ПАКЕР МЕХАНИЧЕСКИЙ ДЛЯ ЭЦН
MECHANICAL PACKER FOR ELECTRICALLY DRIVEN CENTRIFUGAL PUMP

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и используется при эксплуатации нефтяных скважин электроцентробежными насосами (ЭЦН) для разобщения межтрубного пространства при изоляции зоны негерметичности эксплуатационной колонны.
Известен пакер механический (патент РФ №2148700, 2000 г.), содержащий ствол, фигурный паз с равномерно расположенными чередующимися продольными короткими и длинными участками, жестко связанную со стволом опору, расположенные под ней нажимной уплотнительный элемент и конус, установленный с возможностью осевого перемещения относительно ствола, расположенную с возможностью осевого перемещения обойму, направляющий штифт, размещенный в фигурном пазу, установленные в обойме, равномерно по ее окружности, шлипсы (плашки), подпружиненные относительно нее в радиальном направлении и выполненные в виде двуплечих рычагов. Пакер дополнительно содержит кодовую втулку, установленную на стволе ниже конуса с возможностью радиального вращения и осевого перемещения, а фигурный паз выполнен на наружной поверхности кодовой втулки, при этом обойма с помощью направляющих штифтов установлена на кодовой втулке, а шлипсы в нижней части выполнены с направляющими кулачками (центратором) с возможностью трения последних о стенки скважины и исключения радиального проворота обоймы со шлипсами в транспортном положении устройства.
Недостатком данного пакера является конструкция плашки (она одновременно является и зубчатым шлипсом,и центратором): при движении пакера по эксплуатационной колонне зубья шлипса находятся в постоянном контакте со стенками обсадной трубы и изнашиваются. Поэтому пакер ненадежен при распакеровке. Также пакер не имеет канала для силового кабеля для спуска его выше насоса - ЭЦН.
Известен пакер механический для скважины с одним или несколькими пластами (патент РФ №2295625, 2005 г.). Пакер имеет глухой канал для силового кабеля для спуска его выше ЭЦН. Недостатком данного пакера является сложность монтажа на скважине, очень низкий процент качественного разобщения межтрубного пространства в эксплуатационной колонне.
Известен в качестве прототипа механический пакер (патент РФ №2232869, 2002 г.), содержащий ствол с резьбами на торцах, осевым каналом и с фигурным пазом на наружной поверхности с продольными короткими и длинными участками, жестко связанную со стволом опору, расположенные под ней уплотнительные элементы, конус и обойму, размещенные с возможностью осевого перемещения относительно ствола, установленные в обойме равномерно по ее окружности зубчатые шлипсы, размещенный в обойме и фигурном пазу ствола штифт, кольцо, установленное в нижней части обоймы с возможностью радиального вращения относительно обоймы, но жестко связанное с ней в осевом направлении сухарями, в продольные пазы кольца установлены плашки, поджимаемые в радиальном направлении пружинами. Конус фиксируется относительно ствола в радиальном направлении шпонкой.
Очень хороший пакер. Один недостаток - конструкцией пакера не предусмотрен канал для силового кабеля ЭЦН.
Целью изобретения является расширение технологических возможностей пакера, результатом которых является использование ЭЦН в негерметичных скважинах, простота монтажа на скважине и качественное разобщение межтрубного пространства в эксплуатационной колонне.
Технический результат достигается тем, что у механического пакера, содержащего ствол с фигурным пазом на наружной поверхности с продольными короткими и длинными участками, жестко связанную со стволом опору, расположенные под ней уплотнительные элементы, конус и обойму, размещенные с возможностью осевого перемещения относительно ствола, установленные в обойме равномерно по ее окружности зубчатые шлипсы, размещенный в обойме и фигурном пазу штифт, кольцо, установленное в нижней части обоймы с возможностью радиального вращения относительно обоймы, но жестко связанное с ней в осевом направлении сухарями, а в продольные пазы установлены плашки, поджимаемые в радиальном направлении пружинами, при этом на наружной поверхности ствола выполнен продольный паз, глухой внизу и открытый в верхней части ствола, в средней части установлены упоры, ограничивающие перемещение конуса вниз в осевом направлении, в верхней части по диаметру выполнены поперечные пазы, в которые входят установочные винты, жестко фиксирующие опору на стволе. Опора в верхней части имеет полость, в которую вложена манжета, зажатая резьбовой грундбуксой, открытый вверху ствола продольный паз в зоне муфты перекрыт прокладками с уплотнением.
