ЯКОРЬ-ПАКЕР
ANCHORING PACKER

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для фиксации оборудования в скважине, в частности расширяемых систем, а также к средствам герметизации эксплуатационной колонны и защиты от воздействия высокого давления.
Известен «Якорь гидравлический» (патент RU №2337231, МПК E21B 23/00, опубл. Бюл. №30 от 27.10.2008 г.), содержащий соединенный с колонной полый корпус, сообщенный изнутри с колонной труб герметично с эластичной манжетой, соединенной по концам с корпусом и снабженной изнутри концентрично транзитным переходником, выполненным с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно корпуса, при этом манжета расположена внутри корпуса, на котором между концами эластичной манжеты выполнены продольные пазы, снабженные антизатекателями, взаимодействующими изнутри с эластичной манжетой, а снаружи концов эластичной манжеты на корпусе изготовлены внутренние упоры, причем транзитный переходник выполнен в виде полой втулки с наружными упорами по концам, взаимодействующими снаружи от эластичной манжеты с соответствующими внутренними упорами корпуса.
Недостатками данного устройства являются:
- для фиксации оборудования с помощью данного якоря необходимо в его полости и колонне труб постоянно поддерживать высокое давление или применять клапан, перекрывающий проходное сечение и удерживающий якорь в рабочем положении;
- для разобщения эксплуатационной колонны совместно с якорем необходимо еще применять пакер, что значительно удорожает спускаемое в скважину оборудование;
- многократное заякоривание устройства может привести к слому рабочих органов, изготовленных из металла из-за знакопеременных нагрузок, что может привести к заклиниванию устройства в скважине.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Пакер» (патент RU №2215864, МПК E21B 33/12, опубл. Бюл. №31 от 10.11.2003 г.), включающий спускаемые на колонне насосно-компрессорных труб полые верхний и нижний корпусы, присоединенный к концу нижнего корпуса расширяемый патрубок с уплотнительным элементом, размещенным на его наружной поверхности в виде эластичной оболочки, дорн, установленный в корпусе, и гидравлическую камеру, при этом расширяемый патрубок выполнен с наружным кольцевым выступом, над которым расположен якорный участок с зубчатыми насечками, а под ним - уплотнительный элемент, верхняя часть которого контактирует с конической поверхностью кольцевого выступа, а нижний его конец выполнен в виде ласточкина хвоста и в сжатом состоянии размещен в стакане-центраторе, закрепленном к концу нижнего корпуса, при этом его дорн снабжен съемным клапаном, выполнен полым и двухступенчатым и помещен в верхнем корпусе с возможностью заклинивания второй ступенью в зоне расположения кольцевого выступа расширяемого патрубка при его установке, а гидравлическая камера образована корпусом, полостями дорна с клапаном и НКТ.
Недостатками данного устройства являются:
- уменьшенное проходное сечение из-за несъемного дорна после установки пакера;
- сложность извлечения устройства из скважины из-за необходимости предварительного зацепления специальным устройством и подъема дорна для снятия натяга между якорным элементом пакера и эксплуатационной колонной.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание якоря-пакера для фиксации оборудования в скважине, в частности расширяемых систем, а также для герметизации небольших нарушений эксплуатационной колонны и ее защиты от воздействия высокого давления.
Техническая задача решается якорем-пакером, включающим спускаемый на колонне труб расширяемый патрубок с нижним сужением и верхним кольцевым расширением, между которыми расположен уплотнительный элемент, размещенный на наружной поверхности расширяемого патрубка, дорн с расширяющим конусом, седлом и клапаном, размещенный в верхнем расширении с герметичным прижатием к расширяемому патрубку.
Новым является то, что дорн, изготовленный из легко разбуриваемого материала, выше седла и клапана снабжен ограничителем, расширяемый патрубок ниже уплотнительного элемента оснащен нижним кольцевым расширением с нижним сужением, выполненным из легко разбуриваемого материала и соединенным с нижним расширением с возможностью отсоединения при взаимодействии с дорном, а уплотнительный элемент выполнен в виде последовательно установленных с определенным расстоянием кольцевых манжет, причем дорн оснащен по периметру выше расширяющего конуса герметизирующими манжетами.
