ОПРЕССОВОЧНЫЙ ПАКЕР

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для поинтервальной опрессовки обсадных колонн и проверки герметичности приустьевой части обсадной колонны совместно с противовыбросным оборудованием при бурении или ремонте скважин.
Известен пакер устьевой (патент RU №2152506, Е21В 33/12 опубл. в бюл. №19 от 10.07.2000 г.), состоящий из корпуса, узла уплотнения и хвостовика, при этом узел уплотнения выполнен из двух радиальных манжет с воротничками и пологими наружными фасками для ввода пакера в устье скважины, разделенных шайбой со скосами, геометрически соответствующими поверхности воротничков манжет, и снабженной каналами подачи жидкости из верхней манжеты в нижнюю, а также распорной втулки для ограничения степени сжатия манжет упорами - стабилизаторами, верхний из которых снабжен каналами подачи жидкости из затрубного пространства в полость верхней манжеты, при этом хвостовик снабжен кольцевым рядом радиальных сквозных отверстий с резьбой для установки стопорных винтов, фиксирующих хвостовик в кольцевой проточке корпуса.
Недостатками данной конструкции являются:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;
- во-вторых, сложность изготовления, обусловленная большим количеством технически сложных деталей, что ведет к удорожанию конструкции в целом и как следствие высокой ее стоимости.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пакер устьевой (патент RU №57801, Е21В 33/12 опубл. в бюл. №30 от 27.10.2006 г.), состоящий из корпуса и узла уплотнения, установленного на наружной поверхности корпуса и выполненного в виде самоуплотняющейся сверху вниз манжеты.
Данная конструкция пакера устьевого обладает низкой надежностью работы при больших давлениях опрессовки из-за срыва самоуплотняющейся манжеты в кольцевой зазор между пакером и обсадной трубой.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности работы пакера при высоких давлениях опрессовки.
Поставленная техническая задача решается опрессовочным пакером, состоящим из корпуса и узла уплотнения, установленного на наружной поверхности корпуса и выполненного в виде самоуплотняющейся сверху вниз манжеты.
Новым является то, что корпус заглушен сверху, а узел уплотнения снизу снабжен конусом, сужающимся сверху вниз, причем самоуплотняющаяся сверху вниз манжета установлена на верхнем конце конуса, который размещен на корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения и фиксации относительно корпуса с помощью стопорного кольца, установленного во внутренней кольцевой проточке конуса, при этом ниже узла уплотнения установлен якорный узел, состоящий из подпружиненных внутрь плашек, имеющих возможность взаимодействия с конусом узла уплотнения и установленных в обойме с возможностью радиального перемещения, причем обойма снаружи оснащена пружинными центраторами, а якорный узел имеет возможность осевого перемещения между нижним и верхним кольцевыми выступами, выполненными на наружной поверхности корпуса, при этом корпус снабжен верхним и нижним рядами радиальных каналов, причем верхний ряд радиальных каналов размещен в корпусе выше самоуплотняющейся сверху вниз манжеты, а нижний ряд радиальных каналов размещен в корпусе между его нижним и верхним кольцевыми выступами с возможностью герметичного перекрытия обоймой якорного узла, при этом в корпусе под нижним рядом радиальных каналов установлен клапан, пропускающий снизу вверх и состоящий из седла и шара.
На фигуре изображен опрессовочный пакер в продольном разрезе.
Опрессовочный пакер состоит из корпуса 1, заглушенного сверху и узла уплотнения 2, установленного на наружной поверхности корпуса 1 и выполненного в виде самоуплотняющейся сверху вниз манжеты 3.
Узел уплотнения 2 снизу снабжен конусом 4, сужающимся сверху вниз, причем самоуплотняющаяся сверху вниз манжета 3 установлена на верхнем конце конуса 4.
Конус 4 размещен на корпусе 1 с возможностью ограниченного осевого перемещения в пределах наружной цилиндрической выборки 5 корпуса 1. Кроме того, узел уплотнения 2 имеет возможность фиксации относительно корпуса 1 в ее наружной кольцевой канавке 6 с помощью стопорного кольца 7, установленного во внутренней кольцевой проточке 8 конуса 4. Стопорное кольцо 7 может быть выполнено из пружинной стали в виде разрезного кольца круглого сечения.
Ниже узла уплотнения 2 установлен якорный узел 9, состоящий из подпружиненных внутрь посредством пружинного кольца 10 плашек 11, имеющих возможность взаимодействия с конусом 5 узла уплотнения 2 и установленных в обойме 12 с возможностью радиального перемещения. Плашки 11 установлены в обойме 12, например, с помощью «Т-образного» соединения.
Обойма 12 снаружи оснащена пружинными центраторами 13, а якорный узел 9 имеет возможность осевого перемещения между нижним 14 и верхним 15 кольцевыми выступами, выполненными на наружной поверхности корпуса 1. Корпус 1 снабжен верхним 16 и нижним 17 рядами радиальных каналов.
