ПАКЕР РАЗБУРИВАЕМЫЙ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к средствам защиты эксплуатационных колонн от высоких давлений при ремонтно-изоляционных работах в скважинах.
Известен «Разбуриваемый пакер» (авторское свидетельство SU №1832148, Е21В 33/12, опубл. в бюл. №29 от 07.08.1993 г.), содержащий полый цилиндрический корпус с резьбовой нарезкой на наружной поверхности, установленные на корпусе уплотнительный элемент с верхним и нижним антизатекателями и опорами, верхние и нижние шлипсы в виде кольцевых секторов, связанных срезными винтами с опорами, верхний и нижний толкатели с фиксаторами, имеющими резьбовую нарезку под нарезку корпуса и связанный с нижним толкателем патрубок с хвостовиком, между которыми размещено срезное кольцо, при этом пакер снабжен планками, верхние концы которых жестко связаны с верхним толкателем, а нижние - выполнены с зацепами, при этом верхние шлипсы выполнены с радиальными пазами, в которых размещены нижние концы планок, и имеют зацепы для взаимодействия с зацепами планок, а на торцах опор, обращенных к антизатекателям, выполнены радиальные пазы.
Наиболее близким по технической сущности является «Пакер разбуриваемый» (патент RU №2405912, Е21В 33/12, опубл. в бюл. №34 от 10.12.2010 г.), содержащий посадочный инструмент, состоящий из цилиндра и поршня с полым штоком, полый цилиндрический корпус с резьбовой нарезкой на наружной поверхности, установленные на корпусе уплотнительный элемент с верхним и нижним упорами и конусными опорами, верхние и нижние шлипсы в виде кольцевых секторов, выполненных с возможностью продольного перемещения по конусным поверхностям опор, верхний и нижний толкатели, верхний из которых, взаимодействующий с цилиндром посадочного инструмента, снабжен фиксатором, имеющим резьбовую нарезку под нарезку корпуса, и хвостовик, причем нижний толкатель жестко соединен со срезным кольцом для соединения со штоком поршня посадочного инструмента, отличающийся тем, что кольцевые сектора верхних и нижних шлипсов жестко соединены между собой разрушаемыми перемычками, а нижний толкатель жестко соединен с корпусом и снабжен пружинным фиксатором, причем хвостовик жестко соединен с полым штоком, фиксируя срезное кольцо изнутри, и снабжен ниже нижнего толкателя радиальными каналами и снизу пробкой с кольцевой выборкой, соединенной с хвостовиком срезными винтами и выполненной с возможностью герметичного входа в нижний толкатель с взаимодействием кольцевой выборки с пружинным фиксатором, при этом снизу цилиндр посадочного инструмента оснащен камерой с раздели тельной перегородкой, а полый шток оснащен снаружи подвижной втулкой с кольцевой внутренней проточкой, зафиксированной разрушаемым элементом и расположенной внутри камеры, и радиальными отверстиями, в которые вставлены шарики, причем полость полого штока герметично перекрыта заглушкой с проточкой на поверхности для фиксации под шарики, поджимаемые снаружи полого штока втулкой, кольцевая проточка которой выполнена с возможностью совмещения с шариками после взаимодействия втулки с разделительной перегородкой камеры и перемещения ее вниз относительно полого штока, освобождая заглушку, которая выполнена с возможностью перемещения вниз ниже радиальных отверстий хвостовика.
Недостатками данных пакеров является невозможность использования пакеров для закачки тампонирующих и отверждаемых составов из-за задавливания этих составов в подпоршневые пространства посадочных инструментов и их схватывание при подъеме его из скважины, что приводит к выходу из строя посадочного инструмента и невозможность его использования для установки других пакеров без предварительной очистки его от тампонирующего состава в специальных мастерских.
Технической задачей предложения является расширение функциональных возможностей разбуриваемого пакера за счет возможности работы с тампонирующими и отверждеваевыми составами и благодаря возможности промывки посадочного инструмента сразу после установки пакера, что значительно экономит материальные ресурсы из-за возможности использования одного посадочного инструмента для посадки нескольких пакеров.
Техническая задача решается пакером разбуриваемым, содержащим посадочный инструмент, состоящий как минимум из одного цилиндра, оборудованного снизу перегородкой, и соответствующего поршня с полым штоком, сообщенным переточными каналами с подпоршневым пространством соответствующего цилиндра, и пакер, включающий полый цилиндрический корпус, установленные на корпусе уплотнительный элемент с верхним и нижним упорами и опорами под шлипсы, выполненные с возможностью расширения и фиксации в скважине, верхний и нижний толкатели, верхний из которых, взаимодействующий с нижним цилиндром, выполнен с возможностью перемещения вниз относительно корпуса с фиксацией в нижнем положении, а нижний толкатель жестко соединен со штоком нижнего поршня с возможностью отсоединения после установки пакера в скважине, при этом полый шток нижнего поршня оснащен радиальными каналами, выполненными ниже переточных, и заглушкой, перекрывающей полость штока.
