ПАКЕР-ПРОБКА

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для временного перекрытия ствола скважины при проведении изоляционных работ при капитальном ремонте скважин, исследовании пластов, эксплуатации или закачке в них жидкости.
Известен пакер, содержащий полый ствол с заглушкой и упором, установочный фиксатор, приводной корпус и шток установочного гидроцилиндра, размещенные на стволе конус со шлипсами, уплотнительный элемент и фиксатор положения уплотнительного элемента с удерживающими губками (патент РФ №2137901, МПК 6 Е 21 В 33/12,1999 г.).
Недостатком пакера является сложность конструкции, обусловленная наличием сложных деталей, таких как конус, фиксатор положения уплотнительного элемента с удерживающими губками, конические вкладыши, которые требуют высокой точности при изготовлении и значительно усложняют сборку, что возможно выполнить только в специализированных мастерских. Невыполнение жестких требований при изготовлении и сборке снижает надежность работы пакера.
Наиболее близким по технической сущности является пакер - пробка (патент РФ №2259466, МПК 7 Е 21 В 33/12, опубл. в бюл. №24 от 27.08.2005 г.), включающий ствол с заглушкой и упорами, уплотнительный элемент, фиксатор положения уплотнительного элемента, основной конус, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», съемный узел, фиксирующие шарики, установленные в отверстиях ствола и взаимодействующие со съемным узлом, корпус и шток посадочного инструмента, и срезные элементы, при этом пакер снабжен дополнительным конусом, установленным, как и основной, на стволе, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», причем последние имеют насечки противоположного направления основным шлипсам, а также - упорным кольцом с продольными окнами со стороны ствола, расположенным между основными и дополнительными шлипсами, связанными с торцами упорного кольца Т-образным соединением; ствол снабжен упорами, установленными по периметру и на одном уровне между дополнительными шлипсами с возможностью прохода через окна в
упорном кольце и взаимодействующими в рабочем положении с основным конусом; ствол имеет на внутренней поверхности цилиндрическую выборку, а съемный узел выполнен в виде патрубка с цилиндрической выборкой в верхней части по наружной поверхности; основной конус со стволом соединен через срезные элементы, а шток посадочного инструмента с заглушкой - через разрывной элемент.
Недостатками данной конструкции являются:
во-первых, для извлечения пакер-пробки необходимым условием является разрушение калиброванного (рассчитанного на определенную нагрузку) срезного элемента, при этом его разрушения практически не контролируемый процесс особенно на больших глубинах, что ведет к дальнейшей бесконтрольной работе, вследствии чего может возникнуть аварийная ситуация в скважине;
во-вторых, упор передает усилие на фиксирующее кольцо вертикально вверх, но не прижимает насечки фиксирующего кольца к кольцевым насечкам ствола, что при значительных усилиях посадки может привести к срыву фиксирующего кольца, и как следствие потеря герметичности и снижения надежности запакеровки пакер-пробки в скважине.
Задачей полезной модели является контроль проводимых технологический операций в скважине в процессе извлечения пакер-пробки, а также повышение надежности запакеровки последнего в скважине.
Указанная задача решается предлагаемым пакером-пробкой, включающим ствол с заглушкой и упорами, уплотнительный элемент, фиксатор положения уплотнительного элемента, основной конус, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», съемный узел, фиксирующие шарики, установленные в отверстиях ствола и взаимодействующие со съемным узлом, корпус и шток посадочного инструмента, при этом пакер снабжен дополнительным конусом, установленным, как и основной, на стволе, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», причем последние имеют насечки противоположного направления основным шлипсам, а также - упорным кольцом с продольными окнами со стороны ствола, расположенным между основными и дополнительными шлипсами, связанными с торцами упорного кольца Т-образным соединением, при этом ствол снабжен упорами, установленными по периметру и на одном уровне между дополнительными шлипсами с возможностью прохода через окна в
упорном кольце и взаимодействующими в рабочем положении с основным конусом, причем ствол имеет на внутренней поверхности цилиндрическую выборку, а съемный узел выполнен в виде патрубка с цилиндрической выборкой в верхней части по наружной поверхности, при этом основной конус со стволом соединен через срезные элементы.
Новым является то, что контактирующие торцы упора и фиксирующего кольца снабжены взаимообращенными друг к другу конусными поверхностями, при этом съемный узел заглушен сверху и подпружинен вниз относительно ствола, а шток посадочного инструмента выполнен в виде полого цилиндра охватывающего ствол, с которым соединен через автоотцеп.
На фиг.1 изображен предлагаемый пакер-пробка в продольном разрезе.
На фиг.2 - разрез по А-А фиг.1.
На фиг.3 - вид I крупным планом.
Пакер-пробка состоит из ствола 1 (фиг.1) с внутренней цилиндрической выборкой 2, с наружной стороны которого установлены уплотнительный элемент 3 с упором 4. Выше упора 4 находится упорная втулка 5, а между ней и упором 4 - фиксирующее кольцо 6 с насечками (фиг.3). Контактирующие торцы упора 4 и фиксирующего кольца 6 снабжены взаимообращенными друг к другу конусными поверхностями 7 и 8 соответственно. На стволе 1 (фиг.1) напротив упора 4 выполнены кольцевые насечки 9 противоположного направления насечкам кольца 6.
