ПАКЕР УСТЬЕВОЙ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для проверки герметичности приустьевой части обсадной колонны совместно с противовыбросным оборудованием при бурении или ремонте скважин.
Известен пакер устьевой (патент RU №2152506, Е21В 33/12 опубл. в бюл. №19 от 10.07.2000 г.), состоящий из корпуса, узла уплотнения и хвостовика, при этом узел уплотнения выполнен из двух радиальных манжет с воротничками и пологими наружными фасками для ввода пакера в устье скважины, разделенных шайбой со скосами, геометрически соответствующими поверхности воротничков манжет, и снабженной каналами подачи жидкости из верхней манжеты в нижнюю, а также распорной втулки для ограничения степени сжатия манжет упорами - стабилизаторами, верхний из которых снабжен каналами подачи жидкости из затрубного пространства в полость верхней манжеты, при этом хвостовик снабжен кольцевым рядом радиальных сквозных отверстий с резьбой для установки стопорных винтов, фиксирующих хвостовик в кольцевой проточке корпуса.
Недостатками данной конструкции являются:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;
- во-вторых, сложность изготовления, обусловленная большим количеством технически сложных деталей, что ведет к удорожанию конструкции в целом и как следствие высокой ее стоимости.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пакер устьевой (патент RU №57801, Е21В 33/12 опубл. в бюл. №30 от 27.10.2006 г.), состоящий из корпуса и узла уплотнения, установленного на наружной поверхности корпуса и выполненного в виде самоуплотняющейся сверху вниз манжеты.
Данная конструкция пакера устьевого обладает низкой надежностью работы при больших давлениях опрессовки из-за срыва самоуплотняющейся манжеты в кольцевой зазор между пакером и обсадной трубой.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности работы пакера устьевого при больших давлениях.
Поставленная техническая задача решается пакером устьевым, состоящим из корпуса и узла уплотнения, установленного на наружной поверхности корпуса и выполненного в виде самоуплотняющейся сверху вниз манжеты.
Новым является то, что сверху в корпус вставлен наконечник, оснащенный радиальными каналами, при этом в рабочем положении наконечник закреплен относительно корпуса срезным элементом, а радиальные каналы наконечника герметично перекрыты корпусом, причем в транспортном положении наконечник имеет возможность ограниченного осевого перемещения относительно корпуса и разгерметизации радиальных каналов наконечника, причем узел уплотнения снизу снабжен конусом, сужающимся сверху вниз, и размещен на корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения, при этом ниже узла уплотнения установлен якорный узел, состоящий из подпружиненных внутрь плашек, имеющих возможность взаимодействия с конусом узла уплотнения и установленных в обойме с возможностью радиального перемещения, и направляющего штифта, один конец которого жестко закреплен в обойме, а другой - установлен в вертикальном сквозном пазу, выполненном в корпусе, причем нижний конец корпуса снабжен наружным кольцевым выступом, относительно которого якорный узел подпружинен и имеет возможность осевого перемещения в пределах вертикального сквозного паза корпуса.
На фигуре изображен пакер устьевой в продольном разрезе.
Пакер устьевой состоит из корпуса 1 и узла уплотнения 2, установленного на наружной поверхности корпуса 1 и выполненного в виде самоуплотняющейся сверху вниз манжеты 3.
Сверху в корпус 1 вставлен наконечник 4, оснащенный радиальными каналами 5, при этом в рабочем положении наконечник 4 закреплен относительно корпуса 1 срезным элементом 6, а радиальные каналы 5 наконечника 4 герметично, посредством уплотнительного элемента 7, перекрыты корпусом 1. В транспортном положении наконечник 4 имеет возможность ограниченного осевого перемещения относительно корпуса 1 в пределах внутренней цилиндрической проточке 8, выполненной в корпусе 1, и разгерметизации радиальных каналов 5 наконечника 4.
Узел уплотнения 2 снизу снабжен конусом 9, сужающимся сверху вниз, и размещен на корпусе 1 с возможностью ограниченного осевого перемещения в пределах наружной цилиндрической выборки 10, выполненной на корпусе 1.
Ниже узла уплотнения 2 установлен якорный узел 11, состоящий из подпружиненных внутрь посредством пружинного кольца 12 плашек 13, имеющих возможность взаимодействия с конусом 9 узла уплотнения 2 и установленных в обойме 14 с возможностью радиального перемещения, и направляющего штифта 15.
