Пакер-подвеска для крепления хвостовика с устройством отсоединения бурильных труб

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при выполнении геолого-технических мероприятий в обсаженном стволе скважины, в том числе наклонно-направленных скважинах с использованием нефтепромыслового погружного оборудования, содержащего в своем составе хвостовик для гидроразрыва с потребностью его автономной работы в открытом стволе скважины.
Известно устройство для спуска, подвески и цементирования хвостовика, выбранное за прототип (Патент РФ №2441140 МПК Е21В 43/10), содержащий узел разъединения подвески хвостовика, соединенный с направляющей воронкой якорно-пакерного узла, имеющего гидравлический привод и во внутренней полости которого установлен полый шток с радиальными отверстиями. При этом полый шток образует с корпусом якорно-пакерного узла кольцевую полость, причем якорный и пакерный узлы совмещены и состоят из профильной трубы, загерметизированной снизу. В верхней части кольцевой полости, на срезных штифтах установлен плунжер, перекрывающий канал сообщения внутренней полости полого штока с внутренним пространством профильной трубы, выполненный с возможностью их сообщения, за счет срезания штифтов под действием гидравлического давления. Причем крепление верхнего конца полого штока выполнено шарнирно-подвижным, а на его противоположном конце установлен узел фиксации подвесной цементировочной пробки. Якорно-пакерный узел снизу соединен с патрубком хвостовика, входящим в зацепление с хвостовиком. Повышается площадь сцепления якорного узла и герметизирующих элементов с обсадной колонной, что обеспечивает надежность крепления подвески хвостовика и качество перекрытия кольцевого пространства, исключает возможность заклинивания компоновки в искривленной скважине, за счет шарнирно-подвижного крепления, а также упрощает конструкцию устройства и удешевляет проведение работ.
Недостатками устройства для спуска, подвески и цементирования хвостовика - прототипа, является использование профильной трубы в качестве пакерно-якорного узла, что означает, что во время процесса цементирования вся компоновка для многостадийного гидроразрыва пласта удерживается на устье, также недостатком является, что разъединение труб происходит за счет отворота после цементирования.
Технической задачей полезной модели является возможность полной изоляции интервалов скважины, надежного крепления хвостовика для гидроразрыва в стволе скважины и надежного разъединения колонны труб.
Поставленная задача решается заявленным пакером-подвеской для крепления хвостовика с устройством отсоединения бурильных труб включающем узел разъединения пакера-подвески, пакерно-якорный узел, установленный на штоке и узел фиксации подвесной цементировочной пробки, согласно предлагаемому техническому решению пакерно-якорный узел представлен двумя отдельными элементами: механическим якорем, в котором расположены плашки, выполняющие функцию заклинивающего элемента якорного устройства и уплотнительным элементом, выполненным из двух резиновых уплотняющих элементов, в узле разъединения смонтирован цанговый механизм, поджатый сверху верхним корпусом узла разъединения и втулкой узла разъединения изнутри, фиксирующую внутреннюю часть пакера-подвески и бурильных труб внутри внешнего корпуса пакера-подвески уплотнительного элемента и якорного узла.
Схема пакера-подвески представлена на фигуре. Пакер-подвеска состоит из трех конструктивных частей - узлов:
1) узел разъединения пакера - подвески от транспортировочных (бурильных) труб (верхняя часть устройства - I);
2) пакерно-якорный узел (средняя часть - II);
3) узла фиксации подвесной цементировочной пробки (нижняя часть устройства - III).
Пакер-подвеска для крепления хвостовика с устройством отсоединения бурильных труб состоит из корпуса шлицевого 1, содержащего шток 2 узла разъединения, втулку 3 узла разъединения, верхний корпус узла разъединения 4, цангу 5, плашки 6 узла разъединения (собачки), втулку 7, переводник 8, переводник шлицевой 9, который зафиксирован в корпусе шлицевой 1 посредством гайки конусной 10 и гайки верхней 11. К шлицевому корпусу 1 посредством метрической резьбы прикручен кожух 12, содержащий в себе шток 13, соединенный с переводником 7 посредством замковой резьбой по ГОСТ Р 50864-96. На шток 13 установлены шток 14 пакера, на который установлены верхний корпус 15 пакера, толкатель 16 пакера, защитная втулка 17, уплотнительный элемент 18, нижний корпус 19 пакера, кожух якоря 20, верхний корпус якоря 21, к которому прикручен переводник хвостовика 22. На переводник хвостовика установлены плашки 23 якоря и толкатель 24 якоря. Внутри переводника хвостовика установлена подвесная цементировочная пробка 25, зафиксированная на штоке 13 посредством метрической резьбы. Для соединения пакера 19 подвески хвостовика с бурильными трубами в верхней части переводника 9 выполнена замковая резьба по ГОСТ Р 50864-96.
Фиксация пакера- подвески в скважине обеспечивается за счет гидромеханического якоря. Принцип действия заключается в том, что под действием внутреннего избыточного давления происходит срез стопорных винтов 26 на толкателе 24 якоря 21, после чего толкатель 24 начинает перемешаться, тем самым выдвигая плашки 23 якоря в рабочее положение. Насечки на плашке 23 имеют двустороннее направления, что обеспечивает фиксацию от перемещения как вверх, так и вниз.
Отсоединение пакера-подвески и бурильных труб обеспечивает многокомпонентная система, расположенная в верхней части устройства. Принцип действия заключается в гидравлическом освобождении внутренней части пакера-подвески от наружного корпуса. После фиксации устройства в скважине якорем 21, продолжается повышение внутреннего избыточного давления. При достижении определенного значения, происходит срез стопорных винтов 27 на верхнем корпусе узла разъединения 4, после чего происходит движение верхней узла разъединения со втулкой 3 узла разъединения, вследствие данного перемещения цанговый механизм 5 высвобождается, затем прекращается подача жидкости и происходит подъем колонны труб на расчетную величину, последствием данного перемещения является вхождение в зацепления плашки 23 устройства разъединения (собачки) 6 с шлицевым корпусом 1, данное зацепление обеспечивает фиксацию внутренней части подвески пакера, но в тоже время не препятствует высвобождению, в дальнейшем для высвобождения внутренней части устройства необходимо лишь поднять трубы.
Активация уплотнительного элемента происходит после окончания процесса цементирования. Процесс активации заключается в разгрузке колонны труб на пакер-подвеску, вследствие чего происходит смещение корпуса шлицевого 1, кожуха 12, верхнего корпуса пакера 15, толкателя пакера 16 и защитной втулки 17, которое вызывает сжатие резинового уплотнительного элемента 18, фиксация в сжатом состоянии достигается храповым механизмом.