ПАКЕР ЗАЛИВОЧНЫЙ РАЗБУРИВАЕМЫЙ, СПУСКАЕМЫЙ НА КАБЕЛЕ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к строительству и ремонту скважин, обсадные колонны которых пришли в негодность и для разобщения ствола скважины при проведении в ней технологических операций.
Позволяет расширить функциональные возможности за счет доставки и установки пакера заливочного разбуриваемого в заданном интервале скважины на кабеле, открытия сбивного клапана посадочного инструмента только после подачи электрического сигнала по кабелю за счет разрушения сбивного штыря сбивного клапана путем вращения срезного устройства электропривода, производить заливку цементного раствора или другой технологической жидкости через колонну насосно-компрессорных труб посредством ниппеля, зафиксированного в цанге-шибере, путем открытия/закрытия заливочных отверстий цангой-шибером.
Известен пакер разбуриваемый (аналог) (1), патент РФ №2128278, Е21В 33/12, дата подачи заявки 30.05.1997, опубликовано 27.03.1999, для проведения изоляционных работ закачкой тампонирующего материала, содержащий корпус, уплотнительные манжеты, якорный узел, отсекающий клапан и механизм запакеровки, выполненный в виде полого штока с поршнем и седлом для отсекающего клапана и цилиндра с кольцевым выступом, образующим со штоком и поршнем камеру, сообщающуюся с внутритрубным пространством посредством радиального канала, отличающийся тем, что якорный узел размещен между уплотнительными манжетами, седло снабжено фиксатором предельного давления, корпус выполнен с посадочным местом, а полый шток снабжен съемным клапаном, выполненным с возможностью взаимодействия с указанным посадочным местом. Недостатками являются невозможность повторной стыковки с пакером после проведения технологических операций, после промывки надпакерного пространства или опрессовки обсадной колонны без разбуривания пакера и установки другого пакера.
Известен пакер разбуриваемый (аналог) (2), патент RU 2374427, Е21В 33/12, дата подачи заявки 09.06.2008, опубликовано 27.11.2009, содержащий посадочный инструмент, включающий гидроцилиндр с нижним упором, поршнем, верхним и нижним штоками, последний из которых выполнен с радиальными каналами и жестко соединен через наконечник, имеющий технологические отверстия, с перфорированным ниппелем, уплотнительный узел, включающий манжету, деформируемую гильзу и дорн с насадкой, соединенный в верхней части с установочной втулкой, телескопически установленной в упор, а в нижней части при помощи насадки через срезное кольцо - с наконечником и перфорированным ниппелем, который телескопически установлен в дорн, оснащенный наружными цилиндрическими участками с увеличивающимися наружными диаметрами сверху вниз, отсекающий клапан и заглушку, фиксируемую в насадке стопорным кольцом. Установочная втулка и нижний упор в транспортном положении зафиксированы между собой срезным винтом, отсекающий клапан выполнен в виде пробки с наружной кольцевой выборкой, герметично вставленной в наконечник и зафиксированной стопорами, которые вставлены в технологические отверстия наконечника с возможностью ограниченного перемещения наружу при разрушении срезного кольца и прохождения дорна, а также с возможностью взаимодействия в транспортном положении изнутри с кольцевой выборкой пробки, а снаружи - с дорном, цилиндрические наружные участки которого соединены плавным переходом. Недостатками являются невозможность повторной стыковки с пакером после проведения технологических операций, после промывки надпакерного пространства или опрессовки обсадной колонны без разбуривания пакера и установки другого пакера.
