Пакер устьевой

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и представляет собой устройство для герметичного разобщения участков ствола скважины путем закачки рабочего агента под давлением в герметичную полость.
Известен надувной пакер многоразового применения (патент ПМ RU №167386, МПК Е21В 33/12, опубл. 10.01.2017 в Бюл. №1) содержит ствол, по меньшей мере один рукав манжетный с уплотнительным элементом, установленный на стволе и закрепленный с двух концов крышками с возможностью фиксации рукава манжетного разрезным кольцом от движения вверх, нижнюю крышку, неподвижно закрепленную на стволе и фиксирующую рукав манжетный от осевых перемещений, верхнюю крышку, закрепленную на стволе путем соединения с рукавом манжетным и имеющую возможность перемещения вдоль оси по стволу, уплотнительный элемент, закрепленный на рукаве манжетном с обоих концов и армированный двумя слоями стальных пластинок, расположенных в шахматном порядке, закрепленных на обоих концах рукава манжетного в выточках стальными кольцами и перекрывающих весь периметр слоя армирования, рабочую кольцевую полость, расположенную между стволом и уплотнительным элементом рукава манжетного, канал, позволяющий осуществлять подачу рабочей жидкости под давлением в рабочую полость, уплотнения, герметизирующие рабочую полость.
Недостатками данного пакера являются сложность изготовления, связанная с необходимостью наличия армированных двумя слоями стальных пластинок, и связь полости манжет со скважинной, при небольших давлениях закачки герметизация пространства ненадежная.
Устьевой пакер (патент RU №2112132, МПК Е21В 33/03, опубл. 27.05.1998 в Бюл. №15), содержащий ствол с нижним упором под уплотнительный элемент, размещенный на втулке с верхним упором, установленной с зазором относительно ствола, отличающийся тем, что верхний упор выполнен с хвостовиком, имеющим кулачки с возможностью соединения и отсоединения с колонным фланцем, при этом верхний конец хвостовика загерметизирован относительно ствола и снабжен рукояткой для его кругового поворота, причем в нижнем упоре выполнен радиальный канал, сообщающий зазор между стволом и упорами с затрубным пространством, а хвостовик над кулачками выполнен с радиальным каналом и снабжен подводящим патрубком.
Недостатками данного пакера являются сложность изготовления и большая масса, связанные с необходимостью наличия двух коаксиальных металлических труб от устья до интервала установки, а также отсутствие защиты от негерметичности уплотнительного элемента (нет дублирования).
Пакер устьевой (патент RU №2152506, МПК Е21В 33/12, опубл. 10.07.2000 в Бюл. №19), состоящий из корпуса, узла уплотнения и хвостовика, отличающийся тем, что узел уплотнения выполнен из двух радиальных манжет с воротничками и пологими наружными фасками для ввода пакера в устье скважины, разделенных шайбой со скосами, геометрически соответствующими поверхности воротничков манжет, и снабженной каналами подачи жидкости из верхней манжеты в нижнюю, а также распорной втулки для ограничения степени сжатия манжет упорами-стабилизаторами, верхний из которых снабжен каналами подачи жидкости из затрубного пространства в полость верхней манжеты, при этом хвостовик снабжен кольцевым рядом радиальных сквозных отверстий с резьбой для установки стопорных винтов, фиксирующих хвостовик в кольцевой проточке корпуса.
Недостатками данного пакера являются связь полости манжет со скважинной, при небольших давлениях герметизация пространства ненадежная, а при больших - может возникнуть давление на обсадную колонну выше допустимого, а также отсутствие защиты от негерметичности манжет (нет дублирования).
Технической задачей предполагаемой полезной модели является создание простой и надежной конструкции пакера устьевого за счет использования манжет, выполненных в виде тороидальных камер, давление в которых поддерживают по выделенной линии.
Техническая задача решается пакером устьевым, включающим полый корпус с двумя манжетами, гидравлически сообщаемыми каналами перетока и расположенными между верхним и нижним подвижными упорами, верхний из которых снабжен каналами подачи в полость верхней манжеты.
Новым является то, что корпус выполнен в виде полого патрубка с концевыми технологическими резьбами, манжеты изготовлены в виде тороидальных камер, упоры зафиксированы от выпадения сверху и снизу соответственно верхней и нижней стопорными гайками, накрученными на соответствующие концевые резьбы корпуса, а канал подачи верхнего упора через вентиль сообщен с подающим гибким шлангом, при этом верхний упор также снабжен зацепным механизмом для соединения с гибкой тягой подъемника.
