ПАКЕР

Полезная модель относится к области строительства, в частности позволяет герметично перекрывать межтрубное пространство инъектора с двух сторон между заданным отверстием перфорации во время закачки инъекционного раствора при устройстве буроинъекционных свай, цементационном закреплении грунтов, инъекции растворов в режиме образования гидроразрывов через скважины с манжетными колоннами и других технологических операций.
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому является пакер (RU 151647 U1 МПК Е21В 33/12, опубл. 10.04.2015) принятый за прототип, состоящий из верхней и нижней секции, центрального сердечника и эластичной мембраны, закрывающей сердечник и заходящей в пазы, размещенные в секциях при их соединении с центральным сердечником посредством резьбового соединения. Внутри центрального сердечника пакера имеется перегородка, разграничивающая два ряда отверстий перфорации диаметром в соотношении 1:2.
Основными недостатками принятого за прототип пакера являются:
1. При длительном времени инъекции увеличение давления приводит к выдавливанию раствором пакера из трубы-инъектора;
2. Пакер герметично перекрывает межтрубное пространство инъектора с одной стороны и позволяет осуществлять инъекцию раствора только направлением снизу вверх;
3. При перемещении пакера снизу вверх по трубе-инъектору с увеличением высоты подъема значительно уменьшается давление инъекции раствора в отверстия перфорации верхней зоны;
4. После выполнения инъекции труба-инъектор остается полностью заполненной раствором, что затрудняет выполнение повторной инъекции.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение является разработка конструкции пакера, устраняющей выявленные недостатки.
Технический результат заключается в создании конструкции пакера, позволяющей герметично перекрывать межтрубное пространство инъектора с двух сторон между заданным отверстием перфорации при инъекции раствора в режиме образования гидроразрывов.
Технический результат достигается за счет изменения механизма раскрытия пакера при подаче инъекционного раствора под давлением.
Конструкция пакера содержит пять полых секций:
- одной центральной секции с пазами для герметичной фиксации мембран и боковыми отверстиями, закрытыми резиновой манжетой, выступающей в роли обратного клапана, через который осуществляется выход раствора;
- двух рабочих секций с боковыми отверстиями, диаметр которых в несколько раз превышает диаметр отверстий центральной секции, закрытых резиновыми мембранами герметично зафиксированными в пазах центральной и торцевой секциями;
- двух торцевых секций с пазами для герметичной фиксации мембран и резьбами, к одной из которых присоединяется заглушка, а к другой шланг высокого давления. Заглушка предназначена для промывки пакера водой после инъекции раствора.
При поступлении раствора мембраны рабочих секций под давлением увеличиваются в размерах (распираются) и плотно прилегают к стенкам трубы-инъектора, перекрывая его межтрубное пространство с двух сторон между заданным отверстием перфорации.
Причинно-следственная связь между заявленными существенными признаками и техническим результатом следующая.
Во время инъекции раствора и его выхода из боковых отверстий рабочей секции под давлением происходит увеличение в размерах (распирание) резиновых мембран до герметичного (плотного) перекрывания межтрубного пространства инъектора в результате локализации раствора под мембраной. В ходе дальнейшей инъекции раствора происходит повышение давления в пакере в связи с чем открывается клапан центральной секции, через который выходит раствор в отверстия перфорации трубы-инъектора на заданном горизонте. После прекращения инъекции раствора в пакере уменьшается давление, клапан центральной секции закрывается и эластичная мембрана возвращается в исходное положение, позволяя свободно перемещать пакер внутри трубы-инъектора.
Технология сборки пакера.
Все секции и заглушка пакера наращиваются посредством резьбовых соединений. Сборку пакера необходимо начинать с натягивания резиновых мембран рабочих секций и установки резиновой манжеты центральной секции. Затем рабочие секции соединяются с центральной и торцевыми секциями. Выпуски мембран герметично фиксируются в пазах при затягивании резьбовых соединений.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена конструктивная схема пакера в исходном положении. Пакер содержит пять полых секций. Центральная секция 1 и две торцевые секции 5 с пазами 2 для герметичной фиксации мембран 6. Также в центральной секции 1 имеются боковые отверстия 3, закрытые резиновой манжетой 4. Две рабочие секции 7 с боковыми отверстиями 8, закрытыми резиновыми мембранами 6. На концах торцевых секций 5 имеется резьба для соединения с заглушкой 9 или шлангом высокого давления 10.
На фиг. 2 изображена конструктивная схема пакера в рабочем положении - в момент инъекции раствора под давлением.