ПАКЕР

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к техническим средствам для поинтервального воздействия на призабойную зону многопластовых объектов, обнаружения и ликвидации негерметичности эксплуатационных колонн в скважинах различного назначения..
Известен пакер, содержащий ствол и пакерующие узлы с уплотнительными элементами, гидроцилиндром с поршнем и системой взаимосвязанных отверстий, (см., авторское свидетельство СССР 1698421, Кл. Е 21 В 33/12, 15.12.1991).
Данный пакер позволяет разобщать затрубное пространство колонны труб. Однако данный пакер не позволяет контролировать величину максимального усилия, которое передается на уплотнительные элементы, что в ряде случаев может привести к их выходу из строя. Кроме того, конструкция данного пакера сравнительно сложная, что ведет к снижению надежности его работы.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является пакер, содержащий установленный на колонне труб ствол, на котором установлены гидроцилиндр с поршнем и уплотнительные элементы, причем гидроцилиндр установлен с возможностью осевого перемещения относительно ствола и воздействия на уплотнительные элементы, (см., патент РФ №2175710, Кл. Е 21 В 33/12, 10.11.2001).
Недостаток известной конструкции заключается в том, что в гидроцилиндре выполнен кольцевой выступ с отверстиями, служащий упором для ограничителя осевого сжатия манжет, выполненного на стволе пакера, что усложняет конструкцию пакера. Кроме того, при посадке пакера поршень частично выходит из гидроцилиндра, при этом рабочая поверхность пары поршень-цилиндр не защищена от попадания осаждающихся механических примесей скважинной жидкости, что может привести к заклиниванию поршня и осложнениям при снятии и подъеме пакера.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, повышение надежности работы и упрощение конструкции пакера.
Технический результат достигается, а поставленная техническая задача решается за счет того, что пакер содержит установленный на колонне труб ствол, на котором установлены гидроцилиндр с поршнем и уплотнительные элементы, причем гидроцилиндр установлен с возможностью осевого перемещения относительно ствола и воздействия на уплотнительные элементы, при этом гидроцилиндр и поршень
выполнены в виде перевернутых стаканов, коаксиально расположенных относительно ствола, причем наружная и внутренняя цилиндрические поверхности поршня выполнены ступенчато увеличивающимися в направлении к уплотнительным элементам с образованием с внутренней поверхностью гидроцилиндра и стволом соответственно наружной и внутренней полостей, при этом наружная полость сообщена с затрубным пространством скважины посредством отверстий, выполненных в стенке гидроцилиндра, а в стволе выполнены отверстия, посредством которых ствол сообщен с внутренней полостью.
Как показали проведенные исследования представляется возможность одновременно повысить надежность работы пакера при упрощении его конструкции. Во внутреннюю полость пакера образованную поршнем и стволом поступает только жидкая среда, которую подают по колонне труб, что исключает поступление туда механических примесей вместе с скважинной жидкой средой из затрубного пространства скважины. В тоже время выполнение наружной полости, сообщенной с окружающей пакер средой посредством отверстий в стенке гидроцилиндра, предотвращает нарушение его работы в результате негерметичности и воздействия на наружную поверхность поршня среды из затрубного пространства скважины, содержащей механические примеси. Пакер по существу содержит только одну подвижную пару корпус- поршень, которая требует герметизации путем установки уплотнительных колец. Конструкция пакера содержит небольшое количество деталей. В конечном счете все это и позволило решить указанную выше техническую задачу.
На чертеже представлен продольный разрез пакера.
Пакер содержит установленный на колонне труб 1 ствол 2, на котором установлены гидроцилиндр 3 с поршнем 4 и уплотнительные элементы 5. Гидроцилиндр 3 установлен с возможностью осевого перемещения относительно ствола 2 и воздействия на уплотнительные элементы 5. Гидроцилиндр 3 и поршень 4 выполнены в виде перевернутых стаканов, коаксиально расположенных относительно ствола 2, причем наружная и внутренняя цилиндрические поверхности поршня 4 выполнены ступенчато увеличивающимися в направлении к уплотнительным элементам 5 с образованием с внутренней поверхностью гидроцилиндра 3 и стволом 2 соответственно наружной 6 и внутренней 7 полостей. Наружная полость 6 сообщена с затрубным пространством скважины посредством отверстий 8, выполненных в стенке гидроцилиндра 3, а в стволе 2 выполнены отверстия 9, посредством которых ствол 2 сообщен с внутренней полостью 7. Гидроцилиндр может быть выполнен с нажимной втулкой 10, образующей торцевую поверхность гидроцилиндра со стороны уплотнительных элементов 5.
После спуска пакера на необходимую глубину установки, в колонну труб 1 подается жидкость под давлением. Жидкость через колонну труб 1, ствол 2 пакера и далее через отверстия 9, попадает во внутреннюю полость 7, где создается давление, под действием которого, преодолевая силу упругих уплотнительных элементов 5, гидроцилиндр 3, передвигаясь по поршню 4, вместе с нажимной втулкой 10 деформирует уплотнительные элементы 5, которые перекрывают межтрубное пространство скважины. Перемещение гидроцилиндра 3 осуществляется на расчетную длину, которая равна расстоянию от днища гидроцилиндра 3 до кольцевого уступа на наружной поверхности поршня 4 в месте ступенчатого увеличения его наружной поверхности. При этом жидкость из наружной полости через отверстия 8, выталкивается в затрубное пространство скважины, а пара поршень 4 - корпус 3 защищена от попадания механических примесей, которые могут быть в скважинной жидкости.
Для снятия пакера прекращается закачка жидкости, снижается давление в колонне труб 1 и под действием упругих сил уплотнительных элементов 5, гидроцилиндр 3 занимает первоначальное положение. При этом рабочая жидкость через отверстия 9 из внутренней полости 7 свободно удаляется в ствол 2, не препятствуя перемещению гидроцилиндра 3 и возвращению уплотнительных элементов 5 в исходное положение. В результате подъем пакера осуществляется без осложнений.
Настоящая полезная модель может быть использована в нефтяной, нефтегазовой и других отраслях промышленности, где требуется использование пакеров для разобщения пространства скважин.