ПАКЕР РАЗБУРИВАЕМЫЙ ГЛУХОЙ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, и предназначена для временного перекрытия ствола скважины при проведении изоляционных работ при эксплуатации и капитальном ремонте скважин.
Известен пакер - пробка разбуриваемый, аналог (1), патент РФ №2137902, дата подачи заявки 09.06.1998, опубликовано 20.09.1999, который включает уплотнитель и расширяющий конус с фиксирующей насечкой на поверхности, соединенный тягой с приводом разрушаемым элементом. Устройство имеет установочные трубы и посадочный патрубок. Он выполнен с возможностью взаимодействия с колонной установочных труб. С колонной установочных труб соединена втулка подвески. Имеется установочный стакан. Он выполнен с возможностью взаимодействия с втулкой подвески. Разрушаемый элемент срезается при упоре установочного стакана в дно втулки при перемещении вверх расширяющего конуса. Между посадочным патрубком и уплотнителем размещена проволочная навивка. Посадочный патрубок, проволочная навивка и расширяющий конус выполнены из легкоразбуриваемого материала. Недостатками устройства является то, что нет защиты от гидроударов, возникающих в посадочном инструменте при спуске, что может привести к несанкционированной посадке пакера, а также низкая надежность посадки пакера.
Известен пакер, аналог (2), патент RU №2162137, МПК 7 Е21В 32/12, дата подачи заявки 26.04.1999, опубликовано 20.01.2001, включающий патрубок с размещенным на его наружной поверхности уплотнителем в виде эластичной оболочки и расширяющий конус, связанный с приводом через тягу, при этом расширяющий конус выполнен составным из цилиндра и концентрично установленного на нем расширяющего элемента, связанных между собой разъединяющим элементом для освобождения расширяющего элемента от цилиндра и спуска эксплуатационной колонны насосно-компрессорных труб с установленным на их нижнем конце плунжером с уплотнительными элементами для взаимодействия с внутренней стенкой расширяющего элемента, внутренний диаметр которого выбран под наружный диаметр плунжера. Недостатками устройства является то, что нет защиты от гидроударов, возникающих в посадочном инструменте при спуске, что может привести к несанкционированной посадке пакера, а также низкая надежность посадки пакера.
Известен пакер разбуриваемый, аналог (3), патент на полезную модель №20342, МПК 7 Е21В 32/12, опубликовано в бюллетене №29 от 26.10.2001, содержащий посадочный инструмент, включающий гидроцилиндр с поршнем, верхним и нижним штоками, причем последний имеет радиальные каналы и жестко соединен с переходником и перфорируемым ниппелем, уплотнительный узел, включающий манжету, деформируемую гильзу, дорн, соединенный в верхней части с установочной втулкой, а в нижней части через срезное кольцо - с насадкой с внутренней цилиндрической выборкой, заглушку со стопорным кольцом и срезным винтом и отсекающий элемент, установленный в центральном канале в зоне переходника, при этом отсекающий элемент выполнен в виде пробки, а установочная втулка - с кольцевой выборкой, переходник снабжен фиксатором, который до запакеровки одним концом взаимодействует с отсекающим элементом, а другим - с дорном, а после запакеровки - с кольцевой выборкой установочной втулки. Недостатками устройства является то, что нет защиты от гидроударов, возникающих в посадочном инструменте при спуске, что может привести к несанкционированной посадке пакера, а также низкая надежность посадки пакера.
Известен пакер разбуриваемый, прототип (4) патент на полезную модель №28371, МПК 7 Е21В 33/12, опубликовано в бюллетене №8 от 20.03.2003, содержащий посадочный инструмент, включающий гидроцилиндр с поршнем, верхним и нижним штоками, один из которых выполнен с радиальными каналами, соединенный с патрубком, а последний - с упором, уплотнительный узел, включающий эластичную манжету, деформируемую гильзу и дорн с конически-цилиндрическими участками на наружной поверхности, соединенный в нижней части с насадкой, а сверху с установочной втулкой, наконечник, установленный телескопически в дорне, ниппель, отсекающий клапан и заглушку со стопорным кольцом, при этом нижний торец упора выполнен со сферической кольцевой выборкой, обращенной к периферии и взаимодействующей в рабочем положении с деформируемой гильзой, причем наружный диаметр цилиндрических участков дорна увеличивается сверху вниз. Недостатками устройства являются создание большого давления для обеспечения необходимого усилия посадочного инструмента, при выходе которого из строя необходимы дополнительные спуско-подъемные операции, дорн из-за своей несовершенной конструкции прижимает гильзу к внутренним стенкам эксплуатационной колонны неравномерно по всей длине, что может привести к негерметичной посадке пакера в заданном интервале или к его сползанию.
Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является повышение надежности и эффективности работы за счет облегчения процесса установки пакера разбуриваемого глухого.
Цель предлагаемой полезной модели достигается тем, что пакер разбуриваемый глухой, изготовленный из легко разбуриваемых материалов, а именно, чугуна и дюралюминия, содержит гидравлический посадочный инструмент, состоящий из трех и более гидроцилиндров, что позволяет обеспечить необходимое усилие при меньшем давлении. Цилиндры не имеют переходников и их рабочие поверхности сквозные, что повышает точность обработки рабочих поверхностей при изготовлении цилиндров и, следовательно, работоспособность пакера разбуриваемого глухого. Пакер разбуриваемый глухой содержит срезные винты, которые предохраняют пакер разбуриваемый глухой от несанкционированного срабатывания в процессе спуска в скважину, а также содержит нижний и верхний упоры и опоры под шлипсы для двухстороннего сжатия уплотнительной манжеты, что обеспечивает герметичность посадки пакера разбуриваемого глухого в заданном интервале. Применение шарикового клапана облегчает процесс установки пакера разбуриваемого глухого в заданном интервале, способствует проникновению в посадочный инструмент и колонну труб жидкости из скважины.
Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, решается пакером разбуриваемым глухим, изготовленным из легко разбуриваемых материалов, а именно, чугуна и дюралюминия, содержащим гидравлический посадочный инструмент, состоящий из трех и более гидроцилиндров, что позволяет обеспечить необходимое усилие при меньшем давлении, с радиальными отверстиями в верхней части, при этом верхний цилиндр оснащен замковым механизмом, выполненным с возможностью взаимодействия с выступом и фиксацией поршней в верхнем положении, соответствующих поршней с полым штоком, выполненным с радиальными каналами, и сообщенным переточными каналами с подпоршневым пространством. Цилиндры не имеют переходников и их рабочие поверхности сквозные, что повышает точность обработки рабочих поверхностей при изготовлении цилиндров и, следовательно, работоспособность пакера разбуриваемого глухого. Включает корпус, установленные на корпусе шлипсы, уплотнительную манжету с верхним и нижним упорами и опорами под шлипсы, что обеспечивает двухстороннее сжатие уплотнительной манжеты, верхний и нижний толкатели, верхний из которых выполнен с возможностью перемещения вниз относительно корпуса с фиксацией в нижнем положении. Нижний толкатель жестко соединен с полым штоком нижнего поршня с возможностью отсоединения после установки пакера в скважине. Полый шток нижнего поршня оснащен заглушкой, расположенной между радиальными и переточными каналами, а верхняя часть полого штока верхнего поршня оснащена выступом. На заглушке полого штока сверху выполнена цилиндрическая выборка, со дна которой выполнена аналогичная выборка меньшего диаметра, с грани которой снята фаска, позволяющая герметично закрывать проходное сечение цилиндрической выборки меньшего диаметра при установке на фаску шарика. На полом штоке нижнего поршня просверлены радиальные отверстия, над которыми на этом штоке выполнено резьбовое отверстие, снабженное ограничительным винтом для шарика. На нижней части цилиндров выполнена внутренняя резьба, причем близлежащие цилиндры соединены друг с другом гильзой, выполненной с наружными резьбами на концах и со скользящей посадкой в них полого штока. К нижней части нижнего цилиндра присоединена короткая гильза, которая выполнена с наружной резьбой на верхнем конце и со скользящей посадкой в них полого штока. Гильзы зафиксированы от отворота стопорными винтами, длина гильз выбрана с возможностью перекрытия соответствующих радиальных каналов в транспортном положении и открытия их при перемещении поршней в верхнее положение. К нижней части короткой гильзы присоединен полый переходник. К нижней части этого переходника при помощи срезных винтов с возможностью отсоединения присоединен трубчатый удлинитель, к которому на резьбе присоединен хвостовик. В нижний толкатель завернута заглушка для перекрытия ствола скважины.
Новым является то, что гидравлический посадочный инструмент пакера разбуриваемого глухого, изготовленного из легко разбуриваемых материалов, а именно чугуна и дюралюминия, содержит три и более цилиндра, что позволяет обеспечить необходимое усилие при меньшем давлении, а также содержит нижний и верхний упоры и опоры под шлипсы для двухстороннего сжатия уплотнительной манжеты, что обеспечивает герметичность посадки пакера разбуриваемого глухого в заданном интервале. Применение шарикового клапана облегчает процесс установки пакера разбуриваемого глухого в заданном интервале, способствует проникновению в посадочный инструмент и колонну труб жидкости из скважины.
На фиг. 1 изображена в разрезе верхняя часть пакера разбуриваемого глухого, на фиг. 2 изображена нижняя часть пакера разбуриваемого глухого.