1
Известен пакер для опрессовки колонны труб в скважине (аналог) (3), патент RU №58162, начало действия патента 15.06.2006 г. опубликовано 10.11.2006 г. Опрессовочный пакер колонны труб в скважине содержит посадочный инструмент, спускное устройство, выполненное в виде кабельной головки с кабелем, цилиндрический корпус с седлом и центральным осевым и радиальными каналами, соединяющими наружное пространство корпуса с его центральным осевым каналом, установленный на корпусе уплотнительный элемент, подвижную в осевом направлении и вставленную в корпус втулку с опорными сухарями. Колонна труб ниже интервала опрессовки снабжена опрессовочной муфтой, оснащенной калиброванным центральным каналом с внутренним диаметром-d, меньшим внутреннего диаметра-d колонны труб и расположенной ниже кольцевой выборкой с большим продольным размером L, чем длина технологических стыков муфт колонны труб. Опорные сухари изготовлены с продольным размером-b, соответствующим продольному размеру - L кольцевой выборки опрессовочной муфты, причем L>b, при этом опорные сухари выполнены подпружиненными наружу посредством пружинных пластин и вставлены в радиальные каналы корпуса, оснащенного сверху технологическим патрубком. Седло корпуса выполнено ниже радиальных каналов в виде расширения центрального осевого канала, снаружи которого на корпусе размещен уплотнительный элемент, выполненный с возможностью герметичного взаимодействия с центральным каналом опрессовочной муфты. Втулка снаружи оснащена утолщением в нижней части и верхним концом уменьшенного диаметра, которым втулка изнутри взаимодействует с технологическим патрубком, выше которого втулка оснащена последовательно радиальными отверстиями и заглушкой. Заглушка снабжена ловильной головкой, снабженной фигурной выборкой снаружи. Утолщение втулки выполнено с возможностью взаимодействия изнутри с опорными сухарями при их взаимодействии с кольцевой выборкой опрессовочной муфты. На наружной поверхности вверху технологического патрубка выполнены продольные короткая и длинная проточки, соединенные снизу фигурной проточкой. Длинная проточка выполнена до края технологического патрубка, при этом посадочный инструмент выполнен в виде толкателя, соединенного со спускным устройством и взаимодействующего сверху с ловильной головкой втулки, и патрубка, установленного на толкателе с возможностью вращения и осевого перемещения, а также охватывающего нижней частью технологический патрубок. Патрубок оснащен внутренним штифтом, взаимодействующим с проточками технологического патрубка с начальной установкой в короткой проточке. Недостатками устройства являются сложность конструкции, недостаточная герметичность посадочного инструмента и надежность рабочих частей.
Известен пакер разбуриваемый с посадочным инструментом, спускаемый на кабеле, (прототип) (4), патент на полезную модель №164722 U1 Т21В, дата подачи заявки 15.03.2016, опубликовано 10.09.2016, который содержит ствол с полым поршнем, обтекатель, разделенный полым поршнем на заполненный жидкостью нижний цилиндр с полостью высокого давления и верхний цилиндр с полостью низкого давления, уплотнительный элемент пакера с верхним и нижним упорами, верхний якорный узел, взаимодействующий с нижним цилиндром. Верхний якорный узел оснащен конической втулкой и шлипсами, которые установлены с возможностью радиального расширения между верхним упором и конической втулкой при их сближении. Ствол жестко соединен с полым поршнем и нижним упором и выполнен сборным, состоящим из соединенных резьбовым соединением корпуса пакера и тяги, соединенной с полым поршнем. Полый поршень жестко соединен с верхним цилиндром, который снабжен дополнительным поршнем, а нижний цилиндр выполнен с возможностью перемещения вниз относительно полого поршня и опоры толкателем на верхний упор, ограниченного наружным упором, установленным на тяге. Тяга изготовлена полой, имеет центратор и заглушена снизу пробкой. Полость тяги сообщена с полостью высокого давления - подпоршневой полостью нижнего цилиндра. Коническая втулка выполнена с возможностью взаимодействия с уплотнительным элементом сверху. Верхний упор имеет возможность фиксации после перемещения относительно наружных кольцевых насечек корпуса сухарями или пружинной шайбой, расположенными в кольцевой проточке верхнего упора. Пакер разбуриваемый оснащен также нижним якорным узлом, содержащим коническую втулку и шлипсы, которые установлены с возможностью радиального расширения между нижним упором и конической втулкой при их сближении. Коническая втулка нижнего якорного узла взаимодействует с уплотнительным элементом снизу. Дополнительный поршень оснащен штоком, герметично вставленным в полость полого поршня и размещен в верхнем цилиндре. Шток дополнительного поршня выполнен полым и заглушен снизу, внутренняя полость штока через отверстия сообщена с полостью низкого давления верхнего цилиндра, тем самым, увеличивая объем цилиндра и перепад давлений в скважине и полости низкого давления. Присоединение пакера к посадочному инструменту осуществлено резьбовым соединением, отрыв пакера после посадки происходит за счет выполнения шейки малого диаметра на верхней части корпуса пакера в месте присоединения корпуса к посадочному инструменту. Посадочный