ДВУСТВОЛЬНЫЙ ПАКЕР

Полезная модель относится к оборудованию для нефтегазовой промышленности, в частности для разобщения межтрубного пространства в скважинах с интервалами негерметичности в насосной, газлифтной или нагнетательной скважине с одним или несколькими эксплуатационными пластами.
Известен пакер, содержащий ствол с расположенными на нем уплотнительным элементом, выполненным в виде пакета манжет, и гидравлическим якорем, включающим плашкодержатель, плашки и конус, и электрический кабель. Гидравлический якорь выполнен с корпусом-поршнем, соединенным со стволом и образующим с охватывающим его плашкодержателем поршневую полость, сообщенную через отверстие в стенке ствола с внутренней полостью ствола, корпус-поршень гидравлического якоря и ствол пакера выше уплотнительного элемента соединены ниппелями, внутри ствола и корпуса-поршня расположена прилегающая к их внутренней поверхности серповидная трубка, сообщенная с выполненными в ниппелях наклонными отверстиями, через серповидную трубку пропущен электрический кабель, жилы которого входят в наклонные отверстия ниппелей и соединены с размещенными на выходе наклонных отверстий кабельными разъемами, посредством которых жилы кабеля, пропущенного через серповидную трубку, соединены с кабелями удлинителями, при этом ниппель, соединенный со стволом, соединен с колонной труб, посредством которой пакер установлен в скважине с возможностью подачи по колонне труб через ниппели, ствол пакера и корпус-поршень гидравлического якоря добываемой из скважины среды, при этом взаимное расположение наклонных отверстий ниппелей и концов серповидной трубки в одной плоскости обеспечено путем фиксации положения ниппеля относительно, соответственно, ствола пакера и корпуса-поршня гидравлического якоря, посредством гайки-упора, навинченной на ствол пакера, вращение которой относительно ствола пакера ограничено стопорным винтом, а ниппели соединены со стволом посредством накидных гаек, навернутых на резьбу ниппеля до упора ее внутреннего торца в гайки-упоры [см., например, патент RU 2379470, кл. E21B 33/1295, опубл. 20.01.2010].
В данном пакере соединение кабельного удлинителя и жил кабеля проводится при монтаже на скважине в виде сборной конструкции (розетка), такое соединение составное, разъемное и при монтаже на герметичность, как правило, не проверяется, поэтому во время работы в скважине возможно попадание жидкости в разъем, что может привести к пробою кабеля. К тому же для пакеровки скважины необходимо создание осевого усилия от веса колонны НКТ, которого при спуске на небольшие глубины будет недостаточно.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является двуствольный пакер, состоящий из пакерного и внутреннего стволов, которые вставлены один в другой и крепятся между собой с ориентированием по силовому кабелю, входящему в кольцевое пространство стволов через боковое окно пакера, уплотнительных элементов с гидравлическим или механическим приводом, фиксирующего узла с каналами для размещения силового кабеля и линии закачки химреагентов, размещенного в кольцевом пространстве между стволами под прессовой втулкой. Фиксирующий узел выполнен шарнирно разъемным и содержит эластичный элемент с опорными шайбами по торцам, разделенный перегородкой с гидроканалами, сообщающимися с каналом контрольной опрессовки [патент RU 2380518, кл. E21B 33/12, опубл. 27.01.2010].
Недостатком данного пакера является недостаточная надежность работы из-за большой вероятности утечек жидкости по разъему фиксирующего узла и сложная система герметизации фиксирующего узла, требующая приложения значительного усилия на прессовую втулку. Кроме того, в данной конструкции невозможно провести герметизацию силового кабеля без удаления брони при перепаде давления более 1 МПа, что также является существенным недостатком.
Задачей настоящей полезной моделью является повышение надежности работы двуствольного пакера за счет улучшения герметизации силового кабеля.
Указанный технический результат достигается тем, что в двуствольным пакере, содержащим содержащий силовой кабель, пакерный и внутренний стволы, вставленные один в другой и скрепленные между собой с образованием межкольцевого пространства, уплотнительные элементы с приводом и фиксирующий узел с каналами для силового кабеля и трубки для закачки химреактивов, согласно полезной модели, силовой кабель снабжен муфтой, заполненной компаундом и закрепленной на нижнем торце фиксирующего узла с помощью фланца, при этом нижняя часть канала для силового кабеля расширена для плотной посадки муфты.
Для улучшения герметизации фиксирующий узел выполнен неразъемным из металла.
Наличие муфты надежно защищает силовой кабель от воздействия жидкости во время эксплуатации благодаря ее высокой герметичности и плотной посадке внутри неразъемного фиксирующего узла.
На фиг. 1 схематично показан заявляемый двуствольный пакер, продольный разрез; на фиг. 2 - фиксирующий элемент с закрепленной в нем муфтой, продольный разрез; на фиг. 3 - вид фиксирующего элемента снизу.
Двуствольный пакер (фиг. 1) содержит силовой кабель 1, пакерный 2 и внутренний 3 стволы, вставленные один в другой и скрепленные между собой с образованием межкольцевого пространства 4, уплотнительные элементы 5 с гидравлическим приводом 6 и фиксирующий узел 7.
