МЕХАНИЧЕСКИЙ ПАКЕР

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к пакерам двойного действия и может быть использована при освоении и эксплуатации нефтяных скважин.
Известен механический пакер, содержащий вал, опору, жестко связанную с валом, уплотнительный элемент, конус, подпружиненные плашки и кодовую втулку, имеющую на наружной поверхности управляющий фигурный паз, RU №2232870 C1, E21B 33/12, 2004.07.20.
Известен механический пакер, содержащий вал, уплотнительный элемент, конус, якорь, кодовую втулку, на наружной поверхности которой выполнен фигурный паз с чередующимися продольными короткими и длинными участками, RU №2148700 C1, E21B 33/12, 2000.05.10.
Известен механический пакер включающий вал, на наружной поверхности которого выполнены чередующиеся короткие и длинные участки в виде одного или более автономных кодированных рисунков, связанных между собой сообщающимися путями паза, RU №29331 U1, E21B 33/12, 2003.05.10.
Известен пакер, содержащий вал с фигурным пазом на его наружной поверхности, выполненный в виде двух коротких и одного длинного, установленного между короткими, продольными пазами, последовательно соединенными между собой фигурными пазами, один из которых соединяет низ первого из коротких пазов, являющегося транспортным, с серединой длинного продольного паза, являющегося рабочим, а другой - низ длинного паза с серединой другого короткого продольного паза, являющегося съемным и расположенного по длине в районе середины длинного паза, RU №2305751 C1, E21B 33/12, 2007.09.10; RU №2305750 C1, Е21В 33/12, 2007.09.10; RU №2305749 C1, E21B 33/12, 2007.09.10; RU №2304695 C1, E21B 33/12, 2007. 08.20.
Известен фигурный паз ствола пакера, включающий осевой короткий и осевой длинный участки, соответствующие транспортному и рабочему положениям, и соединенные между собой замкнутым фигурным участком для перевода пакера из транспортного в рабочее положение и обратно, согласно решению, фигурный участок образован чередующимися по направлению винтовыми участками, соединенными в нижних точках через продольные короткие участки, образуя замкнутый круговой контур, RU №65956 U1, E21B 33/12, 2007.08.27.
Известен пакер включающий вал, на наружной поверхности которого выполнены чередующиеся короткие и длинные участки, соединенные между собой замкнутым фигурным пазом, RU №70683 U1, E21B 33/12, 2008.02.10; RU №63857 U1, E21B 33/12, 2007.06.10; RU №65952 U1, E21B 33/12, 2007.08.27; RU №60973 U1, E21B 33/12, 2007.02.10; RU №60127 U1, E21B 33/12, 2007.01.10.
Известна механическая пакерная система, содержащая верхний и нижний пакеры, каждый из которых имеет вал, якорь, уплотнительные элементы, фиксирующее устройство в виде пальца, управляющий фигурный паз, RU №2246604 C1, E21B 33/12, 2005.02.20.
Известен механический пакер двухстороннего действия, содержащий вал, верхний и нижний якори с подпружиненными плашками, уплотнители, верхний и нижний конусы, фигурный паз, RU №52082 U1, E21B 33/12, 2006.03.10.
Известные механические пакеры индивидуальны и имеют соответствующие им траектории управляющих фигурных пазов.
Известна механическая пакерная система, содержащая верхний и нижний пакеры, переводник, вал, верхний и нижний якори с подпружиненными плашками, уплотнители, верхний и нижний конусы, фиксирующее устройство в виде пальца, управляющий фигурный паз с участками транспортного, установочного и рабочего положений, RU №55861 U1, E21B 33/12, 2006.08.27.
Данное техническое решение принято в качестве «ближайшего аналога» настоящей полезной модели.