инструмент оснащен сверху сбивным клапаном для сообщения, после открытия сбивного клапана, полости низкого давления с пространством скважины. Верхний цилиндр обтекателя имеет возможность перемещения вниз после открытия сбивного клапана и соединен с кабелем через электропривод, срезное устройство которого выполнено с возможностью взаимодействия путем вращения со сбивным штырем сбивного клапана и разрушения при подаче электрического сигнала сбивного штыря сбивного клапана посадочного инструмента, открытия отверстия сбивного клапана для сообщения полости низкого давления с пространством скважины, зубья на шлипсах выполнены под острым углом с целью уменьшения трения при посадке пакера разбуриваемого. Недостатками являются невозможность повторной стыковки с пакером после проведения технологических операций, после промывки надпакерного пространства или опрессовки обсадной колонны без разбуривания пакера и установки другого пакера. Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является расширение функциональных возможностей и эффективности работы пакера заливочного разбуриваемого за счет возможности производить заливку цементного раствора или другой технологической жидкости через колонну насосно-компрессорных труб посредством ниппеля, зафиксированного в цанге-шибере, путем открытия/закрытия заливочных отверстий цангой-шибером, повторной стыковки с пакером после проведения технологических операций. Цель предлагаемой полезной модели достигается тем, что пакер заливочный разбуриваемый, спускаемый на кабеле, содержит цангу-шибер, производящую открытие/закрытие заливочных отверстий посредством ниппеля, зафиксированного в цанге-шибере, спускаемого на насосно-компрессорных трубах после установки пакера посадочным инструментом, спускаемым на кабеле. Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, решается пакером заливочным разбуриваемым, спускаемым на кабеле, посадочный инструмент которого содержит обтекатель, разделенный полым поршнем на заполненный жидкостью нижний цилиндр с полостью высокого давления и верхний цилиндр с полостью низкого давления. Нижний цилиндр обтекателя имеет возможность перемещения вниз после открытия сбивного клапана. Кабель соединен с электроприводом, срезное устройство которого выполнено с возможностью взаимодействия путем вращения со сбивным штырем сбивного клапана и разрушения при подаче электрического сигнала сбивного штыря сбивного клапана посадочного инструмента, открытия отверстия сбивного клапана для сообщения полости низкого давления с пространством скважины после подачи электрического сигнала по кабелю. Полый поршень жестко соединен с верхним цилиндром, который снабжен дополнительным поршнем, а нижний цилиндр выполнен с возможностью перемещения вниз относительно полого поршня толкателем на верхний упор, ограниченного переводником, установленным на тяге. Дополнительный поршень оснащен штоком, герметично вставленным в полость полого поршня и размещен в верхнем цилиндре. Шток дополнительного поршня выполнен полым и заглушен снизу, внутренняя полость штока через отверстия сообщена с полостью низкого давления верхнего цилиндра, тем самым, увеличивая объем цилиндра и перепад давлений в скважине и полости низкого давления. Тяга изготовлена полой, имеет центратор и заглушена снизу пробкой. Полость тяги сообщена с полостью высокого давления - подпоршневой полостью нижнего цилиндра. Пакер заливочный разбуриваемый содержит корпус, уплотнительный элемент пакера с верхним и нижним упорами, верхний якорный узел, взаимодействующий с нижним цилиндром. Верхний якорный узел оснащен конической втулкой и шлипсами, которые установлены с возможностью радиального расширения между верхним упором и конической втулкой при их сближении. Коническая втулка выполнена с возможностью взаимодействия с уплотнительным элементом сверху. Верхний упор имеет возможность фиксации после перемещения относительно наружных кольцевых проточек корпуса сухарями или пружинной шайбой, расположенными в кольцевой проточке верхнего упора. Пакер заливочный разбуриваемый оснащен также нижним якорным узлом, содержащим коническую втулку и шлипсы, которые установлены с возможностью радиального расширения между нижним упором и конической втулкой при их сближении, Коническая втулка нижнего якорного узла взаимодействует с уплотнительным элементом снизу. Согласно полезной модели, присоединение пакера к посадочному инструменту осуществлено посредством того, что тяга жестко соединена с полым поршнем сверху, а снизу через переводник и удлинитель с разрывным элементом, установленным в заглушке, отрыв посадочного инструмента от пакера после посадки происходит за счет выполнения шейки малого диаметра на разрывном элементе. В корпусе пакера выполнены радиальные заливочные отверстия. Пакер содержит цангу-шибер, которая производит открытие/закрытие заливочных отверстий и служит клапаном, перекрывающим радиальные заливочные отверстия корпуса при перемещении вверх, посредством ниппеля, зафиксированного в цанге-шибере, в котором также выполнены радиальные заливочные отверстия, спускаемого на насосно-компрессорных трубах после установки пакера посадочным инструментом, спускаемым на кабеле. Соединения загерметизированы уплотнительными элементами.
