ПАКЕР ЗАКОЛОННЫЙ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЙ ОТСЕКАЮЩИЙ

Заявляемая полезная модель относится к оборудованию для нефтедобывающей промышленности и используется для обустройства нефтяных и газовых скважин, например, для герметизации хвостовика.
Известен механический пакер /патент РФ на изобретение №2232870 МПК Е21В 33/12, опубл. 20.07.2004/, содержащий ствол, жестко связанную с ним опору. Под ней последовательно расположены уплотнительный элемент, конус, обойма и кодовая втулка. Конус и обойма имеют возможность осевого перемещения относительно ствола. В обойме равномерно по ее окружности расположены подпружиненные зубчатые шлипсы и скользящие плашки. При этом зубчатые шлипсы поджаты пружинами к стволу, а скользящие плашки отжимаются пружинами в противоположном направлении. Дистанционная гильза одним концом жестко установлена на обойме, другим соединена при помощи, по крайней мере, одного штифта с кодовой втулкой, имеющей на наружной поверхности фигурный паз. Кодовая втулка имеет возможность осевого и радиального перемещений относительно ствола. Штифт, жестко установленный в нижней части дистанционной гильзы, размещен в фигурном паже кодовой втулки.
Известен пакер /патент РФ на изобретение №2347062 МПК Е21В 33/126, опубл. 20.02.2009/, включающий ствол, шток, верхний и нижний переводники, установленную на стволе уплотнительную манжету и гидроцилиндр. Между гидроцилиндром и штоком образована кольцевая камера, в которой установлен поршень. Полость кольцевой камеры выше поршня сообщена с колонной НКТ через выполненное в штоке отверстие. Гидроцилиндром и штоком образована заполненная жидкостью гидравлическая камера. Между последней и кольцевой камерой в гидроцилиндре установлена кольцевая втулка, в которой выполнено продольное отверстие, посредством которого полость гидравлической камеры сообщена с полостью кольцевой камеры. Продольное отверстие перекрыто установленным в кольцевой камере ниже кольцевой втулки клапаном. Последний установлен с упором в установленный ниже него в кольцевой камере поршень, зафиксированный относительно гидроцилиндра в его исходном положении посредством срезных винтов. Уплотнительная манжета установлена на стволе между верхней и нижней защитными втулками. Верхняя защитная втулка установлена с упором в верхний переводник, а нижняя защитная втулка установлена с упором в гидроцилиндр через размещенную между ними гайку-упор.
Недостатками вышеприведенных аналогов являются:
- сложность конструкции;
- недостаточна герметизация пакера;
- нет стопорного механизма, предотвращающего обратное движение гидроцилиндра и удерживающие уплотнительные элементы от распускания.
За прототип принят пакер гидромеханический /патент РФ на изобретение №2439286 МПК Е21В 33/12, опубл. 10.01.2012/, включающий ствол с радиальными каналами, оснащенный снизу упором, гидроцилиндр с поршнем, присоединенную снизу к гидроцилиндру разрезную цангу с якорем, уплотнительное кольцо, седло, размещенное в нижней части ствола. В стволе над упором выполнены дополнительные радиальные отверстия, покрываемые снаружи подвижной втулкой в транспортном положении и выполненные с возможностью открытия.
Недостатки прототипа:
- сложность самой конструкции пакера и сложность его изготовления из-за присутствия таких элементов как пружина, разрезная цанга и т.д.;
- недостаточная герметизирующая способность уплотнительного элемента;
- нет стопорного механизма, предотвращающего обратное движение гидроцилиндра и удерживающие уплотнительные элементы от распускания, возникает необходимость постоянно держать пакер под нагрузкой.
Технической задачей, стоящей перед авторами является создание простой конструкции пакера, обладающей достаточной герметизирующей способностью манжетных уплотнителей, предотвращающей обратное распускание уплотнительных манжет.
Технический результат достигается тем, что в пакере заколонном герметизирующем, включающем в себя цилиндрический полый корпус, установленными на нем манжетными уплотнителями, гидроцилиндр, выполненный с возможностью продольного перемещения относительно корпуса, новым является то, что гидроцилиндр закреплен на корпусе от несанкционированного перемещения при спуске в скважину срезными винтами и соединен со стопорным кольцом, имеющим возможность перемещения в сторону сжатия манжетных уплотнителей, при этом манжетные уплотнители выполнены плавной дугообразной формы с треугольными выемками.
На фиг.1 показана конструкция пакера в продольном разрезе.
На фиг.2 - вид Б на фиг.1.
На фиг.3 - вид В на фиг.1
Пакер включает в себя корпус 1 с центральным проходным каналом и установленными на нем манжетными уплотнителями 2 и гидроцилиндром 3. В корпусе вскрыты радиальные отверстия А, на концах корпуса установлены верхний (муфтовый) 4 и нижний (ниппельный) 5 переходники с присоединительными резьбами, соответствующими заданному типоразмеру обсадной колонны. Гидроцилиндр 3 закреплен на корпусе от несанкционированного перемещения при спуске в скважину срезными винтами 6 тарированными на нужное усилие среза и жестко соединен со стопорным кольцом 7, исключающим возвратное движение гидроцилиндра и распакерование устройства за счет упорных канавок 8 (Фиг.2) выполненных на поверхности корпуса. Манжетные уплотнители 2 выполнены плавной дугообразной с треугольными выемками 9 (Фиг.3). Такая конструкция и форма манжетных уплотнителей обеспечивает надежную герметизацию затрубного пространства за счет волнообразного изгибания манжет при их сдавливании гидроцилиндром 3, что может быть невозможным при применении манжет простой цилиндрической или трапецеидальной формы из-за искривления, перекашивания уплотнений и последующего недержания давления.
Пакер работает следующим образом.
После спуска бурильной колонны в предварительно обсаженную скважину сбрасывается запорный шарик (на чертеже не показан) и включается циркуляция бурового раствора. Шарик достигает посадочного седла и перекрывает проходное отверстие (на чертеже не показано). Нагнетанием гидравлического давления внутри эксплуатационной колонны со стороны устья до установленного значения происходит заполнение полостей гидроцилиндра 3 через отверстия А и срезание винтов 6, удерживающих гидроцилиндр 3 от осевого перемещения.
При поддержании рабочего давления бурового раствора внутри эксплуатационной колонны в течение пяти минут происходит осевое перемещение гидроцилиндра 3. Под воздействием переднего торца гидроцилиндра 3 манжетные уплотнители 2 деформируются и перекрывают затрубное пространство хвостовика. Выполнение манжетных уплотнений с внешней поверхностью плавной дугообразной формы, имеющей две треугольных выемки на первой и последней трети своей длины, между ними - лыску параллельную внутренней цилиндрической поверхности, также имеющей треугольную выемку в средней части, позволяет манжетам волнообразно изгибаться, плотнее перекрывать затрубное пространство,
Рабочее положение манжетных уплотнителей 2 после стравливания рабочего давления удерживается стопорным кольцом 7. Стопорное кольцо 7 имеет возможность перемещения в сторону сжатия манжетных уплотнителей 2 и исключает возможность возвратного перемещения.
Таким образом, новая совокупность существенных признаков полезной модели позволила упростить конструкцию пакера заколонного герметизирующего отсекающего, повысить герметизирующую способностью манжетных уплотнителей, предотвратить обратное распускание уплотнительных манжет.