ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПАКЕР

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для перекрытия затрубного пространства обсадных труб.
Известен «Термостойкий пакер» (а.с. №1731937, МПК Е 21 В 33/12, опубл. БИ №17 от 07.05.92 г.), содержащий полый ствол, на котором установлен цилиндр с тонкостенной металлической оболочкой, при этом в цилиндре установлен разжимной конус с образованием зазора между ним и металлической оболочкой, в котором размещена разрезная цанга в виде клиновидных кулачков, с фигурным кольцевым пазом, в котором установлено фигурное кольцо, выходящих за пределы металлической оболочки, причем в осевом канале ствола установлено седло под шаровой клапан, а на его нижнем конце - выступ для взаимодействия с конусом.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому пакеру является «Гидромеханический пакер» (патент RU №2235850, МПК Е 21 В 33/12, опубл. БИ №24 10.09.2004 г.), включающий ствол, соединенный через переходник с лифтовой колонной, гидроцилиндр с разжимным конусом и металлической уплотнительной оболочкой, якорь, разрезную цангу, металлическую уплотнительную оболочку, выполненную в виде конуса и снабженную уплотнительным кольцом на внешней стороне, ствол снабжен ступенчатой подпружиненной втулкой в осевом канале с седлом под шаровой клапан в верхней части и обратным клапаном, установленным с возможностью осевого перемещения и образования гидравлической связи осевого канала ствола с подпакерной полостью в крайнем нижнем положении и связанным со стволом, тарированным срезным штифтом, причем разрезная цанга жестко связана со стволом, якорь выполнен в виде кольцевого выступа с зубцами по периметру и установлен ниже места расположения металлической уплотнительной оболочки.
Недостатками выше приведенных устройств являются большое количество узлов и деталей, сложность в изготовлении, возможность использования только единожды, так как для снятия пакера необходимо его разбуривать, и, как следствие, увеличение материальных затрат на проведение скважинных работ с использованием пакеров.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции, снижение материальных затрат за счет многоразового использования пакера.
Техническая задача решается предлагаемым пакером, включающим ствол с конусом и радиальными отверстиями, соединенный с колонной труб через переводник и гидроцилиндр, выполненный с поршнем и цанговым якорем, конус, уплотнительное кольцо
с упором, шаровой клапан с шаром и седлом, соединенным со стволом, тарированным срезным штифтом.
Новым является то, что разрезная цанга с якорем, расположенным снизу, установлена снизу цилиндра, а ствол выполнен с возможностью герметичного осевого перемещения вверх относительно поршня и жестко соединен с поршнем и разжимным конусом, причем радиальные каналы ствола расположены непосредственно под поршнем, при этом на наружной поверхности ствола с возможностью осевого перемещения расположены последовательно сверху вниз конус и уплотнительное кольцо с внутренней конусной поверхностью, взаимодействующей с конусом, выполненным с возможностью взаимодействия сверху с разрезной цангой, причем ниже уплотнительного кольца на стволе зафиксирован упор, взаимодействующий с уплотнительным кольцом.
Новым является так же то, что на наружной поверхности уплотнительного кольца выполнены кольцевые выборки.
На чертеже изображена конструкция пакера в осевом разрезе.
Пакер включает ствол 1 с радиальными отверстиями 2, поршнем 3 и разжимным конусом 4, гидроцилиндр 5 с якорем 6 в виде разрезной цанги 7, соединенный через переводник 8 с колонной труб (на чертеже не показана), уплотнительный элемент 9, шаровой клапан с шаром 10 и с седлом 11, закрепленным в стволе 1 тарированным срезным штифтом 12. Якорь 6 выполнен в виде поверхности с насечками, выступающими снаружи над нижним концом разрезной цанги 7. Изнутри под якорем 6 выполнен разжимной конус 4. Ствол 1 выполнен с возможностью перемещения вверх относительно гидроцилиндра 5 и дополнительно оснащен снизу на наружной поверхности упором 13, который взаимодействует с уплотнительным элементом 9, взаимодействующим с конусом 14. При движении вверх ствола 1 разжимной конус 4 взаимодействует с якорем 6. Возможные перетоки жидкости предотвращаются при помощи самоуплотняющихся манжет 15, 16 и 17. На наружной поверхности уплотнительного элемента 9 выполнены кольцевые выборки.
Устройство работает следующим образом.
Колонну труб (на чертеже не показана) соединяют с переводником 8 и пакер в сборе без шара 10 спускают в скважину, при необходимости, промывку ствола скважины производят через внутреннее пространство колонны труб и ствола 1. По достижении интервала установки (на чертеже не показан), с устья (на чертеже не показано) скважины сбрасывают шар 10, который садится в седло 11. Затем создают в колонне труб и стволе 1 избыточное давление, которое через радиальные каналы 2 передается в гидроцилиндр 5 и на поршень 3. Под воздействием избыточного давления поршень 3 со стволом 1, разжимным конусом 4 и упором 13 перемещаются вверх, при этом якорь 6 за счет движения разжимного конуса 4
прижимается к стенке скважины, а уплотнительный элемент 9 от движения упора 13 со стволом 1 натягивается на конус 14, расширяется в диаметре и заполняет затрубное пространство, прижимаясь к стенке скважины. После взаимодействия разжимного конуса 4 с якорем 6, последний дожимается к стенке скважины, окончательно фиксируя пакер в интервале установки, при этом уплотнительное кольцо 9 фиксируется в прижатом к стенке скважины состоянии, гидравлически разобщая скважину. Для более надежного гидравлического разобщения скважины на наружной поверхности уплотнительного элемента 9 выполнены кольцевые выборки. После установки пакера в колонне труб и стволе 1 увеличивают избыточное давление до срезания тарированного срезного штифта 12, что определяется падением давления в колонне труб на устье скважины. После чего шар 10 с седлом 11 освобождает внутреннее пространство ствола 1 и падает на забой скважины (на чертеже не показан). Далее возможно проведение любых технологических операций, например, добыча продукции пласта, закачка необходимых химических реагентов и/или тампонажного раствора и т.п. Для извлечения пакера из скважины колонну труб со стволом 1 приподнимают вверх, при этом якорь 6, двигаясь по разжимному конусу 4 вверх, отходит от стенки скважины, освобождаясь от взаимодействия с конусной поверхностью 4, и при соприкосновении с поршнем 3 освобождается и уплотнительный элемент 9. Далее пакер извлекают из скважины. После извлечения пакер приводят в исходное состояние, устанавливают внутри ствола при помощи тарированного срезного элемента 12 седло 11 и шар 10, и пакер готов к последующей эксплуатации.
Конструкция предлагаемого пакера проста в обслуживании, изготовлении и эксплуатации, а также может многократно использоваться без дополнительных доработок, в результате чего снижаются материальные затраты.