Пакер разбуриваемый глухой содержит посадочный инструмент 1 (фиг. 1), состоящий из цилиндров 2, 3 и 4 с радиальными отверстиями в верхней части, поршней 5 с полыми штоками 6, имеющими радиальные 7 и переточные 8 каналы. Переточные каналы 8 сообщаются с подпоршневым пространством 9 соответствующего цилиндра. Также устройство содержит пакер 10 (фиг. 2), изготовленный из легко разбуриваемых материалов, а именно чугуна и дюралюминия. Пакер 10 включает полый цилиндрический корпус 11, установленные на корпусе 11 уплотнительную манжету 12 с верхним 13 и нижним 14 упорами и опорами 15 и 16 под шлипсы 17, выполненными с возможностью расширения и фиксации в скважине (на фиг. 1 и 2 не показано), что обеспечивает двухстороннее сжатие уплотнительной манжеты, верхний 18 и нижний 19 толкатели. Верхний толкатель 18, взаимодействующий с посадочным инструментом 1 (фиг. 1), выполнен с возможностью перемещения вниз относительно корпуса 11 (фиг. 2) с фиксацией в нижнем положении фиксаторами 20, например, поджимаемыми внутрь плашками или пружинным кольцом (на фиг. 2 не показано). Нижний толкатель 19 жестко соединен со штоком 6 (фиг. 2) нижнего поршня 5 цилиндра 4 через полый удлинитель 21 (фиг. 2) с возможностью отсоединения при помощи разрушаемой шайбы 22, которая изготавливается под расчетное усилие на срез. Полый шток 6 (фиг. 2) нижнего поршня 5 оснащен заглушкой 23, которая расположена между радиальными 7 и переточными 8 каналами полого штока 6. Верхняя часть 24 (фиг. 1) полого штока 6 верхнего поршня 5 оснащена выступом 25. Верхний цилиндр 2 сверху оснащен замковым механизмом 26, например, в виде пружинного кольца или подпружиненных внутрь колец (на фиг. 1 не показано), выполненным с возможностью взаимодействия с выступом 25 и фиксацией поршней 4 в верхнем положении относительно цилиндров 2, 3 и 4. На заглушке 23 полого штока 6 (фиг. 2) нижнего поршня 5 сверху выполнена цилиндрическая выборка 27, со дна которой выполнена аналогичная выборка 28 меньшего диаметра, с грани которой снята фаска для герметичного перекрытия проходного сечения цилиндрической выборки 28 меньшего диаметра при установке на фаску шарика 29. Напротив нижней части цилиндрической выборки 27 на полом штоке 6 нижнего поршня 5 просверлены радиальные отверстия 30, над которыми на этом штоке выполнено резьбовое отверстие, снабженное ограничительным винтом 31 для шарика 29. Он препятствует перемещению шарика 29 вверх. На нижней части цилиндров 2, 3 и 4 выполнена внутренняя резьба. Цилиндры 2, 3 и 4 соединены друг с другом гильзами 32 со скользящей посадкой в них полого штока 6. К нижней части нижнего цилиндра 4 присоединена короткая гильза 33 (фиг. 2) со скользящей посадкой в ней полого штока 6 нижнего поршня 5. Гильзы 32, расположенные между цилиндрами 2, 3 и 4 и короткая гильза 33 зафиксированы от отворота стопорными винтами и выполнены с возможностью перекрытия соответствующих радиальных каналов 7 в транспортном положении и открытия их при перемещении поршней 5 в верхнее положение. К нижней части короткой гильзы 33 (фиг. 2) присоединен полый переходник 35. К нижней части этого переходника 35 при помощи срезных винтов 34 с возможностью отсоединения соединен трубчатый удлинитель 21 (фиг. 2), к которому на резьбе присоединен хвостовик 37. В нижний толкатель 19 завернута заглушка 38 для перекрытия ствола скважины. На соединения деталей и на уплотнительные элементы (резиновые кольца, манжеты) для герметичного соединения деталей на фиг. 1 и 2 позиции не даны.
Пакер разбуриваемый глухой работает следующим образом.