Один конец направляющего штифта 15 жестко закреплен в обойме 14, а другой установлен в вертикальном сквозном пазу 16, выполненном в корпусе 1.
Нижний конец корпуса 1 снабжен наружным кольцевым выступом 17, относительно которой якорный узел 11 подпружинен посредством пружины 18 и имеет возможность осевого перемещения в пределах вертикального сквозного паза 16 корпуса 1.
Пакер устьевой работает следующим образом.
Перед спуском пакера устьевого в скважину кабель 19 соединяют с наконечником 4 и спускают в эксплуатационную колонну скважины (на фиг. не показано) на требуемую глубину, при этом самоуплотняющаяся сверху вниз манжета 3 находится в контакте с внутренними стенками эксплуатационной колонны, при этом она перепускает скважинную жидкость снизу вверх.
Достигнув требуемого интервала опрессовки эксплуатационной колонны, доливают ее технологической жидкостью и герметизируют пространство между кабелем 19 и эксплуатационной колонной на устье скважины. Поднимают давление в межколонном пространстве скважины, при этом сначала узел уплотнения 2, благодаря самоуплотняющаяся сверху вниз манжете 3, находящейся в контакте с внутренними стенками эксплуатационной колонны скважины, под действием давления жидкости сверху перемещается вниз в пределах наружной цилиндрической выборки 10 корпуса 1 и своим конусом 9 вступает во взаимодействие с внутренней поверхностью плашек 13 якорного узла 11. В результате плашки 13 якорного узла 11 расширяются радиально наружу, разжимая диаметрально пружинное кольцо 12, одновременно с этим якорный узел 11, сжимая пружину 18, смещается вниз в пределах вертикального сквозного паза 16, выполненного в корпусе 1, благодаря тому, что направляющий штифт 15 одним концом жестко закреплен в обойме 14, а другим установлен в вертикальном сквозном пазу 16, выполненном в корпусе 1. В определенный момент плашки 13 фиксируются на внутренних стенках эксплуатационной колонны скважины, исключая осевое перемещение пакера устьевого вниз. После чего самоуплотняющаяся сверху вниз манжета 3 под действием давления жидкости еще более самоуплотняется, плотнее прижимаясь к внутренним стенкам эксплуатационной колонны скважины.
Давление поднимают до намеченного опрессовкой, согласно утвержденного плана работ, и производят опрессовку эксплуатационной колонны, при этом опрессовке подвергается как эксплуатационная колонна выше пакера устьевого, так и устьевая арматура и превентор, на фигуре не показано. После проведения опрессовки давление в эксплуатационной колонне скважины сбрасывают.
После чего натягивают кабель 19 вверх, и при определенном усилии (например, 2000 Н) происходит разрушение срезного элемента 6. В результате наконечник 4 перемещается вверх относительно корпуса 1 в пределах его внутренней цилиндрической проточки
8, при этом открываются радиальные каналы 5 наконечника 4, которые оказываются выше корпуса 1, при этом пакер устьевой занимает транспортное положение.
В итоге скважинная жидкость, находящаяся выше пакера устьевого, устремляется через радиальные каналы 5 наконечника 4 и корпус 1 в подпакерное пространство. Дают выдержку по времени в течение 3-5 минут, при этом давление жидкости над и под пакером устьевым выравнивается.
После чего приспускают пакер устьевой посредством кабеля 19 на 3-5 метров, при этом узел уплотнения 2 конусом 9 выходит из взаимодействия с внутренней поверхностью плашек 13 якорного узла 11, при этом плашки 13 под действием возвратной силы пружинного кольца 12 перемещаются радиально внутрь и отходят от внутренних стенок эксплуатационной колонны скважины, занимая транспортное положение, при этом в процессе подъема узел уплотнения 2 перемещается в пределах наружной цилиндрической выборки 10 корпуса 1.
Далее производят полный подъем пакера устьевого на поверхность, при этом в процессе подъема якорный узел 11, сжимая пружину 18, совершает осевое перемещение в пределах вертикального сквозного паза 16, выполненного в корпусе 1.
Предлагаемый пакер устьевой достаточно надежен в работе, поскольку позволяет произвести опрессовку эксплуатационной колонны в комплексе с устьевым оборудованием при больших значениях давлениях.