Пакерный ствол 2 выполнен из патрубков 8, соединенных между собой гидроцилиндром 9. На внешней поверхности верхнего патрубка 8 размещены уплотнительные элементы 5, обеспечивающие при радиальном расширении герметичное разобщение скважины. Сверху уплотнительных элементов 5 установлен стакан 10, в который вкручивается гайка 11. Нижний патрубок 8 через переходную муфту 12 соединен с внешним корпусом 13 фиксирующего узла 7, к которому прикреплен кожух 14, зафиксированный посредством закладных элементов 15 на нижней муфте 16, в которой имеется паз для протягивания силового кабеля 1.
Внутренний ствол 3 образован патрубками 18, соединенными между собой с помощью гидроцилиндра 9 и фиксирующего узла 7, в который соседние патрубки 18 вкручены с двух сторон. На концах внутреннего ствола 3 патрубки 18 закреплены в верхней 17 и нижней 16 муфтах. Стволы внутренний 3 и пакерный 2 крепятся между собой с ориентированием по силовому кабелю 1, входящему в межкольцевое пространство 4.
Фиксирующий узел 7, изготовленный из металла и представляющий из себя неразъемную деталь, размещен внутри внешнего корпуса 13 и переходной муфты 12. Для протягивания силового кабеля 1 в фиксирующем узле 7 выполнены канал 19 (фиг. 2) и канал 20 для линии закачки химреагентов или отвода газа (фиг. 3).
Силовой кабель 1 на входе в фиксирующий узел 7 заключен в цилиндрическую муфту 21 (фиг. 1-2), внутренняя полость которой для герметизации кабеля заполнена уплотнительным материалом 22, например, компаудом. Нижняя часть канала 19 расширена с образованием цилиндрического уступа 23, в который вмонтирована верхняя часть муфты 21. Соизмеримость диаметра цилиндрического уступа 23 с диаметром муфты 21 обеспечивает плотную посадку последней. Для дополнительной герметизации на заглубленную часть муфты 21 надевают уплотнительные кольца. На конце заглубленной части размещен фланец 24, например, овальной формы (фиг. 3), который плотно прилегает к нижнему торцу фиксирующего узла 7 и жестко закрепляется на нем, например, с помощью болтов.
Гидравлический привод 6 содержит цангу 25 и гидроцилиндр 9, установленный внутри подвижного корпуса 26 (фиг. 1). Гидроцилиндр 9 имеет радиальные каналы 27 для соединения полости гидропривода 6 с полостью НКТ. Выступы цанги 25 предназначены для удержания корпуса 26 после сжатия уплотнительных элементов 5.
Двуствольным пакер монтируют следующим образом: На монтаж поставляется собранный в заводских условиях двухствольный пакер и отдельно силовой кабель с установленной на заданном расстоянии муфтой 21, которая заполнена компаудом 22. Первоначально силовой кабель 1, имеющий длину больше, чем до места установки пакера, подсоединяют к электродвигателю электропогружной установки, спускаемой после монтажа на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ).
По завершению спуска электропогружной установки начинают монтаж пакера на НКТ. На последнюю трубу устанавливают кожух 14, и к ее муфте привинчивают нижнюю муфту 16 пакера таким образом, чтобы паз на муфте 16 был сориентирован вдоль силового кабеля 1. Затем силовой кабель 1 протягивают через фиксирующий узел 7 по каналу 19 до упора муфты 21 на дно цилиндрического уступа 23, прижимают фланец 24 к торцевой поверхности узла 7 и присоединяют его на болтовое соединение. Конец силового кабеля, пропущенного по межтрубному пространству 4, выводят из пакера через боковое отверстие. После чего пакер с размещенным в нем кабелем с помощью подъемного механизма поднимают над скважиной и присоединяют внешний корпус 13 к кожуху 14, а внутренний ствол 3 закрепляют к нижней муфте 16, на которую предварительно устанавливают закладные элементы 15 для передачи веса оборудования ниже пакера на пакерный ствол 3.
Далее присоединяют трубку закачки химреагентов к отверстию, расположенному в верхней муфте 17 (не показано). К смонтированному пакеру присоединяют НКТ и производят его спуск в эксплуатационную колонну. При достижении заданной глубины спуска в НКТ подается жидкость под давлением, которая проходит по внутреннему стволу 3 и через радиальные каналы 27 поступает в полость гидроцилиндра 9. Под действием давления корпус 26 поднимается и сжимает уплотнительные элементы 5, которые, расширяясь, перекрывают зазор между пакером и НКТ, осуществляя тем самым пакеровку скважины. После чего можно запускать электропогружную установку в эксплуатацию.
Из скважины пакер извлекают при подъеме насосно-компрессорных труб НКТ. Во время извлечения пакера возникает сила трения уплотнительных элементов 5 о колонну, которая способствует выпрямлению уплотнительных элементов. При достижении определенного усилия при подъеме НКТ срезаются винты 27, цанга 25 перемещается вниз, уплотнительные элементы 5 выпрямляются и пакер извлекается без дополнительного трения с эксплуатационной колонной.
Таким образом, предложенное устройство при простоте монтажа обеспечивает надежную эксплуатацию пакера и герметизацию силового кабеля с протяжкой через пакер без разделки брони.