СКВАЖИННЫЙ ЯКОРЬ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для использования совместно с манжетным пакером для закрепления его в требуемом интервале скважины, с целью предотвращения перемещения при проведении гидроразрыва пласта (ГРП), и перекрытия внутреннего канала для создания гидравлического давления, используемого для управления другими гидравлическими устройствами манжетного пакера.
Известно пакерно-якорное оборудование для селективной обработки пласта по патенту РФ на изобретение RU 2499884 С1. Пакерно-якорное оборудование для селективной обработки пласта, содержащее шток, уплотнительный элемент, корпус, переводник, клапан, на штоке пакера установлены составной уплотнительный элемент, верхний и нижний конуса, сверху и снизу от конусов размещены, соответственно, верхний и нижний кожухи, в пазах которых установлены, соответственно, верхние и нижние опоры, прижатые к штоку пружинами через верхний и нижний упоры и шайбы, верхний кожух соединен с корпусом, в пазу которого имеется шпонка, а к нижнему кожуху прикреплен переводник, соединенный с гидравлическим якорем, к нижней части которого прикреплен корпус клапана, внутри которого установлены защитные кольца с уплотнительной манжетой, поджатой снизу гайкой и контргайкой, а к нижней части клапана прикреплен механический якорь, внутри оборудования содержится устройство герметизации клапана с возможностью взаимодействия с внутренней частью клапана, зафиксированное в верхнем переводнике через упор и включающее стержень, штангу, на которую установлен фиксатор, и контргайку, прикрепленную к верхней части устройства герметизации клапана. Недостатками данного пакерно-якорного оборудования являются: сложность и трудоемкость конструкции клапана, невозможность работы данного оборудования в условиях сильного загрязнения, высокие затраты времени и сложность технического обслуживания фрикционных плашек и клиньев, уменьшение хода раскрытия клина на длину сжатой пружины, расположенной над клином, высокая трудоемкость конструкции.
Известен телескопический замок механического якоря по патенту РФ на изобретение RU 2540729 С2, предназначенный для циклического переключения механического якоря из рабочего в транспортное состояние, содержащий замкнутый лабиринтный паз, выполненный на стволе, и плавающий палец, установленный в обойме якоря, телескопически соединенной со стволом, с возможностью прямолинейных и круговых перемещений плавающего пальца в пределах лабиринтного паза, последний включает длинный и короткий продольные каналы и соединяющие их поперечные каналы, и выступ с контуром параллелограмма, длинные стороны которого образуют длинный и короткий продольные каналы, причем поперечные каналы выполнены с наклоном к оси ствола с возможностью перехода плавающего пальца из одного продольного канала в другой под воздействием реактивной силы от боковых сторон наклонных каналов, вызываемой действием силы инерции ствола на плавающий палец, причем поперечный наклонный канал перемещения плавающего пальца из короткого продольного канала в длинный выполнен с заходом в карман опорной позиции плавающего пальца, расположенный на средней линии выступа, поперечный наклонный канал перемещения плавающего пальца из длинного продольного канала в короткий образован срезом острого угла параллелограмма параллельно боковой стороне лабиринтного паза, а на стволе параллельно продольным каналам дополнительно выполнен глухой продольный паз длиной, большей продольной длины габарита лабиринтного паза, в котором расположен стопорный палец, исключающий поворот ствола относительно обоймы якоря и упор плавающего пальца в нижний предел контура лабиринтного  паза. Недостатком данного замка является наличие множества застойных зон, в которые набивается проппант, что приводит к заклиниванию подвижной части якоря, неработоспособности оборудования и созданию аварийной ситуации в скважине.
