ПАКЕР ЗАКОЛОННЫЙ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ СО СБИВНЫМ КЛАПАНОМ

ПАКЕР ЗАКОЛОННЫЙ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ СО СБИВНЫМ КЛАПАНОМ
Предлагаемая полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для разобщения пластов в скважине. Обеспечивает повышение надежности разобщения затрубного пространства в скважине при ее креплении, освоении и эксплуатации, предотвращение движения различных по природе жидкостей вверх или вниз по затрубному пространству скважины и ускорение проведения работ по строительству скважины. Известен механический пакер (аналог) (1), патент РФ №2232870 МПК E21B 33/12, опубликовано 20.07.2004, содержащий ствол, жестко связанную с ним опору. Под ней последовательно расположены уплотнительный элемент, конус, обойма и кодовая втулка. Конус и обойма имеют возможность осевого перемещения относительно ствола. В обойме равномерно по ее окружности расположены подпружиненные зубчатые шлипсы и скользящие плашки. При этом зубчатые шлипсы поджаты пружинами к стволу, а скользящие плашки отжимаются пружинами в противоположном направлении. Дистанционная гильза одним концом жестко установлена на обойме, другим соединена при помощи, по крайней мере, одного штифта с кодовой втулкой, имеющей на наружной поверхности фигурный паз. Кодовая втулка имеет возможность осевого и радиального перемещений относительно ствола. Штифт, жестко установленный в нижней части дистанционной гильзы, размещен в фигурном паже кодовой втулки. Недостатками являются сложность конструкции, недостаточная герметизация пакера, отсутствие стопорного механизма, предотвращающего обратное движение гидроцилиндра и удерживающие уплотнительные элементы от распускания. Известен пакер (аналог) (2), патент РФ №2347062 МПК E21B 33/126, опубликовано 20.02.2009, включающий ствол, шток, верхний и нижний переводники, установленную на стволе уплотнительную манжету и гидроцилиндр. Между гидроцилиндром и штоком образована кольцевая камера, в которой установлен поршень. Полость кольцевой камеры выше поршня сообщена с колонной НКТ через выполненное в штоке отверстие. Гидроцилиндром и штоком образована заполненная жидкостью гидравлическая камера. Между последней и кольцевой камерой в гидроцилиндре установлена кольцевая втулка, в которой выполнено продольное отверстие, посредством которого полость гидравлической камеры сообщена с полостью кольцевой камеры. Продольное отверстие перекрыто установленным в кольцевой камере ниже кольцевой втулки клапаном. Последний установлен с упором в установленный ниже него в кольцевой камере поршень, зафиксированный относительно гидроцилиндра в его исходном положении посредством срезных винтов. Уплотнительная манжета установлена на стволе между верхней и нижней защитными втулками. Верхняя защитная втулка установлена с упором в верхний переводник, а нижняя защитная втулка установлена с упором в гидроцилиндр через размещенную между ними гайку-упор.
Недостатками являются сложность конструкции, недостаточная герметизация пакера, отсутствие стопорного механизма, предотвращающего обратное движение гидроцилиндра и удерживающие уплотнительные элементы от распускания. Известен пакер гидромеханический (аналог) (3), патент РФ №2439286 МПК E21B 33/12, опубликовано 10.01.2012, включающий ствол с радиальными каналами, оснащенный снизу упором, гидроцилиндр с поршнем, присоединенную снизу к гидроцилиндру разрезную цангу с якорем, уплотнительное кольцо, седло, размещенное в нижней части ствола. В стволе над упором выполнены дополнительные радиальные отверстия, покрываемые снаружи подвижной втулкой в транспортном положении и выполненные с возможностью открытия. Недостатками являются сложность самой конструкции пакера и сложность его изготовления, недостаточная герметизирующая способность уплотнительного элемента, отсутствие стопорного механизма, предотвращающего обратное движение гидроцилиндра и удерживающие уплотнительные элементы от распускания, возникает необходимость постоянно держать пакер под нагрузкой.
