ПАКЕР ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ КЛИН-ОТКЛОНИТЕЛЯ ПРИ ЗАБУРИВАНИИ НОВЫХ СТВОЛОВ

Пакер для закрепления клин-отклонителя при забуривании новых стволов относится к области нефтедобычи, а именно к буровой технике и предназначен для закрепления клин-отклонителя в скважине с использованием для заякоривания рабочей жидкости, подаваемой по колонне труб, а также для разобщения скважинного пространства, при забуривании новых стволов из одной или нескольких эксплуатационных колонн.
Известен «ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ОТКЛОНИТЕЛЬ» по патенту РФ на изобретение №2361056 от 19.02.2008, опубликован 10.07.2009, МПК E21B 7/08 (2006.01), E21B 29/06 (2006.01), содержащий клин-отклонитель с наклонной рабочей поверхностью и узел опоры, включающий цилиндрический полый корпус с окнами для плашек, направляюще-распорный элемент, имеющий направляющую часть, выполненную в виде поршня, которая переходит непрерывно в распорную часть, выполненную в виде правильной трехгранной усеченной суженной к низу пирамиды, ребра которой образованы наклонной поверхностью и имеют выступы под плашки, зубья которых выполнены на лицевой стороне с наклоном вниз, плашки радиально размещены в окнах, выполненных в нижней части цилиндрического полого корпуса узла опоры под углом 120° относительно друг друга, с тыльной стороны плашки имеют паз, соответствующий Т-образному выступу на наклонной поверхности распорной части направляюще-распорного элемента, а также имеющий в верхней части корпуса узла опоры гидравлическую камеру, гибкий шланг высокого давления для подачи жидкости в гидравлическую камеру, между клином-отклонителем и цилиндрическим полым корпусом узла опоры размещены переходник и пакеры, гидравлическая камера связана с гибким шлангом посредством выполненных соответственно в переходнике и в направляющей части направляюще-распорного элемента полостей, последняя из которых связана с гидравлической камерой через распределитель, выполненный в направляющей части в виде 3-х сквозных под углом 120° относительно друг друга радиальных отверстий, корпус узла опоры установлен с возможностью перемещения вдоль направляющей части направляюще-распорного элемента с изменением при этом объема гидравлической камеры, на торце цилиндрического полого корпуса узла опоры одета заглушка, закрепленная резьбовым соединением с распорной частью направляюще-распорного элемента, между внутренней поверхностью полого корпуса узла опоры и внешней поверхностью направляюще-распорного элемента установлены уплотнители, гидравлическая камера образована кольцевой расточкой внутренней поверхности в верхней части корпуса узла опоры и внешней Т-образной поверхностью направляющей части направляюще-распорного элемента, отличающийся тем, что в гидравлической камере размещен запорный узел, который включает полую втулку-стакан, запорный корпус с распорным элементом, кольцевой упор со стержнями на нем и подпружиненный шар, в корпусе узла опоры, во втулке-стакане и запорном корпусе имеется гладкое радиальное сквозное отверстие, в котором находится срезной болт, жестко соединяющий их, вдоль внутренней поверхности запорного корпуса выполнены продольные пазы, а между пазами - фигурная расточка, выполненная в радиальном и осевом направлении, при этом радиальная часть выполнена сквозной и ступенчатой: с внешней стороны запорного корпуса расточка имеет форму продолговатого паза с закругленными торцевыми углами, который переходит в расточку цилиндрической формы на внутренней поверхности, осевая часть фигурной расточки находится под цилиндрической радиальной расточкой в виде глухого отверстия, в котором размещена пружина с шаром на ней, в радиальную часть продолговатого паза с закругленными торцевыми углами свободной посадкой вставлен распорный элемент, имеющий форму, соответствующую этому продолговатому пазу, с рабочей наклонной контактной с подпружиненным шаром поверхностью расширенной частью вверх, контактирующая с шаром рабочая поверхность имеет или непрерывную коническую поверхность, выполненную с радиусом кривизны R3 в нижней части, большим суммы радиусов направляющей части направляюще-распорного элемента R1 и удвоенного радиуса подпружиненного шара 2R2:R1+2R2<R3 и R1+2R2=R3 - в верхней части, или имеет поверхность переменного сечения - коническую поверхность в нижней части: R1+2R2<R3 с переходом к выпуклой поверхности - в верхней части, радиус кривизны выпуклой поверхности в точке контакта с шаром равен или меньше суммы радиусов цилиндрической направляющей части направляюще-распорного элемента R1 и удвоенного радиуса подпружиненного шара 2R2:R1+2R2≥R3, над запорным корпусом размещен кольцевой упор со стержнями, которые находятся в контакте с верхней торцевой частью распорного элемента, сквозные радиальные отверстия в распределителе выполнены на уровне полости гидравлической камеры, свободной от нижней составляющей запорного узла.
