. Его ориентация и установка на разбуриваемый пакер производится путем разгрузки части веса посадочно-ориентационного приспособления на пакер, скольжения ориентирующего выступа посадочно-ориентационного приспособления по направляющему профилю 11 и безальтернативного попадания в ориентирующий паз 12.
После проведения скважинных операций происходит разъединение посадочно-ориентационного приспособления и ориентирующего узла 10 и подъем оборудования.
При необходимости доступа в нижнюю часть колонны, отсеченную пакером (например, для осуществления одновременно-раздельной добычи и проведения ремонтных работ в скважине ниже пакера), производится извлечение пробки 13. Это достигается путем захвата цангой сердечника 14 и подъема пробки канатной техникой, НКТ, либо ГНКТ (не показано). В результате подъема сердечник перемещается в верхнее положение, защелки 15 перестают фиксировать пробку в пакере (фиг. 2) и она может быть извлечена на поверхность. После осуществления доступа в основной ствол на пакер может быть установлено оборудование для доступа в боковой ствол, например, клин-отклонитель или дивертор без спуска дополнительного ориентирующего инструмента. Точность ориентации данного оборудования достигается за счет того, что пакер не извлекался при работах в основном стволе и сохранил правильное положение по глубине и ориентацию направляющего профиля по азимутальному углу.
При движении сердечника вверх еще до выхода пробки из корпуса пакера давления над пробкой и под пробкой выравниваются через канал (не показано), который образуется благодаря перемещению сердечника вверх из начального положения и сообщает пространства под пробкой и над пробкой.
В случае необходимости производится разбуривание пакера.