ПАКЕР ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ВНУТРЕННЕЙ ПОЛОСТИ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при строительстве и ремонте скважин для перекрытия внутреннего пространства скважины.
Известно устройство для перекрытия внутренней полости колонны труб (патент RU №2280756 МПК 7 Е21В 33/12 опубл. в бюл. №21 от 27.07.2006 г.), включающее цилиндрический корпус с центральным осевым каналом, внутренней кольцевой проточкой, перемычкой со сквозными каналами и гидравлической камерой, уплотнительный элемент с осевым каналом, имеющим коническую внутреннюю поверхность, установленную в осевом канале уплотнительного элемента распорную пробку с ответной наружной поверхностью, жестко связанный с распорной пробкой шток с радиальным каналом и размещенный в последнем разрушаемый элемент, при этом устройство снабжено кольцевым фигурным поршнем, сухарями и разрезным кольцом, причем уплотнительный элемент в верхней части выполнен с радиальными пазами, при этом сухари размещены в радиальных пазах уплотнительного элемента с возможностью взаимодействия с распорной пробкой, а фигурный поршень установлен во внутренней кольцевой проточке корпуса с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и взаимодействия с сухарями, причем сухари связаны между собой и с фигурным поршнем с помощью разрезного кольца, при этом гидравлическая камера образована внутренней поверхностью кольцевой проточки в корпусе, нижним торцом перемычки, верхним торцом фигурного поршня и боковой поверхностью штока, причем распорная пробка выполнена в виде двух соосных конусов, соединенных своими большими основаниями, причем верхний конус выполнен ступенчатым и имеет в верхней части грани, плоскости которых могут взаимодействовать с сухарями.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством деталей (кольцевой фигурный поршень, сухари);
во-вторых, сложность изготовления уплотнительного элемента, имеющего в верхней части радиальные пазы, для чего необходима пресс-форма сложной конфигурации.
Наиболее близким по технической сущности является пакер для перекрытия внутренней полости колонны труб в скважине (патент RU №2082870 МПК 7 Е21В 33/12, опубл. в бюл. №18 от 27.06.1997 г.), включающий связанный посредством резьбы с
колонной труб цилиндрический корпус с центральным осевым каналом, внутренней кольцевой проточкой, перемычкой со сквозными каналами и гидравлической камерой. Внутри корпуса установлен уплотнительный элемент с осевым каналом, имеющим коническую внутреннюю поверхность. В осевом канале уплотнительного элемента размещена распорная пробка с ответной наружной поверхностью и жестко связанный с распорной пробкой шток с радиальным каналом, в котором размещен разрушаемый элемент.
Недостатками данного пакера являются:
во-первых, сложность изготовления зубчатой нарезки по всей конической поверхности распорной пробки;
во-вторых, недостаточная надежность фиксации уплотнительного элемента в скважине и, как следствие, потеря герметичности из-за того, что зубчатая нарезка распорной пробки фиксируется непосредственно по телу уплотнительного элемента (резине), в связи с чем при восприятии им значительных давлений возможна расфиксация пакера в скважине, то есть распорная пробка сместится вниз относительно уплотнительного элемента.
Задачей полезной модели является упрощение изготовления устройства и повышение надежности фиксации устройства в скважине без потери эффективности работы.
Поставленная задача решается пакером для перекрытия внутренней полости обсадной колонны, включающим полый корпус с гидравлической камерой, распорную пробку, жесткосоединенный с распорной пробкой шток с радиальным каналом, в котором размещен разрушаемый элемент, уплотнительный элемент с осевым каналом под распорную пробку, при этом снизу на внутренней поверхности полого корпуса выполнена расточка, а выше перемычка с отверстиями, связанная с верхним концом штока и разделяющая полость полого корпуса на части, причем уплотнительный элемент размещен верхним концом в расточке, а гидравлическая камера образована стенкой внутренней расточки полого корпуса, верхним торцом уплотнительного элемента и нижним торцом перемычки, отверстия которой сообщают часть полости полого корпуса над перемычкой с гидравлической камерой.
Новым является то, что на наружной поверхности распорной пробки выполнена кольцевая выборка, в которой установлено стопорное кольцо, при этом внутри уплотнительного элемента концентрично и жестко установлена разрезная коническая втулка, на внутренней поверхности которой выполнена цилиндрическая проточка, имеющая возможность взаимодействия со стопорным кольцом в рабочем положении.
Новым также является то, что разрезная коническая втулка изготовлена из легко разбуриваемого материала.