Наиболее близким по технической сути является «УСТРОЙСТВО ЯКОРНОЕ МНОГОРАЗОВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ» по патенту РФ на изобретение №2563470 от 22.08.2014,опубликован 20.09.2015, МПК E21B 23/00 (2006.01), содержащее переводник, плашкодержатель с плашками, одна из которых установлена с возможностью перемещения по наклонной поверхности плашкодержателя, отличающееся тем, что в него введены наконечник, толкатель, цилиндр, цанга, пружины тарельчатые, упорная и срезная втулки, срезные винты, срезной штифт и шток, на одном конце которого выполнена присоединительная резьба для соединения с переводником, на цилиндрической поверхности переводника выполнены шлицы, комплементарные со шлицевыми канавками на внутренней цилиндрической поверхности плашкодержателя, по оси штока последовательно размещены толкатель, на поверхности которого выполнены два продольных сквозных паза, через которые установленные в них остальные плашки закреплены на плашкодержателе, одна плашка выполнена с зубцами упором вниз и соединена с плашкодержателем одним срезным винтом, остальные плашки выполнены с зубцами упором вверх, упорная втулка соединена со штоком другим срезным винтом, наконечник закреплен на цилиндре, внутри которого размещены цанга и срезная втулка, соединенная со штоком срезным штифтом, плашкодержатель закреплен на переводнике гайкой, между торцевыми поверхностями переводника и плашкодержателя установлены пружины тарельчатые.
Известное техническое решение имеет ограничения по его применению в колоннах с большой кривизной. Ограничения вызваны большой длиной устройства, а также возможностью зацепа плашек за стенки скважины при спуске и извлечении устройства.
Задачей предлагаемого технического решения является создание новой конструкции пакера, позволяющей снизить риски преждевременной посадки при спуске и извлечении в скважинах с большой кривизной.
Поставленная задача решена за счет пакера для закрепления клин-отклонителя при забуривании новых стволов содержащего корпус и шток, на котором установлен снабженный крышкой цилиндр; в цилиндре  расположен поршень; в штоке выполнен канал подачи промывочной жидкости, сообщающийся с полостью цилиндра под поршнем; хвостовик штока установлен в корпус и зафиксирован относительно него срезными элементами; в корпусе выполнено сквозное торцевое отверстие, сообщающееся с каналом подачи промывочной жидкости; в пазах корпуса расположены плашки, установленные с возможностью перемещения по ответным конусным поверхностям на корпусе и ответным конусным поверхностям на поршне, а на внешней поверхности корпуса установлено кольцо разрезное таким образом, что при перемещении корпуса относительно цилиндра вверх выступающая часть кольца толкает плашки; на цилиндре установлено кольцо-конус, в конусе которого расположена цанга, при этом кольцо-конус и цанга поджаты крышкой цилиндра; на наружной поверхности цилиндра расположены манжеты пакера, поджатые наконечником; в полости между наконечником и штоком установлено кольцо упорное, зафиксированное относительно наконечника срезными элементами; канал подачи жидкости выполнен с глухим осевым отверстием, открытым в боковые каналы, сообщенными с полостью цилиндра под поршнем; пакер снабжен пружинными элементами, установленными между упорным торцем цилиндра и манжетами; пакер снабжен срезными элементами, удерживающими плашки в транспортном положении при максимально разведенном положении конусных поверхностей на корпусе и конусных поверхностей на поршне.
Суть технического решения иллюстрирована чертежами, где на фиг. 1 – продольный разрез пакера для закрепления клин-отклонителя при забуривании новых стволов в транспортном положении, на фиг.2 – продольный разрез пакера в установленном положении, фиг.3 – продольный разрез пакера при извлечении, фиг.4 – продольный разрез пакера с установленными пружинами, фиг.5 – поперечный разрез пакера, фиг.6 – поперечный разрез пакера, фиг.7 – поперечный разрез пакера
На фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7 изображены корпус 1, шток 2, конус 3, плашка 4, плашка 5, кольцо разрезное 6, конус 7, крышка 8 цилиндра, цанга 9, кольцо-конус 10, цилиндр 11, поршень 12, манжета 13 пакера, кольцо 14, кольцо 15, кольцо 16 упорное, винт 17 срезной наконечника, наконечник 18, кольцо 19 резиновое уплотнительное, кольцо 20 фторопластовое,  кольцо 21 фторопластовое,  кольцо 22 резиновое уплотнительное, винт 23 срезной, кольцо 24 резиновое уплотнительное, винт 25, штифт 26, винт 27, винт 28 срезной штока, штифт 29 срезной, винт 30, пружинные элементы 31.