Предлагаемая полезная модель позволяет расширить функциональные возможности за счет доставки и установки пакера заливочного разбуриваемого, спускаемого на кабеле, в заданном интервале скважины на кабеле, открытия сбивного клапана посадочного инструмента только после подачи электрического сигнала по кабелю за счет разрушения сбивного штыря сбивного клапана путем вращения срезного устройства электропривода, производить заливку цементного раствора или другой технологической жидкости через колонну насосно-компрессорных труб посредством ниппеля, зафиксированного в цанге-шибере, путем открытия/закрытия заливочных отверстий цангой-шибером. Новым является то, что пакер заливочный разбуриваемый, спускаемый на кабеле, содержит цангу-шибер, производящую открытие/закрытие заливочных отверстий посредством ниппеля, зафиксированного в цанге-шибере, спускаемого на насосно-компрессорных трубах после установки пакера посадочным инструментом, спускаемым на кабеле. На фиг. 1 в продольном разрезе изображен пакер заливочный разбуриваемый, спускаемый на кабеле, совместно с посадочным инструментом. На фиг. 2 в продольном разрезе изображен пакер заливочный разбуриваемый, спускаемый на кабеле, совместно с ниппелем, зафиксированым в цанге-шибере, спускаемым на насосно-компрессорных трубах. Посадочный инструмент пакера (фиг. 1) содержит обтекатель 32, разделенный полым поршнем 13 на заполненный жидкостью нижний цилиндр 11 с полостью высокого давления 12 и верхний цилиндр 2 с полостью низкого давления 4. Нижний цилиндр 11 обтекателя 32 имеет возможность перемещения вниз после открытия сбивного клапана 7, расположенного в корпусе 6. Кабель 1 соединен с электроприводом 8, срезное устройство 3 которого выполнено с возможностью взаимодействия путем вращения со сбивным штырем сбивного клапана 7 и разрушения при подаче электрического сигнала сбивного штыря сбивного клапана 7 посадочного инструмента, открытия отверстия сбивного клапана 7 для сообщения полости низкого давления 4 с пространством скважины после подачи электрического сигнала по кабелю 1. Полый поршень 13 жестко соединен с верхним цилиндром 2, который снабжен дополнительным поршнем 5, а нижний цилиндр 11 выполнен с возможностью перемещения вниз относительно полого поршня 13 толкателем 30 на верхний упор 19, ограниченного переводником 29, установленным на тяге 14. Дополнительный поршень 5 оснащен штоком 37, герметично вставленным в полость полого поршня 13 и размещен в верхнем цилиндре 2. Шток 37 дополнительного поршня 13 выполнен полым и заглушен снизу, внутренняя полость штока 37 через отверстия сообщена с полостью низкого давления 4 верхнего цилиндра 2, тем самым, увеличивая объем цилиндра 2 и перепад давлений в скважине и полости низкого давления 4. Тяга 14 изготовлена полой, имеет центратор 31 и заглушена снизу пробкой 15. Полость тяги 14 сообщена с полостью высокого давления 12 - подпоршневой полостью нижнего цилиндра 11. Пакер заливочный разбуриваемый содержит корпус 18, уплотнительный элемент пакера 23 с верхним 19 и нижним 26 упорами, верхний якорный узел 21, взаимодействующий с нижним цилиндром 11. Верхний якорный узел 21 оснащен конической втулкой 22 и шлипсами 38, которые установлены с возможностью радиального расширения между верхним упором 19 и