Известен пакер заколонный герметизирующий отсекающий (аналог) (4), патент РФ №125247, дата подачи заявки 24.09.2012, опубликовано 27.02.2013, включающий в себя корпус с центральным проходным каналом и установленными на корпусе манжетными уплотнителями и гидроцилиндром, выполненным с возможностью продольного перемещения относительно ствола, отличающийся тем, что гидроцилиндр закреплен на корпусе от несанкционированного перемещения при спуске в скважину срезными винтами и соединен со стопорным кольцом, имеющим возможность перемещения в сторону сжатия манжетных уплотнителей, при этом манжетные уплотнители выполнены плавной дугообразной формы с треугольными выемками. Недостатками являются сложность изготовления и сборки, при движении конуса до крайнего нижнего положения возможно защемление уплотнительной манжеты между конусом и упором и ее срез в зоне защемления. При высоких давлениях промывки компоновки возможно несанкционированное срабатывание пакера из-за незащищенности радиального канала. Известен пакер заколонный гидромеханический (прототип) (5), патент RU 156735, дата подачи заявки 30.04.2015, опубликовано 20.11.2015, включающий корпус с центральным проходным и радиальными каналами и установленным на корпусе с фиксацией одного конца манжетным уплотнителем и гидроцилиндром, сообщенным радиальными каналами с проходным каналом корпуса, оснащенным стопорным кольцом для фиксации в рабочем положении и выполненным с возможностью фиксации срезными винтами в транспортном положении и продольного перемещения в рабочее положение относительно корпуса для прижатия манжетного уплотнителя к стенкам скважины, торец цилиндра, обращенный к незафиксированному концу манжетного уплотнителя, изготовлен в виде полого конуса, который выполнен с возможностью входа внутрь манжетного уплотнителя с герметичным прижатием его к стенкам скважины при перемещении цилиндра, причем внутри цилиндра установлен кольцевой поршень с наружными кольцевыми проточками под стопорное кольцо, герметично размещенный на корпусе с возможностью перемещения в сторону манжетного уплотнителя. Недостатками являются сложность изготовления и сборки, при движении конуса до крайнего нижнего положения возможно защемление уплотнительной манжеты между конусом и упором и ее срез в зоне защемления. При высоких давлениях промывки компоновки возможно несанкционированное срабатывание пакера из-за незащищенности радиального канала. Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является повышение надежности и эффективности работы пакера заколонного за счет гарантированного срабатывания. Цель предлагаемой полезной модели достигается тем, что пакер заколонный гидромеханический содержит сбивной клапан, что обеспечивает гарантированную герметичность, исключение несанкционированного срабатывания пакера за счет открытия радиального переточного канала только после разрушения сбивного штыря сбивного клапана, позволяет регулировать время срабатывания за счет изменения диаметра отверстия сбивного клапана с целью исключения гидроудара, нижний упор выполнен разрезным с возможностью раскрытия лепестков упора ври посадке пакера, что препятствует защемлению и выдавливанию уплотнительной манжеты. Технический результат достигается тем, что в пакере заколонном гидромеханическом со сбивным клапаном, включающем в себя цилиндрический полый корпус, который выполнен из двух частей - нижней и верхней, с центральным проходным каналом и установленой на нижней части уплотнительной манжетой с фиксацией одного конца упором, гидроцилиндром на верхней части, полость которого сообщена радиальным переточным каналом с проходным каналом цилиндрического полого корпуса, оснащенным стопорным кольцом с нарезанными канавками для фиксации в рабочем положении на кольцевых проточках, выполненных на верхней части цилиндрического полого корпуса, зафиксированным срезными винтами в транспортном положении, имеющим возможность продольного перемещения в рабочее положение относительно цилиндрического полого корпуса для прижатия манжетного уплотнителя к стенкам скважины. Герметизация выполнена при помощи уплотнительных элементов. Торец нижней части гидроцилиндра изготовлен в виде конуса с возможностью входа внутрь уплотнительной манжеты с герметичным прижатием ее к стенкам скважины при перемещении гидроцилиндра. На верхней и нижней частях цилиндрического полого корпуса выполнены присоединительные резьбы, соответствующие заданному типоразмеру обсадной колонны. Пакер заколонный гидромеханический содержит сбивной клапан, установленный в радиальном переточном канале, упор выполнен разрезным с возможностью раскрытия лепестков упора при посадке пакера, что препятствует защемлению и выдавливанию уплотнительной манжеты. Пакер заколонный гидромеханический со сбивным клапаном снабжен центратором, установленным над гидроцилиндром, который защищает гидроцилиндр и уплотнительную манжету от механических повреждений и обеспечивает центровку пакера при спуске. На чертеже показана