Пакер для закрепления клин-отклонителя при забуривании новых стволов выполнен следующим образом.
Пакер для закрепления клин-отклонителя при забуривании новых стволов содержит корпус 1 и шток 2. В штоке 2 выполнен канал для подачи промывочной жидкости. На штоке 2 установлен цилиндр 11, снабженный крышкой 8. В цилиндре 11 расположен поршень 12. Канал подачи промывочной жидкости в штоке 2 выполнен сообщающимся с полостью цилиндра 11 под поршнем 12. Сообщение канала подачи промывочной жидкости и полости цилиндра 11 выполнено посредством глухого осевого отверстия, открытого в боковые каналы, которые сообщены с полостью цилиндра 11 под поршнем 12. Соединение цилиндра 11 и штока 2 герметизировано двумя фторопластовыми кольцами 20 разрезными и двумя резиновыми уплотнительными кольцами 19. Соединение поршня 12 и штока 2 герметизировано двумя фторопластовыми кольцами 20  разрезными и двумя резиновыми уплотнительными кольцами 19. Хвостовик штока 2 установлен в корпус 1 и зафиксирован в нем срезными элементами, например, тремя винтами 28 срезными штока и тремя штифтами 29 срезными. Соединение штока 2 и корпуса 1 герметизировано двумя резиновыми уплотнительными кольцами 24.  В корпусе 1 выполнено торцевое отверстие, сообщающееся с каналом подачи промывочной жидкости, расположенном в штоке 2. В трех пазах корпуса 1 установлены плашки 4 и 5, перемещение которых осуществляется по ответным конусным т-образным поверхностям трех конусов 3, установленных на корпусе 1, и трех конусов 7, установленных на поршне 12. Во внутренней проточке цилиндра 11 установлено кольцо-конус 10. В конусе кольца-конуса 10 располагается цанга 9, на внутренней поверхности которой выполнена зубчатая нарезка. Кольцо-конус 10 и цанга 9 поджаты ввинченной в цилиндр 11 крышкой цилиндра 8. На наружной поверхности поршня 12, взаимодействующей с цангой 9, выполнена наружная зубчатая нарезка. На наружной поверхности цилиндра 11 установлены две манжеты пакера 13 для разобщения скважинного пространства, кольцо 14 и кольцо 15, поджатые наконечником 18. В полости между наконечником 18 и штоком 2 установлено кольцо 16 упорное. Кольцо 16 упорное зафиксированное относительно наконечника 18 срезными элементами, например, тремя штифтами 17 срезными. Рабочая поверхность поршня 12 оснащена двумя резиновыми уплотнительными кольцами 22 и двумя фторопластовыми разрезными кольцами 21. В транспортном положении поршень 12 и корпус 1 зафиксированы срезными элементами, например, тремя винтами срезными 23. Конусы зафиксированы шестью винтами 25. В транспортном положении плашки 4 и 5 зафиксированы срезными элементами, например, тремя штифтами 26 с винтами 27. Плашки удерживаются срезными элементами в транспортном положении при максимально разведенном положении конусных поверхностей 3 на корпусе 1 и конусных поверхностей 7 на поршне 12. На внешней поверхности корпуса 1 в проточке под пазами для плашек 4 и 5, установлено кольцо 6 разрезное. Кольцо 6 разрезное расположено таким образом, что при перемещении корпуса 1 относительно цилиндра 11 вверх выступающая над внешней поверхностью корпуса 1 часть кольца 6 толкает перед собой плашки 4 и 5. Плашки 4 и 5 в транспортном положении расположены внутри корпуса с зазором относительно наружного диаметра корпуса 1. Кольцо разрезное 6 также удерживает плашки 4 и 5 внутри корпуса 1 при извлечении пакера из скважины. Срезные элементы подбираются таким образом, чтобы давление рабочей жидкости, необходимое для среза срезных элементов 26, было больше давления, необходимого для среза элементов 23; давление рабочей жидкости, необходимое для среза срезных элементов 17, было больше давления, необходимого для среза элементов 26; давление рабочей жидкости, необходимое для среза срезных элементов 29 и 28, было больше давления, необходимого для среза  элементов 17. Опционально пакер снабжен пружинными элементами 31, например, тарельчатыми пружинами, установленными между упорным торцем цилиндра 11 и манжетами 13. Пружинные элементы 31 выполняют функцию поддержания усилия расклинивания плашек 4 и 5. На корпусе 1 и цилиндре 11 выполнены резьбовые отверстия, используемые в дальнейшем при транспортировке, сборке пакера и отклонителя для установки рым-болтов.
