Пакер упорный

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для длительного герметичного разобщения интервалов ствола обсадной колонны и защиты ее от динамического воздействия рабочей среды в процессе проведения различных технологических операций.
Известен пакер с упором на забой, содержащий ствол, на котором установлены три уплотнительные манжеты с шайбами между ними и втулка нажимная, к которой посредством резьбового соединения через муфту присоединен наружный патрубок, к которому на резьбе присоединен нижний переводник и приварена шпонка, причем к верхнему концу ствола присоединен посредством резьбового соединения верхний переводник с гайкой, а к нижнему концу ствола посредством резьбового соединения присоединен внутренний патрубок с пазом для взаимодействия со шпонкой (патент РФ №145680).
Известен пакер, включающий в себя составной уплотнительный элемент, установленный на штоке с верхним и нижним конусами. Сверху и снизу от конусов размещены соответственно верхний и нижний кожухи. В пазах верхнего кожуха установлены верхние опоры. В пазах нижнего кожуха установлены нижние опоры. Верхние и нижние опоры прижаты к штоку пружинами через верхний и нижний упоры и шайбы. Верхний и нижний кожухи соединены соответственно с верхним переводником и корпусом. Верхняя часть штока свинчена с верхним переводником. Корпус свинчен с нижним переводником. В пазе корпуса пакера установлена шпонка (патент РФ №120998).
В данном пакере не предусмотрена защита его от преждевременного срабатывания. Для установки шпонки в корпусе необходимо применение сварки, что является затратным процессом при изготовлении. Также данный пакер не предназначен для выдерживания больших перепадов давления, что ограничивает область его применения.
Техническим результатом является создание конструкции пакера упорного, позволяющей снизить затраты при производстве, обладающей простотой изготовления и сборки, при этом имеющей большой проходной канал и обеспечивающей герметичность при больших перепадах давления в 100 МПа и температуре в скважине до 150 градусов Цельсия, предотвращение преждевременного срабатывания пакера, а также обеспечение целостности и надежности конструкции при эксплуатации и снижение осложнений в скважине в связи с этим.
Технический результат достигается пакером упорным, содержащим шток, соединенный в верхней части с верхним переводником, установленные на штоке уплотнительные элементы, конус, установленный над уплотнительными элементами с возможностью взаимодействия с раздвижными опорами, прижатыми к штоку пружиной через упор, размещенный внутри верхнего кожуха, установленные под уплотнительными элементами нижний кожух, соединенный с корпусом, снабженным шпонкой и свинченным снизу с нижним переводником, при этом, согласно полезной модели, верхняя часть нижнего кожуха упирается в уплотнительные элементы и связана со штоком срезными элементами, корпус соединен с нижним кожухом и нижним переводником посредством левой резьбы, шпонка установлена в сквозном отверстии корпуса и с одной стороны защищена от выпадения нижним кожухом, а с другой стороны взаимодействует с продольным пазом на наружной поверхности штока, корпус ниже шпонки оснащен шевронным уплотнением.
Кроме того, шевронное уплотнение выполнено из модифицированного полиуретана.
На фигуре представлена схема пакера упорного.
Пакер содержит шток 1, на котором установлены уплотнительные элементы 2. Над уплотнительными элементами 2 размещен конус 3, установленный с возможностью взаимодействия с раздвижными опорами 4, прижатыми к штоку 1 пружиной 5 через упор 6, размещенный внутри верхнего кожуха 7. Шток 1 в верхней части соединен с верхним переводником 8. Под уплотнительными элементами 2 установлен нижний кожух 9, верхняя часть которого упирается в уплотнительные элементы 2 и связана со штоком 1 срезными элементами 10, предотвращающими преждевременное срабатывание пакера. Нижний кожух 9 соединен с корпусом 11 посредством левой резьбы. Корпус 11 соединен с нижним переводником 12 посредством левой резьбы. В отверстии корпуса 11 установлена шпонка 13, предназначенная для предотвращения взаимного поворота штока 1 и корпуса 11 относительно друг друга и обеспечивающая передачу крутящего момента на колонну труб или оборудование, установленные под пакером (на фиг. не показаны). Шпонка 13 установлена в сквозном отверстии корпуса 11 и с одной стороны защищена от выпадения нижним кожухом 9, а с другой стороны взаимодействует с продольным пазом 14 на наружной поверхности штока 1. Корпус 11 ниже шпонки 13 оснащен шевронным уплотнением 15, которое обеспечивает герметичность пакера при больших перепадах давления в 100 МПа и температуре в скважине до 150 градусов Цельсия. Шевронное уплотнение 15 выполнено из модифицированного полиуретана.
Пакер упорный работает следующим образом.
Пакер спускают в скважину на колонне труб на требуемую глубину и устанавливают с упором на забой или на нижестоящий пакер. При определенном значении осевой сжимающей нагрузки, создаваемой весом колонны труб, срезаются срезные элементы 10, и шток 1 перемещается вниз относительно корпуса 11. Под действием сжимающей нагрузки уплотнительные элементы 2 сжимаются и перекрывают межтрубное пространство. Одновременно раздвижные опоры 4 перемещаются в радиальном направлении, предотвращая затекание уплотнительных элементов 2 в кольцевой зазор между пакером и стенкой эксплуатационной колонны (на фиг. не показана). Шпонка 13 перемещается по продольному пазу 14 штока 1.
Перевод пакера упорного в транспортное положение осуществляют натяжением колонны труб. При этом раздвижные опоры 4 перемещаются в транспортное положение, уплотнительные элементы 2 принимает первоначальное положение. В случае прихвата пакера в верхней части, осуществляют расхаживание и поворот колонны труб по часовой стрелке, при этом, благодаря соединению корпуса 11 с нижним кожухом 9 и нижним переводником 12 посредством левой резьбы, предотвращается откручивание деталей, что обеспечивает целостность и надежность конструкции при эксплуатации, снижая риски возникновения осложнений в скважине.
Конструкция пакера упорного обладает простотой изготовления и сборки, без применения сварки, что снижает затраты при производстве. Использование предложенной конструкции позволяет выполнить пакер упорный с большим проходным каналом и обеспечить герметичность при больших перепадах давления в 100 МПа и температуре в скважине до 150 градусов Цельсия, что расширяет область его применения - технологии гидравлического разрыва пласта (ГРП) и многостадийного гидравлического разрыва пласта (МГРП).