Новым является также то, что диаметр манжет уплотнительного элемента меньше или равен диаметру кольцевых расширений расширяемого патрубка.
Новым является также и то, что уплотнительные манжеты по торцам оснащены самоуплотняющимися воротниковыми элементами.
На фиг.1 изображен якорь-пакер в эксплуатационной колонне с осевым разрезом в транспортном положении.
На фиг.2 изображен якорь-пакер в эксплуатационной колонне с разрезом после продавливания и удаления дорна.
Якорь-пакер включает спускаемый на колонне труб 1 (фиг.1) расширяемый патрубок 2 с нижним сужением, выполненным в виде проходного башмака 3, и верхним кольцевым расширением 4, между которыми расположен уплотнительный элемент 5, размещенный на наружной поверхности 6 расширяемого патрубка 2. Дорн 7 с расширяющим конусом 8, седлом 9 и клапаном 10 размещен в верхнем расширении 4 с герметичным прижатием к расширяемому патрубку 2. Дорн 7, изготовленный из легко разбуриваемого материала, выше седла 9 и клапана 10 снабжен ограничителем 11. Расширяемый патрубок 2 ниже уплотнительного элемента 5 оснащен нижним кольцевым расширением 12 с проходным башмаком 3, выполненным из легко разбуриваемого материала и соединенным с нижним расширением 12 с возможностью отсоединения при взаимодействии с дорном 7. Уплотнительный элемент 5 выполнен в виде последовательно установленных с определенным расстоянием кольцевых манжет 13. Дорн 7 оснащен по периметру выше расширяющего конуса 8 герметизирующими манжетами 14. Диаметр манжет 13 уплотнительного элемента 5 может быть меньше или равен диаметру кольцевых расширений 4 и 12 расширяемого патрубка 2. Уплотнительные манжеты 13 по торцам оснащены самоуплотняющимися воротниковыми элементами 15.
Устройство работает следующим образом.
Гидромеханический якорь-пакер спускают на колонне бурильных труб или расширяемых труб 1 в скважину (не показано). Проходной башмак 3 служит для направления и беспрепятственного спуска устройства в скважину. При этом заполнение устройства и колонны труб 1 происходит через седло 9 дорна 7 и ограничитель 11. После спуска якоря-пакера в необходимый интервал эксплуатационной колонны (ЭК) 16 или необсаженной части скважины (на чертеже не показано) создают перепад давления над дорном 7 закачкой жидкости через колонну труб 1. При определенном перепаде давления дорн 7 движется вниз, расширяя расширяемый патрубок 2 конусом 8. При этом последовательно установленные манжеты 13 прижимаются к стенке ЭК 16 или необсаженной части скважины. По достижении дорном 7 проходного башмака 3 башмак 3 и дорн 7 выталкиваются на забой скважины, после чего при необходимости разрушаются и удаляются промывкой скважины. При герметизации небольших нарушений эксплуатационной колонны производят отсоединение труб 1 (фиг.2) от расширенного патрубка 2, например, по левой резьбе, а расширенный патрубок 2, расположенный напротив нарушения ЭК, герметизирует нарушение. При использовании якоря-пакера для фиксации расширяемых труб производят расширение труб и, при необходимости, якоря-пакера любым известным способом. Благодаря тому, что дорн 7 снабжен герметизирующими манжетами 14 удается создать необходимый перепад давления для движения дорна 7. Благодаря тому, что диаметр манжет 13 уплотнительного элемента 5 может быть меньше или равен диаметру кольцевых расширений 4 и 12 расширяемого патрубка 2 обеспечивается защита манжет 13 от взаимодействия со стенкой ЭК или необсаженной части скважины. Благодаря тому, что уплотнительные манжеты 13 по торцам оснащены самоуплотняющимися воротниковыми элементами 15 повышается давление гидропрорыва при использовании якоря-пакера для герметизации ЭК.
Якорь-пакер позволяет фиксировать оборудование в скважине с незначительным уменьшением проходного сечения, в частности, расширяемых систем, а также герметизировать небольшие нарушения ЭК и ее защиту от воздействия высокого давления.