Известен механический якорь пакера по патенту РФ на полезную модель RU 116179 U1 (прототип), представляющий собой механический якорь пакера, включающий полый ствол, на наружной поверхности которого выполнен фигурный паз, взаимодействующий с пальцем, закрепленным на подвижной втулке охватывающей ствол, на боковой поверхности подвижной втулки в пазах установлены подпружиненные фрикционные плашки, со стороны верхнего торца выдвигаемые кулачки с возвратной пружиной прижимающей их к стволу, выдвигаемые кулачки выполнены с рифленой наружной поверхностью и внутренней конической поверхностью направленной в сторону конуса, между конусом и упором установлены манжеты, а фрикционные плашки выполнены с верхним и нижним выступами, которые упираются в выступающее за край пазов ограничительное кольцо и резьбовое кольцо, установленные на подвижной втулке. Ограничительное кольцо установлено выше фрикционной плашки и упирается в упорный бурт, выполненный на подвижной втулке. На выступающей за край пазов внутренней поверхности ограничительного кольца выполнено кольцевое углубление, в которое входит замок выполненный на верхнем выступе фрикционной плашки. Резьбовое кольцо установлено ниже фрикционной плашки и выполнено с кольцевым выступом, упирающимся в нижний торец подвижной втулки. Резьбовое кольцо зафиксировано на подвижной втулке стопорным винтом. Недостатками данного механического якоря пакера являются: заклинивание подвижной части якоря в условиях сильного загрязнения, уменьшение хода раскрытия клина на длину сжатой пружины, расположенной над клином, высокая трудоемкость конструкции и технического обслуживания.
Задачей полезной модели является создание конструкции, обеспечивающей надежную многостадийную работу в скважине в условиях сильного загрязнения.
Решение указанной задачи достигнуто в конструкции скважинного якоря, включающего корпус, с выполненным на его поверхности фигурным пазом, на котором размещается подвижный блок якоря, свободно перемещающийся в осевом направлении и зафиксированный от вращения одним или несколькими винтами, состоящий из втулки, на боковой поверхности которой, в пазах, установлены подпружиненные фрикционные плашки, на которых имеются верхние и нижние выступы, при этом верхний выступ упирается в гайку, а нижний выступ упирается в гайку накидную, в верхней части подвижного блока расположены выдвигаемые кулачки с конусной втулкой и пружиной, действующей в осевом направлении, прижимающими выдвигаемые кулачки к корпусу, выдвигаемые кулачки выполнены с рифленой наружной поверхностью и внутренней конической поверхностью, направленной в сторону конуса, в нижней части подвижного блока расположен переключатель, взаимодействующий с фигурным пазом корпуса для циклического переключения подвижного блока в рабочее или транспортное состояние, перед выдвигаемыми кулачками на корпусе установлены конус, раздвигающий выдвигаемые кулачки, и клапан, закрывающийся осевым перемещением в сторону забоя после посадки якоря, в скважинном якоре отсутствует сквозной внутренний канал, а внутренняя полость корпуса соединена с наружным пространством радиально расположенными отверстиями в клапане и соосными с ними отверстиями в корпусе, которые перекрываются при перемещении клапана, расположенного с наружной стороны корпуса, а для возврата клапана в исходное положение используется пружина, возвратное движение клапана ограничивается кольцом упорным, детали подвижного блока якоря имеют зазор относительно корпуса, превышающий размер частиц проппанта,  используемого при проведении ГРП, для одновременного сжатия всех выдвигаемых кулачков по направлению к корпусу используется одна конусная втулка с одной пружиной, действующей в осевом направлении, подвижный блок якоря оснащен системой отверстий и пазов для промывки от частиц проппанта, фигурный паз на поверхности корпуса имеет промывочные канавки, предотвращающие появление застойных зон и отложение проппанта в фигурном пазе, скважинный якорь имеет отсек для размещения автономного скважинного манометра-термометра.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость подтверждается практической работой на объектах нефтегазодобывающей промышленности.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1, 2, 3, где: на фиг. 1 - скважинный якорь; на фиг. 2 - развертка фигурного паза на корпусе; на фиг. 3 - система пазов, канавок и отверстий для промывки от частиц проппанта.