Наличие продольного паза на наружной поверхности ствола позволяет укладывать в него силовой кабель для подключения ЭЦН. Открытый вверху ствола продольный паз упрощает монтаж пакера на скважине. Уплотнительный узел для силового кабеля в опоре повышает качество разобщения межтрубного пространства в эксплуатационной колонне.
На чертеже представлен пакер механический для ЭЦН, общий вид в разрезе.
Пакер содержит ствол 1 с резьбами на торцах и осевым каналом, на наружной поверхности которого выполнены фигурный паз 2, продольный паз 3, глухой внизу и открытый в верхней части ствола 1, и поперечные пазы 4, в которые входят установочные винты 5, жестко связывающие ствол 1 с опорой 6, под которой расположены уплотнительные элементы 7 и упоры 8 для конуса 9 с возможностью осевого перемещения его относительно ствола 1 только вверх.
На стволе 1 с возможностью осевого перемещения установлена обойма 10 с равномерно расположенными в ней по окружности зубчатыми шлипсами 11, которые поджаты пружинами 12 к стволу 1. В обойме 10 и частично в фигурном пазу 2 находится направляющий штифт 13, фиксируемый гайкой 14.
Кольцо 15 установлено в нижней части обоймы 10 с возможностью радиального вращения относительно обоймы 10, но жестко связанное с ней в осевом направлении сухарями 16, выполненными в виде полуколец. В продольные пазы кольца 15 установлены плашки 17, поджимаемые в радиальном направлении пружинами 18.
В верхней части опоры 6 имеется полость 19, в которой резьбовой грундбуксой 20 зажата манжета 21.
Открытый в верхней части ствола продольный паз 3 в зоне муфты 22 перекрыт прокладками 23 и уплотнением 24.
Пакер механический для ЭЦН работает следующим образом.
Пакер собирается на скважине в вертикальном положении. В продольный паз 3 ствола 1 вкладывается силовой кабель 25, устанавливается кольцо 15 в сборе с обоймой 10, плашками 17, шлипсами 11, сухарями 16 и направляющим штифтом 13.
Часть направляющего штифта 13 вводится в фигурный паз 2. В средней части ствола 1 устанавливаются упоры 8, на них устанавливаются конус 9, уплотнительные элементы 7, опора 6.
С помощью установочных винтов 5, входящих в поперечные пазы 4, опора 6 жестко связывается со стволом 1.
В полость 19 опоры 6 вкладывается манжета 21 и зажимается резьбовой грундбуксой 20.
В зоне муфты 22 продольный паз 3 перекрывается прокладками 23 и уплотнением 24. Муфта 22 по резьбе фиксируется на стволе 1.
Пакер спускают в эксплуатационную колонну на насосно-компрессорных трубах. Направляющий штифт 13 находится в коротком участке (транспортное положение) фигурного паза 2. При достижении зоны пакерования производят подъем пакера вверх на 1,5...2 м. При этом направляющий штифт 13 перемещается в длинный участок (рабочее положение) фигурного паза 2.
Опускают пакер, кольцо 15 с обоймой 10, плашками 17, шлипсами 11 остаются на месте, вниз перемещаются ствол 1, конус 9. Конус 9 раздвигает шлипсы 11, которые зубьями входят в зацепление со стенками эксплуатационной колонны. Конус 9 останавливается, а ствол продолжает двигаться. Уплотнительные элементы 7 деформируются и герметизируют межтрубное пространство и силовой кабель 25 в продольном пазу 3.