ПАКЕР С КАБЕЛЬНЫМ ВВОДОМ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при добыче нефти в скважинной установке с электроцентробежным насосом.
Известен пакер, содержащий полый ствол, уплотнительный элемент и многофункциональный канал, расположенный между стволом и уплотнительным элементом и заполненный наполнителем, в котором размещен кабель и/или контрольно-измерительный прибор, RU №56939 U1, Е21В 33/12, 2006.09.27.
Известно устройство для одновременно-раздельной эксплуатации нескольких пластов в нефтяных скважинах, включающее штанговый глубинный насос, установленный внутри колонны труб, электроцентробежный насос с пакером, снабженным каналом для проводки кабеля, RU №68584 U1, Е21В 43/00, 2007.06.25.
Известен пакер с механическим якорем, включающий вал, переводники, соединенные с валом, якорь с подпружиненными сухарями и управляющими пальцами, размещенными в фигурных пазах, упоры и уплотнительный элемент, установленный между упорами, RU №2208128 С1, Е21В 33/12, 2003.07.10.
Известен пакер, включающий вал, переводники, соединенные с валом, два кронштейна, размещенные на концах вала, сопряженные с переводниками и имеющие продольные отверстия и боковые отверстия с уплотнителями, трубу, закрепленную в кронштейнах и установленную эксцентрично относительно вала, расположенного внутри трубы, механический якорь, размещенный на трубе, с подпружиненными сухарями и управляющими пальцами, размещенными в фигурных пазах, выполненных на трубе, упоры, размещенные на трубе, уплотнительный элемент, установленный между упорами, кабельный канал, размещенный между валом и трубой, с кабельными вводами, расположенными в продольных и боковых с уплотнителями отверстиях кронштейнов, и кабель с поперечным сечением, определяющим эксцентричность вала и трубы, RU №77634 U1, E21B 33/12, 2008.10.27.
В известной скважинной установке электроцентробежный насос, размещен ниже пакера, что требует проведение дополнительных работ по уплотнению кабельных вводов, это усложняет эксплуатацию и снижает технологичность установки пакера.
Известен пакер с кабельным вводом, включающий вал, верхний и нижний переводники, соединенные с валом, верхний и нижний кронштейны, размещенные на концах вала, сопряженные с соответствующими переводниками, трубу, закрепленную в верхнем и нижнем кронштейнах и установленную эксцентрично относительно вала, расположенного внутри трубы, якорь и уплотнительный элемент, размещенные на трубе, кабельный канал, размещенный между валом и трубой, и кабель, поперечное сечение которого соответствует эксцентричности вала и трубы, размещенный в кабельном канале стационарно, соединенный своими верхним и нижним концами с верхним и нижнем электрическими разъемами, установленными соответственно на верхнем и нижнем кронштейнах при наличии стабилизирующей камеры, заполненной неэлектропроводной жидкостью, RU №82748 U1, E21B 33/12, 2009.05.10.
Данное техническое решение принято в качестве «ближайшего аналога» настоящей полезной модели.
В конструкции пакера «ближайшего аналога» в верхнем и нижнем кронштейнах выполнены две стабилизирующие камеры, в каждой из которых установлен компенсатор давления, соответственно, однако их объема не хватает на компенсацию тепловых расширений жидкости и гидростатического сжатия наружной жидкостью вала и трубы при спуске пакера в скважину, а также в конструкции пакера «ближайшего аналога» предусмотрено выполнение двух уплотнительных узлов, которые разделяют полость между валом и трубой на три полости (верхняя, средняя и нижняя), из которых в средней нет компенсатора давления и если залить ее жидкостью, то при значительном тепловом расширении она может раздуть трубу, что сделает невозможным посадку пакера в высокотемпературных скважинах, а если в средней части оставить воздух, то гидростатическое давление будет деформировать трубу и вал во внутрь этой полости, что приведет к неработоспособности пакера при его посадке.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей повысить работоспособность пакера при эксплуатации его с электроцентробежным насосом и обеспечить надежную компенсацию давления при спуске его в скважину.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в выполнении единой стабилизирующей камеры между верхним и нижним электрическими разъемами, валом и трубой, при условии введения в нее неэлектропроводной жидкости, а также в размещении на верхнем кронштейне втулки, образующей компенсационную полость, и установке саморегулирующего компенсатора давления, состоящего из двух поршней и пружины между ними, при условии сообщения компенсационной камеры с верхней стороны со стабилизирующей камерой, с нижней стороны с наружным пространством и сохранением воздуха внутри ее.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что пакер включает вал, верхний и нижний переводники, соединенные с валом.
Пакер включает верхний и нижний кронштейны, размещенные на концах вала и сопряженные с соответствующими переводниками.