Скважинный якорь (см. фиг. 1) состоит из следующих основных частей: корпуса 1, на который устанавливается клапан 3, свинченный с конусом 5, кольца упорного 4, ограничивающего перемещение клапана 3 по корпусу 1, пружины 2, прижимающей клапан 3 к кольцу упорному 4, гайки 8, в которую устанавливаются выдвигаемые кулачки 6, втулки конусной 7 и пружины 9, предназначенных для сжатия клиньев 6, втулки 10, на которой расположены места для установки фрикционных плашек 22, поджатых пружинами 23, фрикционные плашки 22 имеют верхние выступы, упирающиеся в выступающий край гайки 8 с одной стороны, и нижние выступы упирающиеся в выступающий край гайки  накидной 12 с другой стороны, винтов 11, ограничивающих втулку 10 от поворота на корпусе 1, гайки накидной 12, в которой находится механизм переключения, состоящий из переключателя 15 и стопоров 16, муфты 13, предназначенной для размещения в ней автономного скважинного манометра-термометра. Герметичность клапана 3 обеспечивается кольцами 20. Винт 21 предназначен для совмещения отверстий в клапане 3 с отверстиями в корпусе 1. Винты 14, 17, 18, 19 предотвращают самоотвинчивание соответствующих деталей якоря. Детали 6-12, 15-18, 22, 23 образуют подвижный блок якоря, которая может свободно перемещаться по корпусу 1. Концы стопоров 16 и винтов 11 располагаются в фигурном пазе на корпусе 1. Винты 11 предотвращают вращение втулки 10 на корпусе 1, а стопоры 16 осуществляют поворот переключателя 15 в соответствии с конфигурацией фигурного паза на корпусе 1. При движении подвижной части якоря в сторону муфты 13 до упора стопоров 16 в конец фигурного паза, происходит цикличное переключение транспортного и рабочего состояния якоря, характеризующееся тем, что при обратном движении в транспортном состоянии ограничивается ход подвижного блока якоря, не позволяя выдвигаемым кулачкам 6 касаться конуса 5, а в рабочем состоянии - выдвигаемые кулачки 6 свободно заходят на конус 5. Для контроля давления и температуры в ходе проведения работ внутри муфты 13 устанавливается автономный скважинный манометр-термометр.
Конфигурация фигурного паза на корпусе 1 представлена на фиг. 2. Промывочные канавки 24, 25, 26 предназначены для ликвидации застойных зон в фигурном пазе.
Система промывочных канавок 24, 25, 26 на корпусе 1 (см. фиг. 2), отверстий 28, 29 и пазов 27 (см. фиг. 3) в подвижном блоке якоря, а также зазор, превышающий размер частиц проппанта, используемого при проведении ГРП, между деталями подвижного блока якоря и корпусом обеспечивают возможность промывки подвижного блока якоря от загрязнений для предотвращения заклинивания на корпусе 1.
Работа скважинного якоря производится следующим образом: якорь с выдвигаемыми кулачками в транспортном состоянии спускается до заданной отметки, производится подъем на длину, превышающую длину хода подвижного блока якоря, при этом, подвижный блок якоря за счет сил трения фрикционных плашек 22, прижатых пружинами 23 к внутренней поверхности трубы, в которую спускается якорь, остается неподвижной относительно скважины и корпус 1 движется до упора стопоров 16 в конец фигурного паза на корпусе 1, переключатель 15 поворачивается и переключает якорь из транспортного в рабочее состояние. При спуске якоря в рабочем состоянии конус 5 заходит под выдвигаемые кулачки 6 и раздвигает их до упора в стенку трубы, обеспечивая посадку якоря. После зацепления выдвигаемых кулачков 6 за стенку трубы дальнейшее движение корпуса якоря, сжимает пружину 2, сдвигает конус 5 и свинченный с ним клапан 3 до упора в кольцо упорное 4, что приводит к закрытию клапана 3. Срыв якоря осуществляется в ходе его подъема, при этом, под действием пружины 2 клапан 3 с конусом 5 перейдут в исходное положение, возобновится циркуляция рабочей жидкости через открывшийся клапан 3, конус 5 выйдет из-под выдвигаемых кулачков 6, под действием пружины 9 и втулки конусной 7 выдвигаемые кулачки 6 сожмутся в исходное положение, стопоры 16 дойдут до конца фигурного паза и переключат якорь в транспортное положение.
Применение полезной модели позволило обеспечить надежную многостадийную работу в скважине в условиях сильного загрязнения.