конической втулкой 22 при их сближении. Коническая втулка 22 выполнена с возможностью взаимодействия с уплотнительным элементом 23 сверху. Верхний упор 19 имеет возможность фиксации после перемещения относительно наружных кольцевых проточек 40 корпуса 18 сухарями или пружинной шайбой 20, расположенными в кольцевой проточке 28 верхнего упора 19. Пакер заливочный разбуриваемый оснащен также нижним якорным узлом 25, содержащим коническую втулку 24 и шлипсы 39, которые установлены с возможностью радиального расширения между нижним упором 26 и конической втулкой 24 при их сближении. Коническая втулка 24 нижнего якорного узла 25 взаимодействует с уплотнительным элементом 23 снизу. Согласно полезной модели, присоединение пакера к посадочному инструменту осуществлено посредством того, что тяга 14 жестко соединена с полым поршнем 13 сверху, а снизу через переводник 29 и удлинитель 33 с разрывным элементом 27, установленным в заглушке 34, отрыв посадочного инструмента от пакера после посадки происходит за счет выполнения шейки малого диаметра на разрывном элементе 27. В корпусе 18 пакера выполнены радиальные заливочные отверстия 36. Пакер содержит цангу-шибер 35, которая производит открытие/закрытие радиальных заливочных отверстий 36 и служит клапаном, перекрывающим радиальные заливочные отверстия 36 корпуса 18 при перемещении вверх. Ниппель 41 (фиг. 2), зафиксированный в цанге-шибере 35, в котором выполнены радиальные заливочные отверстия 43, спускаемый на насосно-компрессорных трубах 42 после установки пакера посадочным инструментом, спускаемым на кабеле, позволяет производить заливку цементного раствора или другой технологической жидкости под пакер через колонну насосно-компрессорных труб 42 путем открытия/закрытия радиальных заливочных отверстий 36 корпуса 18 цангой-шибером 35. Уплотнительные элементы, исключающие несанкционированные перетоки жидкости, не пронумерованы. Пакер заливочный разбуриваемый, спускаемый на кабеле, работает следующим образом. Перед спуском устройство приводят в транспортное положение. Для этого через технологический канал 9 (фиг. 1) нагнетают воздух в полость низкого давления 4, приводя дополнительный поршень 5 в верхнее положение (это возможно и механическим воздействием на дополнительный поршень 5). После чего сверху располагают сбивной клапан 7 в корпусе 6, и соединяют верхний цилиндр 2 через электропривод 8 с кабелем 1, срезное устройство 3 электропривода 8 взаимодействует со сбивным штырем сбивного клапана 7. Давление в полости низкого давления 4 сбрасывают до атмосферного давления, а технологический канал 9 герметично перекрывают заглушкой 10. После чего полость высокого давления 12 нижнего цилиндра 11 и полости тяги 14 и полого поршня 13 заполняют жидкостью (водой или маслом) через технологический канал 16, который герметично перекрывают заглушкой 17. Тягу 14 соединяют с полым поршнем 13 сверху, а снизу через переводник 29 и удлинитель 33 с разрывным элементом 27, установленным в заглушке 34 корпуса 18. На корпус 18 установлены и зафиксированы остальные конструктивные элементы пакера. Заглушку 17 извлекают и через канал 16 нагнетают жидкость до плотного прижатия без сдвига толкателя 30 к верхнему упору 19, после чего канал 16 опять герметизируют заглушкой 17.