Посадочный инструмент 1 с пакером 10 на колонне труб 39 вместе спускается в скважину. Скважинная жидкость заполняет посадочный инструмент 1 и колонну труб 39 через радиальные отверстия 40 на переходнике 35, про дольную проточку 41 и радиальное отверстие 42 на удлинителе 21 и через шарик 29. Для исключения несанкционированного срабатывания посадочного инструмента переходник 35 и удлинитель 21 зафиксированы в транспортном положении срезными винтами 34. После достижения интервала установки в колонне труб 39 создают избыточное давление закачкой с устья скважины жидкости насосом (на фиг. 1 не показан), которая через переточные каналы 8 поступает в подпоршневое пространство 9 каждого цилиндра 2, 3 и 4. При превышении усилия среза винты 34 (фиг. 2) разрушаются и поршни 5 с полыми штоками 6 перемещаются вверх относительно соответствующих цилиндров 2, 3 и 4, выдавливая жидкость из них через радиальные отверстия этих цилиндров. При перемещении поршней 5 с полыми штоками 6 вверх цилиндры и верхний толкатель 18 находятся в покое, а нижний толкатель 19 поднимается вверх. Из-за этого верхний 13 и нижний 14 упоры подтягиваются навстречу к друг другу, сжимая соответственно уплотнительный элемент 12 до герметичного взаимодействия со стенкой скважины. При этом выдвигаются соответственно опорами 15 и 16 шлипсы 17 до взаимодействия со стенками скважины с фиксацией пакера 10 в требуемом интервале установки. Верхний 18 и нижний 19 толкатели фиксируются в положении установки пакера 10 за счет стопорения верхнего толкателя 18 фиксатором 20 в нижнем положении относительно корпуса 11. После продолжения закачки жидкости в подпоршневое пространство 9 (фиг. 1) цилиндров 2, 3 и 4 шайба 22 разрушается и хвостовик 37 поднимается вместе с поршнями 5, полыми штоками 6 и полым удлинителем 21 вверх. При этом поршни 5 с полыми штоками 6 перемещаются в крайнее верхнее положение относительно соответствующих цилиндров 2, 3 и 4, а радиальные каналы 7 выходят из соответствующих гильз 32 и короткой гильзы 33 внутрь цилиндров 2, 3 и 4. В этом положении посадочный инструмент 1 фиксируется замковым механизмом 26 верхнего цилиндра 2, захватывающим выступ 25 верхней части 24 полого штока 6 верхнего поршня 5 и исключающим несанкционированное перемещение при технологических операциях поршней 5 относительно цилиндров 2, 3 и 4. При этом переточные каналы 8 полого штока 6 нижнего поршня 5 и радиальные каналы 7 этого штока обеспечивают движение жидкости из колонны труб 51 через цилиндр 4 в обход закрытого шариком 29 участка полого штока 6 в полый удлинитель 21. После этого посадочный инструмент 1 извлекают из пакера 10, поднимая вверх. Вместе с посадочным инструментом 1 извлекается и хвостовик 37, заглушка 38 перекрывает ствол скважины. После извлечения на колонне труб 39 посадочного инструмента 1 из пакера 10 на 1-5 метров, через колонну труб 39, полые штоки 6, переточные 8, радиальные каналы 7 полых штоков 6 при необходимости производят прокачку промывочной жидкости (например, воды). В результате жидкость, проходя через полые штоки 6, создает эффект инжектирования с перепадом давлений в цилиндрах 2, 3 и 4 между переточными каналами 8 и радиальными каналами 7, 30, вызывая циркуляцию жидкости в цилиндрах от каналов 8 к каналам 7 и 30, что приводит к очистке цилиндров 2, 3 и 4. После завершения очистки цилиндров 2, 3 и 4 посадочный инструмент 1 с хвостовиком 37 извлекают из пакера 10, поднимая вверх. При необходимости в дальнейшем пакер 10 разбуривается.
Технологический и технический результаты при использовании пакера разбуриваемого глухого достигаются расширением функциональных возможностей пакера разбуриваемого глухого за счет обеспечения необходимого усилия посадочного инструмента при меньшем давлении, установки шарикового клапана, который при спуске пакера разбуриваемого глухого способствует проникновению жидкости из скважины в посадочный инструмент, облегчает процесс установки пакера разбуриваемого глухого в заданном интервале, наличие нижнего и верхнего упоров и опор под шлипсы для двухстороннего сжатия уплотнительной манжеты обеспечивает герметичность посадки пакера разбуриваемого глухого в заданном интервале.
Экономический эффект от использования предлагаемой полезной модели может достигаться за счет увеличения наработки на отказ, обеспечение необходимого усилия посадочного инструмента при меньшем давлении предотвращает выход его из строя и исключает необходимость дополнительных спуско-подъемных операций, что уменьшает финансовые затраты.
Использованная литература
1. Патент РФ №2137902, дата подачи заявки 09.06.1998, опубликовано 20.09.1999.
2. Патент RU №2162137, дата подачи заявки 26.04.1999, опубликовано 20.01.2001.
3. Патент на полезную модель №20342, МПК 7 Е21В 32/12, опубликовано в бюллетене №29 от 26.10.2001.
4. Патент на полезную модель №28371, МПК 7 Е21В 33/12, опубликовано в бюллетене №8 от 20.03.2003.