Ниже уплотнительного элемента 3 расположены основной конус 10 с основными шлипсами 11, упорное кольцо 12 и дополнительный конус 13 с дополнительными шлипсами 14. Основные шлипсы 11 и дополнительные шлипсы 14 с основным конусом 10 и дополнительным конусом 13, соответственно, связаны соединением «ласточкин хвост», а с торцами упорного кольца 12 - Т-образным соединением. Ствол 1 снабжен упорами 15 (фиг.2), расположенными по периметру и на одном уровне между дополнительными шлипсами 14 с возможностью прохода через окна 16 в упорном кольце 12 (фиг.1) и взаимодействующими в рабочем положении с основным конусом 10.
Внутри ствола 1 телескопически установлен съемный узел 17 в виде патрубка с наружной цилиндрической выборкой 18 в верхней части. В нижней части ствола 1 расположены радиальные отверстия 19, в которых установлены фиксирующие шарики 20.
Шарики 20 с одной стороны взаимодействуют со съемным узлом 17, а с другой стороны - с боковой стенкой 21 заглушки 22, жестко соединенной с дополнительным конусом 13. Ствол 1 соединен с основным конусом 10 с помощью срезного элемента 23.
Съемный узел 17 подпружинен вниз посредством пружины 24 относительно ствола 1. Съемный узел 17 заглушен сверху глухой головкой 25.
На упор 4 сверху опирается корпус 26 посадочного инструмента. Шток 27 посадочного инструмента выполнен в виде полого цилиндра охватывающего ствол 1, с которым соединен через автоотцеп 28.
Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными кольцами 29, 30 (фиг.1).
Работает устройство следующим образом.
Пакер-пробку в транспортном положении (фиг.1) опускают в требуемый интервал скважины, после чего приводят в действие посадочный инструмент. При этом его корпус 26 оказывает давление на упор 4, а шток 27 тянет вверх заглушку 22, ствол 1 и детали 10, 11, 12, 13 и 14.
В этот момент происходит сжатие уплотнительного элемента 3 и прижатие его к обсадной колонне (на фиг.1, 2 и 3 не показано). При расчетной нагрузке происходит разрушение срезных элементов 23, после чего основной 10 и дополнительный 13 конусы наезжают на шлипсы 11 и дополнительные шлипсы 14, соответственно, раздвигают их, последние приходят в соприкосновение с обсадной колонной, происходит фиксация устройства в скважине.
При дальнейшей натяжке штока 27 осуществляется досжатие уплотнительного элемента 3. Упор 4 своей конусной поверхностью 7 оказывает воздействие на конусную поверхность 8 фиксирующего кольца 6, при этом последнее фиксирует положение уплотнительного элемента 3 в окончательном запакерованном состоянии, радиально прижимаясь своими насечками к кольцевым насечкам 9 ствола 1, чем предохраняет фиксирующее кольцо 6 от срыва при значительных усилиях посадки.
По достижении расчетной нагрузки посадки пакера автоотцеп 28 разрушается, освобождая тем самым посадочный инструмент, который после этого извлекается из скважины, а пакер-пробка остается в изолированном интервале скважины, после чего в скважине проводят запланированный объем работ.
Для снятия пакера-пробки в скважину спускают ловильный инструмент (на фиг.1, 2 и 3 не показано), который цепляют за наружную цилиндрическую выборку 18 съемного узла 17 и далее фиксируют на нижнем торце глухой головки 25 съемного узла 17.
Делают натяжку инструмента вверх, при этом съемный узел 17 приподнимается на величину «L», сжимая пружину 24 (фиг.1), а шарики 20 выпадают во внутрь устройства, при этом ствол 1 освобождается от смежных деталей.
При дальнейшем подъеме съемного узла 17 вместе со стволом 1 снимается нагрузка с уплотнительного элемента 3, и он приходит в исходное положение. Упоры 15 воздействуют на основной конус 10, в результате чего он приподнимается и снимает нагрузку с основных шлипсов 11, которые сдвигаются к центру и отходят от обсадной колонны. Затем подъем ловильного инструмента прекращают и последний подают вниз и съемным узлом 17 ударяют о заглушку 22, вследствии чего она вместе с дополнительным конусом 13 опускается вниз и освобождает дополнительные шлипсы 14 от зацепления с обсадной колонной.
Процесс распакеровки пакер-пробки окончен и его можно поднимать на поверхность.
Предлагаемая пакер-пробка позволяет контролировать проведение технологических операций в процессе извлечения его из скважины за счет исключения калиброванного срезного элемента из конструкции пакер-пробки, а это исключает возможные возникновения в скважине аварийной ситуации, а наличие взаимообращенных конусных поверхностей, на контактирующих торцах упора и фиксирующего кольца предохраняет фиксирующее кольцо от срыва при значительных усилиях посадки и повышает надежность запакеровки пакер-пробки.