На чертеже изображена схема пакера устьевого с осевым разрезом.
Пакер устьевой включает полый корпус 1 с двумя манжетами 2 и 3, гидравлически сообщаемыми каналами перетока 4 и расположенными между верхним 5 и нижним 6 подвижными упорами, верхний 5 из которых снабжен каналами подачи 7 в полость верхней манжеты 2. Корпус 1 выполнен в виде полого патрубка с концевыми технологическими резьбами 8 и 9. Манжеты 2 и 3 изготовлены в виде тороидальных камер. Упоры 5 и 6 зафиксированы от выпадения сверху и снизу соответственно верхней 10 и нижней 11 стопорными гайками, накрученными на соответствующие концевые резьбы 8 и 9 корпуса 1. Канал подачи 7 верхнего упора 5 через вентиль 12 сообщен с подающим гибким шлангом 13. Верхний упор также снабжен зацепным механизмом 14 (проушиной, крюком, цанговым фиксатором и т.п.- не показаны) для соединения с гибкой тягой 15 подъемника (не показан).
Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность пакера на чертеже не показаны.
Пакер работает следующим образом.
Перед спуском пакер устьевой приводят в рабочее положение. Для этого на корпус 1 снизу накручивают нижнюю гайку 11 по резьбе 9, потом на корпус 1 сверху надевают нижний упор 6. Манжеты 2 и 3, соединенные и сообщенные каналами перетока 4, вместе с верхним упором 5, соединенным и сообщенным с верхней манжетой 2 каналом подачи 7, размещают сверху нижнего упора 6 и фиксируют на корпусе 1 верхней гайкой 10 при помощи резьбы 8. Расстояние между упорами 5 и 6 регулируют соответствующими гайками 10 и 11 (чем меньше расстояние между упорами 5 и 6, тем больший диаметр скважины могут перекрыть манжеты 2 и 3). К каналу подачи 7 присоединяют вентиль 12 и шланг 13, после чего производят опрессовку пакера нагнетанием воздуха или жидкости в манжеты 2 и 3 через шланг 13 с последующим перекрытием вентиля 12. Если давление в манжеты 2 и 3 не падает, то пакер готов после стравливания (сброса) давления в манжетах 2 и 3 к работе. Перед спуском в скважину (не показана) к зацепному механизму 14 присоединяют гибкую тягу 15, а к технологическим резьбам 8 и 9 - необходимые для осуществления технологических операций устройства (не показаны). Например, к нижней резьбе 9 корпуса 1 можно присоединять груз при спуске пакера ниже уровня жидкости для уменьшения плавучести пакера, заглушки для отсечения подпакерное пространство скважины от надпакерного пространства или т.п.; к верхней резьбе 8 можно присоединять клапан и подающую трубу для нагнетания избыточного давления в подпакерное пространство, отводящую трубу для отвода газа из подпакерного пространства, заглушку для создания избыточного давления в надпакерном пространстве или т.п.
3
После сборки пакер на гибкой тяге 15 спускают в скважину в интервал установки. По шлангу 13 подают устьевым насосом (не показан) газ через канал подачи 7 в верхнюю манжету 2, а из нее по каналам перетока 4 - в нижнюю манжету 3. Манжеты 2 и 3 расширяются в поперечном направлении, так как в продольном направлении ограничены от расширения упорами 5 и 6, и перекрывают внутреннее пространство устья скважины. В манжетах 2 и 3 через шланг 13 создают повышенное относительно скважины давление для надежной изоляции надпакерного и подпакерного пространства. Герметичность устьевого пакера проверяется доливом жидкости в объеме 0,05 - 0,1 м(в зависимости от диаметра скважины) в надпакерное пространство после его установки в интервал проведения работ. Давление в манжетах 2 и 3 контролируют устьевым манометром (не показан). В случае падения давления, его поддерживают независимо от проводимых работ в надпакерном и/или подпакерном пространствах скважины в манжетах 2 и 3 нагнетанием с устья насосом по шлангу 13 с контролем давления, чтобы исключить нарушение целостности манжет 2 и 3. По завершению технологических работ в скважине давление в манжетах 2 и 3 стравливают через шланг 13, и пакер на гибкой тяге 15 извлекают из скважины.
Предлагаемый пакер устьевой прост и надежен в работе за счет использования манжет, выполненных в виде тороидальных камер, давление в которых поддерживают по выделенной линии - шлангу.