конструкция пакера заколонного гидромеханического со сбивным клапаном в продольном разрезе. Пакер заколонный гидромеханический со сбивным клапаном включает в себя цилиндрический полый корпус, который выполнен из двух частей - нижней 1 и верхней 14 с центральным проходным каналом 2 и установленой на нижней части 1 уплотнительной манжетой 5 с фиксацией одного конца упором 4, гидроцилиндром 7 на верхней части 14, полость 8 которого сообщена радиальным каналом 3 с проходным каналом 2 цилиндрического полого корпуса 1, оснащенным стопорным кольцом 9 с нарезанными канавками для фиксации в рабочем положении на кольцевых проточках 10, выполненных на верхней части 14 цилиндрического полого корпуса, зафиксированным срезными винтами 11 в транспортном положении, имеющим возможность продольного перемещения в рабочее положение относительно корпуса 1, 14 для прижатия уплотнительной манжеты 5 к стенкам скважины. Герметизация выполнена при помощи уплотнительных элементов 15. Торец нижней части гидроцилиндра 7 изготовлен в виде конуса 6 с возможностью входа внутрь манжетного уплотнителя 5 с герметичным прижатием его к стенкам скважины при перемещении гидроцилиндра 7. На верхней 14 и нижней 1 частях цилиндрического полого корпуса выполнены присоединительные резьбы, соответствующие заданному типоразмеру обсадной колонны. Пакер заколонный гидромеханический содержит сбивной клапан 12, установленный в радиальном переточном канале 3, упор 4 выполнен разрезным с возможностью раскрытия лепестков упора 4 при посадке пакера, что препятствует защемлению и выдавливанию уплотнительной манжеты. Пакер заколонный гидромеханический со сбивным клапаном снабжен центратором 13, установленным над гидроцилиндром 7, который защищает гидроцилиндр 7 и уплотнительную манжету 5 от механических повреждений и обеспечивает центровку пакера при спуске.
Пакер заколонный гидромеханический со сбивным клапаном работает следующим образом. После спуска колонны в скважину производят закачку тампонажного раствора в заколонное пространство. Продавочная пробка (на чертеже не показано) дойдя до сбивного клапана 12 и двигаясь дальше вниз, разрушает сбивной штырь сбивного клапана 12, при этом происходит открытие радиального переточного канала 3. Дойдя до стоп кольца внизу колонны (на чертеже не показано) продавочная пробка герметично перекрывает внутреннее пространство колонны. Нагнетанием гидравлического давления внутри колонны со стороны устья до установленного значения происходит заполнение полости 8 гидроцилиндра 7 через радиальный переточный канал 3 и срезание срезных винтов 11, удерживающих гидроцилиндр 7 от осевого перемещения. При поддержании рабочего давления раствора внутри колонны происходит осевое перемещение гидроцилиндра 7. Под воздействием переднего торца 6 гидроцилиндра 7 уплотнительная манжета 5 деформируется и перекрывает затрубное пространство хвостовика. Упор 4 выполнен разрезным с возможностью раскрытия лепестков упора 4 при посадке пакера, что препятствует защемлению и выдавливанию уплотнительной манжеты 5. Рабочее положение уплотнительной манжеты 5 после стравливания рабочего давления удерживается стопорным кольцом 9. Стопорное кольцо 9 имеет возможность перемещения в сторону сжатия уплотнительной манжеты 5 и исключает возможность возвратного перемещения. Новым является то, что пакер заколонный гидромеханический содержит сбивной клапан, установленный в радиальном переточном канале, что обеспечивает гарантированную герметичность, исключение несанкционированного срабатывания пакера за счет открытия радиального переточного канала только после разрушения сбивного штыря сбивного клапана, позволяет регулировать время срабатывания за счет изменения диаметра отверстия сбивного клапана с целью исключения гидроудара, упор выполнен разрезным с возможностью раскрытия лепестков упора при посадке пакера, что препятствует защемлению и выдавливанию уплотнительной манжеты. Пакер заколонный гидромеханический со сбивным клапаном снабжен центратором, установленным над гидроцилиндром, который защищает гидроцилиндр и уплотнительную манжету от механических повреждений и обеспечивает центровку пакера при спуске.
Технологический и технический результаты при использовании пакера заколонного гидромеханического со сбивным клапаном достигаются за счет повышение надежности и эффективности работы пакера заколонного за счет гарантированного срабатывания. Экономический эффект от использования предлагаемой полезной модели может достигаться за счет увеличения наработки на отказ, ускорения монтажа, что позволяет значительно экономить материальные и трудовые ресурсы.
Использованная литература
1. Патент РФ №2232870 МПК E21B 33/12, опубликовано 20.07.2004.
2. Патент РФ №2347062 МПК E21B 33/126, опубликовано 20.02.2009.
3. Патент РФ №2439286 МПК E21B 33/12, опубликовано 10.01.2012.
4. Патент РФ №125247, дата подачи заявки 24.09.2012, опубликовано 27.02.2013.
5. Патент RU 156735, дата подачи заявки 30.04.2015, опубликовано 20.11.2015.