Пакер включает трубу, закрепленную в верхнем и нижнем кронштейнах и установленную эксцентрично относительно вала. Вал расположен внутри трубы.
Пакер включает якорь и уплотнительный элемент, размещенные на трубе.
Пакер включает кабельный канал, размещенный между валом и трубой, и кабель, поперечное сечение которого соответствует эксцентричности вала и трубы, размещенный в кабельном канале стационарно, соединенный своими верхним и нижним концами с верхним и нижнем электрическими разъемами. Электрические разъемы установлены на верхнем и нижнем кронштейнах.
Пакер предусматривает наличие стабилизирующей камеры, заполненной неэлектропроводной жидкостью (у «ближайшего аналога» их две - верхняя и нижняя).
Между верхним и нижним электрическими разъемами, валом и трубой образована единая стабилизирующая камера. Единая стабилизирующая камера заполнена неэлектропроводной жидкостью.
На верхнем кронштейне выполнена втулка, образующая вместе с верхним кронштейном компенсационную полость и имеющая кольцевое отверстие, соединяющее компенсационную полость с наружным пространством.
На верхнем кронштейне размещен саморегулирующийся компенсатор давления.
Саморегулирующийся компенсатор давления состоит из верхнего и нижнего поршней с уплотнительными кольцами и пружины. Пружина установлена между верхним и нижним поршнями.
Верхний, нижний поршни и пружина расположены в компенсационной полости, которая соединена с единой стабилизирующей камерой с помощью отверстия. Отверстие выполнено в верхнем кронштейне и соединяет единую стабилизирующую камеру с надпоршневой полостью верхнего поршня.
Подпоршневая полость нижнего поршня сообщена кольцевым отверстием для заполнения компенсационной полости скважинной жидкостью, при этом воздух, оставленный между верхним и нижнем поршнями, выполняет функцию дополнительной пружины.
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 - Пакер с кабельным вводом (разрез).
на фиг.2 - Узел А на фиг.1.
на фиг.3 - Узел Б на фиг.1.
Пакер содержит:
Вал - 1.
Верхний переводник (соединен с валом 1) - 2.
Нижний переводник (соединен с валом 1) - 3.
Верхний кронштейн (сопряжен с переводником 2) - 4.
Втулку (на кронштейне 4) - 5,
компенсационную полость (во втулке 5) - 6,
кольцевое отверстие (во втулке 5) - 7.
Саморегулирующийся компенсатор давления (на кронштейне 4) - 8.
Верхний поршень (компенсатора 8 в полости 6) - 9,
уплотнительные кольца (поршня 9) - 10,
надпоршневую полость (поршня 9) - 11,
отверстие (в кронштейне 4 со стороны поршня 9) - 12.
Нижний поршень (компенсатора 8 в полости 6) - 13,
уплотнительные кольца (поршня 13) - 14,
подпоршневую полость (поршня 13)- 15.
Пружину (между поршнями 9 и 13) - 16.
Нижний кронштейн (сопряжен с переводником 3) - 17.
Трубу (закрепленную в кронштейнах 4 и 17) - 18.
Якорь (на трубе 18) - 19.
Уплотнительный элемент (на трубе 18) - 20.
Кабельный канал (между валом 1 и трубой 18) - 21.
Кабель (в канале 21) - 22.
Верхний электрический разъем (на кронштейне 2) - 23.
Нижний электрический разъем (на кронштейне 17) - 24.
Единую стабилизирующую камеру (между разъемами 23, 24, валом 1 и трубой 18) - 25.
Пакер включает вал 1, верхний 2 и нижний 3 переводники, верхний 4 и нижний 17 кронштейны, трубу 18, якорь 19, уплотнительный элемент 20, кабельный канал 21 и кабель 22.
Верхний 2 и нижний 3 переводники соединены с валом 1.
Верхний 4 и нижний 17 кронштейны размещены на концах вала 1 и сопряжены с верхним 2 и нижним 3 переводниками.
Труба 18 закреплена в верхнем 4 и нижнем 17 кронштейнах и установлена эксцентрично относительно вала 1, расположенного внутри нее.
Якорь 19 и уплотнительный элемент 20 размещены на трубе 18.
Кабельный канал 21 размещен между валом 1 и трубой 18.
Кабель 22 размещен в кабельном канале 21 стационарно. Поперечное сечение кабеля 22 соответствует эксцентричности вала 1 и трубы 18. Кабель 22 соединен верхним и нижним концами с верхним 23 и нижнем 24 электрическими разъемами. Верхний 23 и нижний 24 электрические разъемы установлены, соответственно, на верхнем 4 и нижнем 17 кронштейнах.