Затем пакер заливочный разбуриваемый с посадочным инструментом в сборе спускают в интервал установки скважины на кабеле 1. При необходимости в скважину доливают жидкость (если высота уровня жидкости над пакером менее 500 м), чтобы увеличить перепад давлений в скважине и в полости низкого давления 4 верхнего цилиндра 2. После чего по кабелю 1 подают электрический сигнал на электропривод 8, срезное устройство 3 которого путем вращения разрушает сбивной штырь сбивного клапана 7, открывая отверстие сбивного клапана 7. В результате жидкость из скважины через отверстие сбивного клапана 7 поступает в цилиндр 2 и за счет перепада давлений в скважине и в полости низкого давления 4 дополнительный поршень 5 со штоком 37 перемещается. При этом шток 37, перемещаясь вниз, создает избыточное давление в полостях полого поршня 13, тяги 14 и в полости высокого давления 12, приводя в движение вниз нижний цилиндр 11. При перемещении вниз цилиндр 11 воздействует толкателем 30 на верхний упор 19, а нижний упор 26, опирающийся снизу на нижний якорный узел 25 и соединенный тягой 14 и удлинителем 33 с полым поршнем 13, остается на месте. В результате верхний упор 19, перемещаясь по корпусу 18 вниз вместе со шлипсами 38 и конусной втулкой 22, сжимает уплотнительный элемент 23, опирающийся снизу на коническую втулку 24, до герметизации скважинного пространства в интервале установки. После чего верхний 19 и нижний 26 упоры надвигают соответствующие шлипсы 38 и 39 на соответствующие конические втулки 22 и 24. Расширяясь, шлипсы 38 и 39 опираются на стенки скважины, фиксируя верхний 21 и нижний 25 якорные узлы с двух сторон от уплотнительного элемента 23 в интервале установки. При этом верхний упор 19 перемещается вниз относительно корпуса 18 и фиксируется сухарями или пружинными шайбами 20, вставленными в кольцевую проточку 28 верхнего упора 19, относительно наружных кольцевых проточек корпуса 18. При достижении необходимого тягового усилия вверх на тягу 14 и удлинитель 33, происходит отрыв разрывного элемента 27 по шейке малого диаметра. Тем самым отсоединяют посадочный инструмент от пакера и на кабеле поднимают на поверхность. Далее на колонне насосно-компрессорных труб 42 спускают ниппель 41 до фиксации с цангой-шибером 35 и открывают радиальные заливочные отверстия 36. Через колонну насосно-компрессорных труб 42, радиальные заливочные отверстия 43 ниппеля 41 и 36 корпуса 18 закачивают цементный раствор или другую технологическую жидкость под пакер. Закачав необходимое количество раствора, поднимают колонну насосно-компрессорных труб 42 с ниппелем 41. Посредством ниппеля 41 цанга-шибер 35 перемещается в среднее положение, перекрывая радиальные заливочные отверстия 36 корпуса 18. При необходимости операцию заливки можно повторить. По окончании всех операций поднимают колонну насосно-компрессорных труб 42 с ниппелем 41. При необходимости в дальнейшем пакер разбуривается.
Технологический и технический результаты при использовании предлагаемой полезной модели достигаются повышением надежности и эффективности работы пакера заливочного разбуриваемого, спускаемого на кабеле, за счет доставки и установки пакера заливочного разбуриваемого в заданном интервале скважины на кабеле, открытия сбивного клапана посадочного инструмента только после подачи электрического сигнала по кабелю за счет разрушения сбивного штыря сбивного клапана путем вращения срезного устройства электропривода, производить заливку цементного раствора или другой технологической жидкости через колонну насосно-компрессорных труб посредством ниппеля, зафиксированного в цанге-шибере, путем открытия/закрытия заливочных отверстий цангой-шибером. Экономический эффект от использования изобретения может достигаться за счет увеличения наработки на отказ, ускорения монтажа, исключения повторной стыковки с пакером после проведения технологических операций, после промывки надпакерного пространства или опрессовки обсадной колонны, разбуривания пакера и установки другого пакера, что позволяет значительно экономить материальные и трудовые ресурсы.
Использованная литература
1. Патент РФ №2128278, Е21В 33/12, дата подачи заявки 30.05.1997, опубликовано 27.03.1999.
2. Патент RU 2374427, Е21В 33/12, дата подачи заявки 09.06.2008, опубликовано 27.11.2009.
3. Патент RU №58162, начало действия патента 15.06.2006 г. опубликовано 10.11.2006 г.
4. Патент на полезную модель №164722 U1 Т21В, дата подачи заявки 15.03.2016, опубликовано 10.09.2016.