Новым является то, что заглушка жестко зафиксирована между радиальными и переточными каналами полого штока нижнего поршня, полые штоки верхних поршней оснащены радиальными каналами выполненными аналогично радиальным каналам нижнего поршня, а перегородка каждого цилиндра выполнена с возможностью перекрытия соответствующих радиальных каналов в транспортном положении и открытия их при перемещении поршней в верхнее положение, при этом верхняя часть полого штока верхнего поршня оснащена выступом, верхний цилиндр сверху оснащен замковым механизмом выполненным с возможностью взаимодействия с выступом и фиксацией поршней в верхнем положении.
На фиг.1 изображена верхняя часть пакера - посадочный инструмент в продольном разрезе.
На фиг.2 изображена нижняя часть пакера - разбуриваемый пакер в продольном разрезе.
Пакер разбуриваемый, содержащий посадочный инструмент 1 (фиг.1), состоящий как минимум из одного цилиндра 2, оборудованного снизу перегородкой 3, и соответствующего поршня 4 с полым штоком 5, сообщенным переточными каналами 6 с подпоршневым пространством 7 соответствующего цилиндра 2, и пакер 8 (фиг.2), изготавливаемый из легкоразбуриваемых материалов и включающий полый цилиндрический корпус 9, установленные на корпусе 9 ушютнительный элемент 10 с верхним 11 и нижним 12 упорами и опорами 13 и 14 под шлипсы 15, выполненными с возможностью расширения и фиксации в скважине (на фиг.1 и 2 не показана), верхний 16 (фиг.2) и нижний 17 толкатели, верхний 16 из которых, взаимодействующий с нижним цилиндром 2' посадочного инструмента 1, выполнен с возможностью перемещения вниз относительно корпуса 9 с фиксацией в нижнем положении фиксаторами 18 (например, поджимаемыми внутрь плашками или пружинным кольцом - на фиг.2 не показан), а нижний толкатель 17 жестко соединен со штоком 5′ нижнего поршня 4′ (например, через полый удлинитель 19) с возможностью отсоединения (например, при помощи разрушаемого кольца 20 или срезных винтов - на фиг.2 не показаны, которые изготавливаются под расчетное усилие разрушения) после установки пакера 8 в скважине. Полый шток 5′ (фиг.1) нижнего поршня 4′ оснащен радиальными каналами 21, выполненными ниже переточных 6, и заглушкой 22, перекрывающей полость штока. Заглушка 22 жестко зафиксирована между радиальными 21 и переточными 6 каналами полого штока 5′. Полые штоки 5 верхних поршней 4 оснащены радиальными каналами 23 выполненными аналогично радиальным каналам 21 нижнего поршня 4', а перегородка 3 каждого цилиндра 2 выполнена с возможностью перекрытия соответствующих радиальных каналов 21 или 23 в транспортном положении и открытия их при перемещении поршней 4' или 4 в верхнее положение. Верхняя часть 24 полого штока 5 верхнего поршня 4 оснащена выступом 25, верхний цилиндр 2 сверху оснащен замковым механизмом 26 (например, в виде пружинного кольца или подпружиненных внутрь колец - на фиг.1 не показаны) выполненным с возможностью взаимодействия с выступом 25 и фиксацией поршней 4 и 4′ в верхнем положении относительно цилиндров 2 и 2'. В качестве пакера 8 (фиг.2) может быть использован пакер любой конструкции, позволяющий производить закачку реагента в пространство скважины, находящееся под ним (см. патенты RU №2405912, 2405911, 2395669, 2296853 и им подобные). Сложные технические соединения и уплотнительные элементы на фиг.1 и 2 не показаны.
Пакер работает следующим образом.
