ПАКЕР

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для разобщения интервалов ствола обсадной колонны скважины и защиты ее от динамического воздействия рабочей среды в процессе проведения различных технологических операций.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пакер типа ПРО-ЯМО2 с гидравлически якорем ЯГ 1(М) (см. каталог продукции НПФ «Пакер», выпуск №3 от 2005 года стр.24-25, 42), содержащий шток с установленными на нем твердым и мягким уплотнительными элементами, верхним и нижним опорными механизмами плашечного типа, верхнюю присоединительную муфту, в которую сверху ввинчен якорь гидравлический. Снизу на шток установлен механический якорь.
Недостатками данного пакера, выявленных в ходе практического применения являются:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;
во-вторых, твердость резиновых элементов не обеспечивает герметичной посадки пакера приосевой нагрузке ниже 7,2 тонн, так как резиновые элементы обжимают обсадную колонну не по всей своей высоте;
в-третьих, при осевой нагрузке свыше 16 тонн резина уплотнительных элементов затекает между опорными плашками, усложняя срыв пакера и приведение плашек в транспортное положение, о чем свидетельствует характерный круговой рваный след на фаске резиновых элементов после извлечения пакера;
в-четвертых, планки центратора препятствуют прохождению пакера без хвостовика на устье в обсадную колонну скважины.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является упрощение конструкции пакра с возможностью без препятственного прохождения пакера без хвостовика на устье в обсадную колонну скважины, а также обеспечение герметичной посадке пакера не зависимо от осевых нагрузок на него.
Поставленная техническая задача решается пакером, состоящим из ствола с установленным на нем уплотнителем, верхним гидравлическим якорем и нижним механическим якорем, включающим опорный конус, шлипсовый узел и центратор с подпружиненными башмаками.
Новым является то, что уплотнитель состоит из трех манжет, причем средняя манжета выполнена из более мягкой резины, а верхняя и нижняя манжеты из более твердой резины, при этом торцовые части средней манжеты выполнены с наружными скосами, а торцевые части верхней и нижней манжет со стороны сопряжения со средней манжетой выполнены с внутренними скосами, обхватывающими наружние скосы средней манжеты, при этом подпружиненные башмаки нижнего механического якоря в нижней части имеют направляющие скосы.
На фигуре изображен предлагаемый пакер в продольном разрезе.
Пакер состоит из штока 1 с установленным на нем уплотнителем 2, верхним гидравлическим якорем 3 и нижним механическим якорем 4, включающим опорный конус 5, шлипсовый узел 6 и центратор 7 с подпружиненными башмаками 8.
Уплотнитель 3 включает три манжеты 9, 10 и 11. Средняя манжета 9 выполнена из более мягкой резины. Верхняя 10 и нижняя 11 манжеты выполнены из более твердой резины. Торцовые части средней манжеты 9 выполнены с наружными скосами 12 и 13, а торцевые части верхней 10 и нижней 11 манжет со стороны сопряжения со средней манжетой 9 выполнены с внутренними скосами 14 и 15, обхватывающими наружные скосы 12 и 13 средней манжеты 9. Подпружиненные башмаки 8 нижнего механического якоря 4 в нижней части имеют направляющие скосы 16. Нижний механический якорь 4 имеет возможность осевого перемещения относительно штока 1 посредством направляющего штифта 17, который с одной стороны жестко соединен с обоймой 18 нижнего механического якоря 4, а с другой свободно размещен в технологической проточке 19 штока 1.
Пакер работает следующим образом.
Пакер в сборе посредством присоединительной резьбы 20 соединяют с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) 21 и спускают в скважину до интервала посадки. При этом благодаря направляющим скосам 16, выполненным в нижней части подпружиненных башмаков 8 нижнего механического якоря 4 пакер без хвостовика (на фиг. не показано) без препятственно проходит на устье в обсадную колонну скважины (на фиг. не показано). Осевым перемещением пакера вверх-вниз на 0,15-0,2 метра приводят механический якорь в рабочее положение, при этом направляющий штифт 17, жестко зафиксированный в обойме 18 нижнего механического якоря 4 перемещается по технологической проточке 19 штока 1, а сам шток 1 перемещается соответственно вверх и вниз относительно нижнего механического якоря, благодаря контакту его центраторов 7 с подпружиненными башмаками 8 с внутренними стенками обсадной колонны, при этом опорный конус 5 взаимодействует с внутренней поверхностью шлипсового узла 6 прижимая его к внутренним стенкам обсадной колонны.
Начинают разгрузку колонны НКТ 21 на пакер. При достижении определенной нагрузки, средняя манжета (мягкая) 9 принимает форму цилиндра, радиально расширяясь наружу и уплотняясь в обсадной колонне скважины по всей высоте, при этом шток 1 вместе с верхним гидравлическим якорем 3 опускается вниз относительно неподвижного опорного конуса 5, опирающегося на зафиксированный в обсадной колонне нижний механический якорь 4.
Разгрузку колонны НКТ 21 на нижний механический якорь 4 продолжают, при этом увеличиваются в диаметре уже верхняя 10 и нижняя 11 манжеты (твердые) под воздействием нижнего торца верхнего гидравлического якоря 3 сверху и верхнего торца опорного конуса 5 снизу.
Благодаря специальной форме по площади контакта верхней 10 и нижней 11 манжет со средней манжетой 9, верхняя 10 и нижняя 11 манжеты своими внутренними скосами 14 и 15 обхватывают соответственно наружные скосы 12 и 13 средней манжеты 9 и расклиниваясь принимают формы конусов, утолщенных к средней манжете 9 уплотнителя 2, поэтому верхней 10 и нижней 11 манжеты, расположенные соответственно ниже и выше средней манжеты 9 выполняют функции опорных механизмов, предотвращающих сдвиг и затекание резины средней манжеты 9.
По окончании разгрузки колонны НКТ 21 верхняя 10 и нижняя 11 манжеты уплотнителя 2, также принимают форму цилиндров, расширяясь радиально наружу, и продолжают удерживать среднюю манжету 9, герметично прижимая ее к стенкам обсадной колонны скважины.
Нагрузка, при которой происходит посадка пакера, зависит от твердости средней 9, верхней 10, нижней 11 манжет уплотнителя 2, которая подбирается исходя из ожидаемого веса колонны НКТ 21.
Предлагаемый пакер имеет упрощенную конструкцию, легкое прохождение на устье, достаточно высокую степень герметичности посадки, обусловленную тем, что посадка пакера происходит последовательно: сначала происходит уплотнение средней манжеты уплотнителя, а затем и верхней и нижней манжет уплотнителя, одновременно выполняющих роль опор средней манжеты.