В пакере «ближайшего аналога» форма управляющих фигурных пазов при посадке пакера требует либо обязательного поворота вала пакера или разгрузки инструмента на пакер для среза штифтов. В первом случае не всегда возможно провернуть вал, особенно в глубоких скважинах с большим наклоном, а во втором случае разгрузка инструмента возможна только при упоре, например, в забой, что ограничивает применяемость конфигурации пакера и снижает эксплуатационные качества.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей расширить эксплуатационные и функциональные качества и увеличить надежность установки.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в выполнении втулки на вале, размещение на ней подвижного нижнего конуса, уплотнителей и неподвижного верхнего конуса, и в выполнении в управляющем фигурном пазе транспортного участка в виде ромба, а рабочая часть управляющего паза, размещена параллельно участку транспортного положения и выполнена длиннее его.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что механический пакер двухстороннего действия содержит переводник, вал, верхний и нижний якори с подпружиненными плашками, уплотнители, верхний и нижний конусы, фиксирующее устройство в виде пальца, управляющий фигурный паз с участками транспортного, установочного и рабочего положений.
На вале установлена втулка с возможностью осевого перемещения вдоль вала, на которой размещены нижний конус с возможностью осевого перемещения по ней, уплотнители и неподвижно верхний конус с возможностью взаимодействия с подпружиненными плашками верхнего якоря, имеющего ограничения в осевом перемещении уступом, выполненным на вале, подпружиненного к валу пружиной, установленной между ним и переводником, расположенным над верхним якорем, и содержащего подпружиненные плашки с возможностями взаимодействия с верхним конусом и препятствия перемещению вала, а в управляющем фигурном пазе, размещенном на вале, участок транспортного положения выполнен в виде ромба со смещенными, нижними и верхними углами на величину не менее половины диаметра пальца управляющего фигурного паза и образованными противоположными стенками паза, а участок рабочего положения размещен параллельно участку транспортного положения, выполнен длиннее его и может иметь горизонтальный участок с размещением его выше участка транспортного положения.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о техническом решении, идентичном признакам, приведенным в формуле настоящей полезной модели, это определяет, по мнению заявителя, соответствие полезной модели критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены:
на фиг.1 - Механический пакер (разрез);
на фиг.2 - Траектория перемещения пальца в управляющем фигурном пазе.
Пакер содержит:
Переводник - 1.
Вал-2,
управляющий фигурный паз (на вале 2) - 3;
уступ (на вале 2) - 4.
Нижний якорь - 5,
подпружиненные плашки (якоря 5) - 6,
пальцы (якоря 5) - 7.
Верхний якорь - 8,
подпружиненные плашки (якоря 8) - 9.
Пружину (между переводником 1 и валом 2) - 10.
Втулку - 11.
Нижний конус (на втулке 11) - 12.
Уплотнители (на втулке 11) - 13.
Верхний конус (на втулке 11) - 14.
Участок транспортного положения (паза 3) - 15.
Участок рабочего положения (паза 3) - 16.
Участок установочного положения (паза 3) - 17.
Горизонтальный участок (на участке 16) - 18.
Механический пакер содержит переводник 1, вал 2 с управляющим фигурным пазом 3 на его наружной поверхности, верхний 8 и нижний 5 якори с подпружиненными плашками 9 и 6, соответственно, уплотнители 13, верхний 14 и нижний 12 конусы, втулку 11.
На вале 2 установлена втулка 11 с возможностью осевого перемещения вдоль вала 1.
На втулке 11 размещены нижний конус 12, уплотнители 13 и верхний конус 14. Нижний конус 12 имеет возможность осевого перемещения по втулке 11.
Верхний конус 14 установлен на втулке 11 неподвижно и имеет возможность взаимодействия с подпружиненными плашками 9 верхнего якоря 8.
Верхний якорь 8 имеет ограничения в осевом перемещении по валу 2 уступом, выполненным на вале 2.
Верхний якорь 8 подпружинен к валу 2 пружиной 10. Пружина 10 установлена между верхним якорем 8 и переводником 1. Переводник 1 расположен над верхним якорем 8.
Верхний якорь 8 содержит подпружиненные плашки 9 с возможностями взаимодействия с верхним конусом 14 и препятствия перемещению вала 2.
Управляющий фигурный паз 3 размещен на вале 2. Фигурный паз выполнен с участками транспортного 15, рабочего 16 и установочного 17 положений.