Пакер для закрепления клин-отклонителя при забуривании новых стволов работает следующим образом.
Пакер используется совместно с клином-отклонителем и фрезерной компоновкой, последовательно с которыми он прикрепляется к колонне труб, на которой спускается в скважину. При достижении необходимой глубины расход промывочной жидкости увеличивают до максимального из интервала для посадки пакера. В полости цилиндра 11 пакера создается избыточное давление рабочей жидкости, подаваемой по колонне труб через канал корпуса 1 и штока 2. При достижении давления, необходимого для среза винтов 23 срезных, винты срезные 23 срезаются, поршень 12 вместе с конусами 7 начинают движение верх, штифты 26 срезаются и плашки 4 и 5 расклиниваются между колонной и конусами 3 и конусами 7. Плашки врезаются в стенки, устанавливаясь в колонне под эксцентриситетом, производя отклонение отклонителя. При дальнейшем увеличении давления срезаются винты 17 срезные наконечника 18 и деформируются манжеты 13 пакера, выбирая зазор между пакером и обсадной колонной.
Извлечение пакера производится следующим образом.
При подъеме колонны труб вверх, создается усилие, необходимое для среза винтов 28 срезных штока и штифтов 29 срезных, винты 28 срезные штока и штифты 29 срезные срезаются, шток 2 перемещается вниз до упора в торец поршня 12. Поршень 12, в свою очередь, вместе с конусами 2 7 перемещается вниз до упора торцов конусов 7 в пазы корпуса 1, при этом плашки 4 и 5 перемещаются в транспортное положение, что позволяет свободно извлечь пакер из скважины.
Заявляемое решение пакера обладает компактной компоновкой. Описанная конструкция за счет новой компоновки обладает относительно малой длиной, что позволяет снизить риски преждевременной посадки и непрохода пакера при спуске в колонны с большой кривизной. Снижение длины пакера, а также расположение плашек в транспортном положении внутри корпуса снижает габарит устройства, что в свою очередь снижает риски их расклинивания при спуске и подъеме пакера. Уменьшение длины пакера снижает себестоимость изделия и затраты на техническое обслуживание при эксплуатации.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является создание новой конструкции пакера для закрепления клин-отклонителя, за счет пакера для закрепления клин-отклонителя при забуривании новых стволов содержащего корпус и шток, на котором установлен снабженный крышкой цилиндр; в цилиндре  расположен поршень; в штоке выполнен канал подачи промывочной жидкости, сообщающийся с полостью цилиндра под поршнем; хвостовик штока установлен в корпус и зафиксирован относительно него срезными элементами; в корпусе выполнено сквозное торцевое отверстие, сообщающееся с каналом подачи промывочной жидкости; в пазах корпуса расположены плашки, установленные с возможностью перемещения по ответным конусным поверхностям на корпусе и ответным конусным поверхностям на поршне, а на внешней поверхности корпуса установлено кольцо разрезное таким образом, что при перемещении корпуса относительно цилиндра вверх выступающая часть кольца толкает плашки; на цилиндре установлено кольцо-конус, в конусе которого расположена цанга, при этом кольцо-конус и цанга поджаты крышкой цилиндра; на наружной поверхности цилиндра расположены манжеты пакера, поджатые наконечником; в полости между наконечником и штоком установлено кольцо упорное, зафиксированное относительно наконечника срезными элементами; канал подачи жидкости выполнен с глухим осевым отверстием, открытым в боковые каналы, сообщенные с полостью цилиндра под поршнем; пакер снабжен пружиными элементами, установленными между упорным торцем цилиндра и манжетами; пакер снабжен срезными элементами, удерживающими плашки в транспортном положении при максимально разведенном положении конусных поверхностей на корпусе и конусных поверхностей на поршне.