На фигуре изображен предлагаемый пакер для перекрытия внутренней полости обсадной колонны.
Пакер для перекрытия внутренней полости обсадной колонны включает полый корпус 1 с гидравлической камерой 2, распорную пробку 3 с кольцевой выборкой 4 на наружной поверхности, а также жесткосоединенный с распорной пробкой 3 шток 5 с радиальным каналом 6, в котором размещен разрушаемый элемент 7. На распорной пробке 3 установлен уплотнительный элемент 8 с осевым каналом 9. Снизу на внутренней поверхности полого корпуса 1 выполнена расточка 10, а выше перемычка 11 с отверстиями 12, связанная с верхним концом штока 5 и разделяющая полость полого корпуса 1 на части.
Уплотнительный элемент 8 размещен верхним концом в расточке 10, а гидравлическая камера 2 образована стенкой внутренней расточки 10 полого корпуса 1, верхним торцом 13 уплотнительного элемента 8 и нижним торцом 14 перемычки 11, отверстия 12 которой сообщают часть полости полого корпуса над перемычкой 11 с гидравлической камерой 2. Внутри уплотнительного элемента 8 концентрично и жестко установлена разрезная коническая втулка 15, на внутренней поверхности которой выполнена цилиндрическая проточка 16. В кольцевой выборке 4 распорной пробки 3 установлено стопорное кольцо 17, например, разрезное треугольного сечения из пружинной стали, при этом цилиндрическая проточка 16 разрезной конической втулки 15 имеет возможность взаимодействия со стопорным кольцом 17 в рабочем положении.
Разрезная коническая втулка 15 изготовлена из легко разбуриваемого материала, например дюралюминия или может быть изготовлена из чугуна, но при этом выполнена диаметрально сборной из двух или более частей.
Пакер работает следующим образом.
Пакер для перекрытия внутренней полости обсадной колонны (на фиг. не показано) на конце колонны труб 18 (например, на колонне насосно-компрессорных труб) спускают в скважину до интервала, где необходимо разобщить скважинное пространство, например, с целью воздействия на верхний пласт. В процесс спуска внутренняя полость колонны труб 18 заполняется скважинной жидкостью через боковой клапан (на фиг. не показан), устанавливаемый над пакером.
Затем во внутренней полости колонны труб 18 за счет закачки в нее технологической жидкости с помощью насосного агрегата, размещенного на устье скважины, создается расчетная величина избыточного давления.
Давление распространяется через отверстия 12 перемычки 11 полого корпуса 1 в гидравлическую камеру 2 и перемещает уплотнительный элемент 8 с жесткосоединенной с ней разрезной конической втулкой 15 из расточки 10 полого корпуса 1. При этом уплотнительный элемент 8 конической втулкой 15 надвигается на распорную пробку 3, а стопорное кольцо 17 в сжатом состоянии, находящееся в кольцевой выборке 4 распорной пробки 3, скользит вверх по внутренней поверхности разрезной конической втулки 15, приближаясь к цилиндрической проточке 16 разрезной конической втулки 15. При этом разрезная коническая втулка 15 и уплотнительный элемент 8 радиально расширяются наружу, при этом уплотнительный элемент 8 вступает во взаимодействие с обсадной колонной. Далее натяжкой колонны труб 18 распорную пробку 3 с помощью штока 5 втягивают еще больше в осевой канал 9 уплотнительного элемента 8, дожимая тем самым уплотнительный элемент 8 к внутренним стенкам обсадной колонны. Натяжение колонны труб 18 продолжают до тех пор, пока втягивающее усилие штока 5 не превысит предел прочности разрушаемого элемента 7, при этом срезается разрушаемый элемент 7, находящийся в радиальном канале 6 штока 5, а стопорное кольцо 17 оказывается напротив цилиндрической проточки 16 разрезной конической втулки 14, где оно разжимается и вступает во взаимодействие с цилиндрической проточкой 16, фиксируя пакер в окончательном запакерованном положении. После этого колонна труб 18 оказывается отцепленной от пакера и извлекается из скважины. В скважине остаются распорная пробка 3 с надвинутыми на нее разрезной конической втулкой 15, жесткосоединенной с уплотнительным элементом 8, разобщающим скважинное пространство. После окончания работ с верхним пластом вышеуказанные детали разбуриваются.
Пакер для перекрытия внутренней полости обсадной колонны имеет надежную фиксацию в скважине благодаря наличию разбуриваемой разрезной конической втулки со стопорным кольцом, что позволяет пакеру воспринимать значительные давления без потери герметичности.