Разбуриваемый пакер, состоящий из посадочного инструмента 1 (фиг.1) и пакера 8 (фиг.2), на колонне труб 27 (фиг.1) спускается в скважину. Для исключения несанкционированного срабатывания посадочного инструмента 1 цилиндр 3 и поршень 4 или 4' могут быть зафиксированы в транспортном положении срезными винтами 28 (фиг.2). После достижения интервала установки (на фиг.1 и 2 не показан) в колонне труб 27 (фиг.1) создают избыточное давление закачкой с устья скважины жидкости насосом (на фиг. не показан), которая через переточные каналы 6 поступает в подпоршневое пространство 7 (фиг.1) каждого цилиндра 2 и 2′. В результате при превышении усилия среза винт 28 (фиг.2) разрушается и поршни 4 и 4′ с полыми штоками 5 и 5′ перемещаются вверх относительно соответствующих цилиндров 2 и 2′, выдавливая жидкость из них через отверстия 29, подтягивая верхний толкатель 16, упертый в нижний цилиндр 2′, и нижний толкатель 17 с полым корпусом 9, соединенный через полый удлинитель 19 с полым штоком 5′, навстречу к друг другу, при этом сжимая соответственно верхним 11 и нижним 12 упорами уплотнительный элемент 10 до герметичного взаимодействия со стенками скважины и выдвигая соответственно опорами 13 и 14 шлипсы 15 до взаимодействия со стенками скважины с фиксацией пакера 8 в требуемом интервале установки. Причем верхний 16 и нижний 17 толкатели фиксируются в положении установки пакера 8 за счет стопорнения верхнего толкателя 16 фиксатором 18 в нижнем положении относительно корпуса 9. После чего насос продолжает закачку жидкости в подпакерное пространство 7 (фиг.1) цилиндров 2 и 2′ для создания усилия, достаточного для отсоединения полого штока 5′ (фиг.2) удлинителем 19 от нижней тяги 17, например, для разрушения кольца 20 или срезных винтов. При этом поршни 4 (фиг.1) и 4′ с полыми штоками 5 и 5′ перемещаются в крайнее верхнее положение относительно соответствующих цилиндров 2 и 2′, радиальные каналы 23 и 21 выходят из соответствующих перегородок 3 и 3′ внутрь цилиндров 2 и 2′. Причем в этом положении посадочный инструмент 1 фиксируется замковым механизмом 26 верхнего цилиндра 2, заватывающим выступ 25 верхней части 24 полого штока 5 верхнего поршня 4 и исключающим несанкционированное перемещение при технологических операциях поршней 4 и 4′ относительно цилиндров 2 и 2′, а переточный канал 6 нижнего полого штока 5′ и радиальный канал 21 обеспечивают переток жидкости из колонны труб 27 через цилиндр 2′ в обход заглушки 22 по полым штокам 5 и 5′ удлинитель 19 (фиг.2) и отверстия 30 в пространство скважины под установленным пакером 8, что фиксируется падением давления закачки манометром (на фиг.1 и 2 не показан) на насосе и позволяет производить технологические операции, связанные, в том числе, с закачкой в пласты (на фиг.2 не показаны), находящиеся ниже пакера 8 (фиг.2), реагенты, тампонирующие и отверждаемые составы. После завершения технологических операций посадочный инструмент 1 (фиг.1) извлекают из пакера 8 (фиг.2), перекрывая внутреннюю полость корпуса 9, например заглушкой 31, зафиксированной срезным элементом 32 на конце удлинителя 19, с фиксацией в пакере 8 пружинным кольцом 33 и с герметизацией в нем уплотнительными кольцами 34.
После извлечения на колонне труб 27 (фиг.1) посадочного инструмента 1 из пакера 8 (фиг.2) на 1-5 метров, через колонну труб 27 (фиг.1), полые штоки 5 и 5′ переточные каналы 6 поршня 4′, радиальные каналы 21, удлинитель 19 (фиг.2) и отверстии 30 производят прокачку промывочной жидкости (например, воды). В результате жидкость проходя через полые штоки 5 (фиг.1) создает эффект ижектирования с перепадом давлений в цилиндрах 2 между переточными каналами 6 и радиальными каналами 23, вызывая циркуляцию жидкости в цилиндрах 2 от канала 6 к каналу 23, что приводит к очистке цилиндров 2 от реагентов, тампонирующих и отверждаемых составов, а в нижнем цилиндре 2′ жидкость, протекая из перепускных каналов 6 в радиальные каналы 21 цилиндрического штока 5′, вымывает из этого цилиндра 2′ реагенты, тампонирующие и отверждаемые составы. Качественная очистка цилиндров 2 и 2′ подтверждена стендовыми и скважинными испытаниями. В результате исключается отверждение тампонирующих и отверждаемый составов в цилиндрах 2 и 2′, и позволяет использование посадочного инструмента 1 после извлечения из скважины без разборки и очистки для посадки других пакеров 8 (фиг.2). При необходимости в дальнейшем пакер 8 можно будет разбурить.
Предлагаемый пакер разбуриваемый позволяет расширить функциональные возможности разбуриваемого пакера за счет возможности работы с тампонирующими и отверждеваевыми составами и благодаря возможности промывки посадочного инструмента сразу после установки пакера и значительно экономить материальные ресурсы из-за возможности использования одного посадочного инструмента для посадки нескольких пакеров.