МЕХАНИЧЕСКИЙ ПАКЕР РАДИАЛЬНО-ОСЕВОГО ДЕЙСТВИЯ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно для длительного герметичного разобщения ствола эксплуатационной колонны и защиты ее от воздействия избыточных давлений и агрессивной рабочей среды в процессе проведения различных технологических операций при капитальном ремонте и эксплуатации скважин.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является модернизированный пакер с упором на забой (патент РФ №52080, 7 Е21В 33/12, опубл. 10.03.2006 г.), содержащий патрубок, верхний и нижний упоры с размещенными между ними уплотнительными резиновыми элементами с металлической шайбой. Верхний и нижний упоры под уплотнительные резиновые элементы имеют форму тарелки, что повышает герметичность соединения уплотнительных резиновых элементов с верхним и нижним упорами и предотвращает затекание уплотнительных резиновых элементов за эти упоры при посадке пакера.
Данный пакер имеет следующие недостатки:
- металлоемкость конструкции, обусловленная наличием труб хвостовика;
- невозможность последующих посадок пакера выше или ниже интервала первоначальной установки без извлечения пакера из скважины, так как пакер снабжен хвостовиком, опирающимся на забой скважины.
Задачей полезной модели является снижение металлоемкости конструкции пакера с возможностью его перепосадки в любом интервале эксплуатационной колонны без извлечения пакера из скважины. Поставленная задача решается механическим пакером радиально-осевого действия, содержащим патрубок, верхний и нижний упоры с размещенными между ними уплотнительными резиновыми элементами с металлической
шайбой, причем верхний и нижний упоры под уплотнительные резиновые элементы имеют форму «тарелки» с возможностью осуществления герметичного соединения уплотнительных резиновых элементов с верхним и нижним упорами; при этом конструкция верхнего и нижнего упоров в виде тарелки выполнена с возможностью предотвращения затекания уплотнительных резиновых элементов за эти упоры при посадке пакера. Также на нижнем упоре имеется конический узел, позволяющий пакеру более надежно разобщать межтрубное пространство за счет растяжения уплотнительного элемента при посадке пакера. Вследствие этого пакер воспринимает как осевые нагрузки на сжатие, так и радиальные нагрузки на растяжение, чем обеспечивается его надежность. Новым является то, что патрубок снизу снабжен механическим якорем с направляющим штифтом, размещенным в фигурном пазу, выполненном на наружной поверхности патрубка в виде соединенных между собой горизонтальной и вертикальной проточек; при этом механический якорь имеет возможность радиального и осевого перемещения в пределах фигурного паза, а наличие на нижнем упоре конической поверхности позволяет при посадке пакера более плотно прижимать уплотнительный резиновый элемент к эксплуатационной колонне.
На фиг.1 схематично изображен предлагаемый пакер.
На фиг.2 показана развертка фигурного паза.
Механический пакер радиально-осевого действия содержит патрубок - ствол пакера 7, верхний 2 и нижний 3 упоры с размещенными между ними уплотнительными резиновыми элементами 5 и 7, с металлической шайбой 6. Верхний 2 и нижний 3 упоры под уплотнительные резиновые элементы 5 и 7 соответственно имеют форму «тарелки» 4 и 9 с возможностью осуществления герметичного соединения уплотнительных резиновых элементов 5 и 7 с верхним 2 и нижним 3 упорами. Конструкция верхнего 2 и нижнего 3 упоров в виде тарелки 4 и 9 соответственно выполнена с возможностью предотвращения затекания уплотнительных резиновых
элементов 5 и 7 за соответствующие верхний 2 и нижний 3 упоры при посадке пакера. Также нижний упор 3 имеет конический узел 8, который при посадке входит в проходное сечение уплотнительного резинового элемента 7. Наружный диаметр конического узла незначительно больше внутреннего диаметра уплотнительного элемента, вследствие чего при посадке конус входит в уплотнительный элемент, тем самым растягивая его и прижимая к стенкам эксплуатационной колонны. Патрубок 1 снизу снабжен механическим якорем 14 с направляющим штифтом 13, размещенным в фигурном пазу 15, выполненном на наружной поверхности патрубка 1 в виде соединенных между собой горизонтальной 16 и вертикальной 17 проточек. Механический якорь 14 имеет возможность радиального и осевого перемещения в пределах фигурного паза 15. Механический пакер радиально-осевого действия изготовлен с возможностью восприятия как осевых нагрузок на сжатие, так и радиальных нагрузок на растяжение.
Механический пакер радиально-осевого действия работает следующим образом. Пакер в сборе (как показано на фиг.1 и 2) на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) (на фиг.1 и 2 не показано) спускается в заданный интервал скважины, при этом направляющий штифт 13 механического якоря 14 находится в крайнем левом положении горизонтальной проточки 16 фигурного паза 15 (транспортное положение). При достижении интервала установки пакера производится его посадка. Для этого с устья скважины (на фиг.1 и 2 не показано) производят поворот колонны НКТ по часовой стрелке на длину, большую длины развертки горизонтальной проточки 16 фигурного паза 15, и начинают разгрузку веса колонны НКТ на механический якорь 14 до фиксации плашек 11 механического якоря 14 на внутренних стенках эксплуатационной колонны (на фиг.1 и 2 не показано). При этом направляющий штифт 13 перемещается сначала слева направо по горизонтальной проточке 16 и попадает в нижнюю часть вертикальной проточки 17, по которой в процессе разгрузки колонны НКТ перемещается в верхнюю часть вертикальной проточки 17 фигурного паза 15, выполненного
на наружной поверхности патрубка 1. Производят полную разгрузку колонны НКТ на пакер, а поскольку механический якорь 14 своими плашками 11 зафиксировался на внутренних стенках эксплуатационной колонны, то происходит сжатие уплотнительных элементов 5 и 7 посредством соответствующих верхнего 2 и нижнего 3 упоров; тарелки 4 и 9 соответственно верхнего 2 и нижнего 3 упоров предотвращают затекание уплотнительных резиновых элементов 5 и 7 за соответствующие верхний 2 и нижний 3 упоры. А конический узел 8 нижнего упора 3 входит в отверстие в уплотнительном резиновом элементе 7, растягивая и прижимая ее к стенкам эксплуатационной колонны. В результате пакер герметично разобщает ствол эксплуатационной колонны. Далее производят (например) ремонтные работы, намеченные планом работ. По окончании ремонтных работ действия, описанные выше, повторяют в обратной последовательности, а при необходимости производят переустановку пакера выше или ниже интервала первоначальной установки, как описано выше, и продолжают работу с пакером без извлечения его из скважины.
Предлагаемый механический пакер радиально-осевого действия имеет низкую металлоемкость за счет исключения труб из конструкции пакера, а также имеет возможность перепосадки в любом интервале эксплуатационной колонны без извлечения пакера из скважины, что позволяет сэкономить время в процессе проведения технологических операций при капитальном ремонте скважин и эксплуатации.