Участок транспортного положения 15 выполнен в виде ромба со смещенными, нижними и верхними углами на величину не менее половины диаметра пальца 7 управляющего фигурного паза 3 и образованными противоположными стенками паза.
Участок рабочего положения 16 размещен параллельно участку транспортного положения 15. Участок рабочего положения 16 выполнен длиннее участка транспортного положения 15 и может иметь горизонтальный участок 18 с размещением его выше участка транспортного положения 15.
Установку пакера в скважину осуществляют следующим образом.
Пакер спускают на инструменте из компрессорных труб в скважину, при этом палец 7 в управляющем фигурном пазе 3 находится в точке Д участка транспортного положения 15.
Для наращивания инструмента очередной трубой колонну труб зажимают в клиновой захват, наращивают трубу, а затем приподнимают инструмент в клиньях (подрывают), чтобы освободиться от них. В процессе этой операции палец 7 перемещается в управляющем фигурном пазе 3 по участку транспортного положения 15 вниз. Если длина подрыва была короче длины участка транспортного положения 15, то при дальнейшем спуске палец 7 вернется в точку Д. Если подрыв превысил длину участка транспортного положения 15, то палец 7 придет в точку Е и после продолжения спуска пакера по участку установочного положения 17 вернется в точку Д (двусторонние стрелки). Так будет продолжаться до места установки пакера. На месте установки для перехода в режим пакеровки необходимо приподнять инструмент на расстояние большее длины участка транспортного положения 15 - палец 7 переместится в точку Е. Затем приспустить инструмент на расстояние меньше длины участка установочного положения 17, а затем вновь приподнять инструмент - палец 7 не дойдя до точки Д по участку установочного положения 17 переместится в точку Ж (односторонние стрелки). Теперь движение инструмента вниз переместит палец по участку рабочего положения 16 до тех пор, пока нижний конус 12 не войдет в контакт с подпружиненными плашками 6 нижнего якоря 5. Подпружиненные плашки 6 разойдутся и вступят в контакт с эксплуатационной трубой.
Дальнейшее движение инструмента вниз при неподвижном нижнем конусе 12 вызовет следующее:
- Вал 2 будет перемещаться мимо нижнего конуса 12.
- Верхний конус 14 начнет деформировать уплотнители 13.
- Втулка 11, за счет упругости уплотнителей 13, начнет обратное перемещение в сторону верхнего якоря 8.
- Верхний конус 14 раздвинет подпружиненные плашки 9, которые вступят в контакт с эксплуатационной трубой.
- Верхний якорь 8 будет поджат к переводнику 1.
Дальнейшее движение инструмента вниз позволит переводником 1 задавить уплотнители 13 до нужного усилия запакеровки. Пакер установлен. Теперь можно отсоединиться от пакера.
1
4
Для срыва пакера необходимо сначала повернуть вал 2 на / оборота, а затем начать поднимать инструмент из скважины. В этом случае палец 7 переместится в вертикальную часть управляющего фигурного паза 3, а затем по участку рабочего положения 16 и вниз до точки К, откуда вновь попадет в участок транспортного положения 15. В том случае, когда по каким-то причинам поворот вала 2 для распакеровки невозможен, срыв пакера производят путем осевого натяжения инструмента с усилием достаточным для среза пальца 7 на горизонтальном уступе 18 управляющего фигурного паза 3. После среза пальца 7 нижний якорь 3 сместится по валу 2 вниз и не сможет помешать подъему пакера.
Выполнение втулки 11 на вале 2, размещение на ней нижнего конуса 12 (подвижного), уплотнителей 13 и верхнего конуса 14 (неподвижного), взаимодействующего с верхним якорем 8, имеющим ограничения в осевом перемещении, обеспечивает надежность посадки пакера после отсоединения от него лифта, а также в процессе действия больших давлений жидкости под ним, что увеличивает надежность эксплуатации пакера.
Выполнение предложенного управляющего фигурного паза 3 расширяет эксплуатационные и функциональные качества механического пакера.
Предложенный механический пакер изготовлен промышленным способом на заводе «Измерен» и проведение опытных испытаний обусловливают, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».