Между верхним 23 и нижним 24 электрическими разъемами, валом 1 и трубой 18 образована единая стабилизирующая камера 25. Единая стабилизирующая камера 25 заполнена неэлектропроводной жидкостью.
На верхнем кронштейне 4 выполнена втулка 5, образующая вместе с верхним кронштейном 4 компенсационную полость 6. Втулка 5 имеет кольцевое отверстие 7, которое соединяет компенсационную полость 6 с наружным пространством.
На верхнем кронштейне 4 размещен саморегулирующийся компенсатор давления 8. Саморегулирующийся компенсатор давления 8 состоит из верхнего 9 и нижнего 13 поршней и пружины 16. Пружина 16 установлена между верхним 9 и нижним 13 поршнями.
Верхний 9 и нижний 13 поршни и пружина 16 расположены в компенсационной полости 6.
Верхний 9 и нижний 13 поршни выполнены с уплотнительными кольцами 10 и 14, соответственно.
Компенсационная полость 6 соединена с единой стабилизирующей камерой 25 с помощью отверстия 12, выполненного в верхнем кронштейне 4 и соединяющего единую стабилизирующую камеру 25 с надпоршневой полостью 11 верхнего поршня 9.
Подпоршневая полость 15 нижнего поршня 13 сообщена с кольцевым отверстием 7 втулки 5. Кольцевое отверстие 7 обеспечивает заполнение компенсационной полости 6 скважинной жидкостью. Воздух, оставленный между верхним 9 и нижнем 13 поршнями, выполняет функцию дополнительной пружины.
Установку пакера в скважину осуществляют следующим образом.
Пакер готовят к спуску в мастерской. В кабельном канале 21 стационарно закрепляют кабель 22, концы которого соединяют с верхним 23 и нижним 24 электрическими разъемами, соответственно.
Заливают в единую стабилизирующую камеру 25 неэлектропроводную жидкость.
Пакер вместе с электроцентробежным насосом (не показан) на трубах спускают в скважину.
По мере спуска пакера в скважину, как только статическое давление жидкости начнет превышать усилие пружины 16, нижний поршень 13 начнет перемещаться вверх и сжимать пружину 16 и воздух, находящийся в компенсационной полости 6 между верхним 9 и нижним 13 поршнями. Одновременно это же давление начнет сжимать стенки вала 1 и трубы 18, уменьшая объем единой стабилизирующей камеры 25. Верхний поршень 9 будет перемещаться к нижнему поршню 13, компенсируя увеличивающееся давление с постоянной разницей заложенной конструкцией саморегулирующегося компенсатора давления 8. Верхний 9 и нижний 13 поршни одновременно начнут перемещаться синхронно вниз, компенсируя давление.
При этом давление в процессе спуска пакера в скважину компенсируется верхним поршнем 9, а гидростатическое давление, создаваемое в процессе погружения пакера в скважину, компенсируется нижним поршнем 13. Сжатый воздух между верхним 9 и нижним 13 поршнями и пружина 16 создают противодавление для надежной работы резиновых уплотнительных колец 10 и 14, соответственно, а также позволяет занять верхнему 9 и нижнему 13 поршням промежуточное положение, которое автоматически обеспечивает уравнивание давления гидростатического и давления от теплового расширения.
Проводят спуск пакера при взаимодействии его якоря 19 с эксплуатационной колонной до места его установки. Расклинивают якорь 19 на стенках эксплуатационной колонны. При дальнейшем спуске труб происходит сжатие уплотнительного элемента 20 на величину разгрузки веса труб, обеспечивающую герметичность пакера.
Запускают электроцентробежный насос и добывают нефть.
Для съема пакера поднимают трубы вверх и пакер автоматически принимает транспортное положение.
После подъема пакера пружина 16 разведет верхний 9 и нижний 13 поршни до начального положения.
Выполнение единой стабилизирующей камеры 25, заполнение ее неэлектропроводной жидкостью и установка саморегулирующего компенсатора давления 8 с компенсационной полостью 6 обеспечивают компенсацию давления при спуске пакера в скважину и повышают его работоспособность.
Наличие верхнего 9 и нижнего 13 поршней позволяют изолировать одну среду от другой.
Установка пружины 16 обеспечивает начальное положение верхнего 9 и нижнего 13 поршней в крайних точках, когда объем в единой стабилизирующей камере 25 минимальный, а объем воздуха между верхним 9 и нижним 13 поршнями максимальный, а также создает первоначальное усилие движения верхнего 9 и нижнего 13 поршней для надежной работы их уплотнительных колец.
Предложенный пакер с кабельным вводом изготовлен промышленным способом на заводе «Измерен» и проведение опытных испытаний обусловливают, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».