Верхний ряд радиальных каналов 16 размещен в корпусе 1 выше самоуплотняющейся сверху вниз манжеты 3, а нижний ряд радиальных каналов 17 размещен в корпусе 1 между его нижним 14 и верхним 15 кольцевыми выступами с возможностью герметичного перекрытия посредством уплотнительных колец 18, размещенных в обойме 12 якорного узла 9. В корпусе 1 под нижним рядом радиальных каналов 17 установлен клапан 19, пропускающий снизу вверх и состоящий из седла 20 и шара 21.
Опрессовочный пакер работает следующим образом.
Перед спуском опрессовочного пакера в скважину кабель 22 соединяют с заглушенным сверху корпусом 1 и спускают опрессовочный пакер на кабеле 22 в обсадную колонну скважины (на фиг. не показано) на требуемую глубину, при этом самоуплотняющаяся сверху вниз манжета 3 находится в контакте с внутренними стенками обсадной колонны, при этом клапан 19 открыт, то есть шар 21 находится над селом 20 и перепускает скважинную жидкость снизу вверх.
В контакте с внутренними стенками обсадной колонны находятся также пружинные центраторы 13, благодаря чему в процессе спуска пакера в скважину якорный узел 9 уперт в торец верхнего кольцевого выступа 15 корпуса 1, а нижний ряд радиальных каналов 17 корпуса 1 герметично посредством уплотнительных элементов 18 перекрыт обоймой 12 якорного узла 9.
Достигнув требуемого интервала опрессовки обсадной колонны, доливают ее технологической жидкостью и герметизируют пространство между кабелем 22 и обсадной колонной на устье скважины.
Поднимают давление в межколонном пространстве (на фиг. не показано) скважины, при этом сначала узел уплотнения 2, благодаря самоуплотняющаяся сверху вниз манжете 3, находящейся в контакте с внутренними стенками обсадной колонны скважины, под действием давления жидкости сверху расфиксируется относительно корпуса 1, то есть стопорное кольцо 7 сжимается во внутренней кольцевой проточке 8 конуса 4 и выходит из взаимодействия с наружной кольцевой канавкой 6 корпуса 1 и узел уплотнения 2 перемещается вниз относительно корпуса 1 в пределах его наружной цилиндрической выборки 5, при этом в определенный момент узел уплотнения 2 своим конусом 4 вступает во взаимодействие с внутренней поверхностью плашек 11 якорного узла 9, так как последний, благодаря взаимодействию пружинных центраторов 13, установленных на обойме 12 с внутренними стенками обсадной колонны остается в неподвижном положении, при этом клапан 19 закрыт, то есть шар 21 герметично сидит на седле 20. В результате плашки 11 якорного узла 9 расширяются радиально наружу, разжимая диаметрально пружинное кольцо 10, и фиксируются на внутренних стенках обсадной колонны скважины, исключая осевое перемещение пакера вниз. После чего самоуплотняющаяся сверху вниз манжета 3 под действием давления жидкости еще более самоуплотняется, плотнее прижимаясь к внутренним стенкам обсадной колонны скважины.
Давление поднимают до намеченного опрессовкой, согласно, утвержденного плана работ и производят опрессовку обсадной колонны, при этом опрессовке подвергается как обсадная колонна выше пакера, так и устьевая арматура и превентор (если они имеются) на фигуре не показано. После проведения опрессовки давление в обсадной колонне скважины сбрасывают.
После чего приподнимают опрессовочный пакер посредством кабеля 22, при этом узел уплотнения 2 конусом 4 выходит из взаимодействия с внутренней поверхностью плашек 11 якорного узла 9, при этом плашки 11 под действием возвратной силы пружинного кольца 10 перемещаются радиально внутрь и отходят от внутренних стенок обсадной колонны скважины, при этом якорный узел 9 благодаря взаимодействию пружинных центраторов 13, установленных на обойме 12 с внутренними стенками обсадной колонны остается в неподвижном положении, а корпус 1 перемещается вверх относительно якорного узла 9, который обоймой 12 упирается в торец нижнего кольцевого выступа 14 корпуса 1. В итоге скважинная жидкость, находящаяся выше пакера устремляется через верхний ряд радиальных каналов 16 корпуса 1 внутрь корпуса 1 и через нижний ряд радиальных каналов 17 корпуса 1 в подпакерное пространство, поскольку клапан 21 закрыт, то есть шар 21 герметично сидит на седле 20.
Дают выдержку по времени в течение 3-5 минут, при этом давление жидкости над и под опрессовочным пакером выравнивается.
Далее производят полный подъем пакера на поверхность, при этом в процессе подъема узел уплотнения 2 перемещается в пределах наружной цилиндрической выборки 5 корпуса 1 и в определенный момент происходит фиксация узла уплотнения 2 относительно корпуса 1 в ее наружной кольцевой канавке 6 с помощью стопорного кольца 7, которое размещено во внутренней кольцевой проточке 8 конуса 4 узла уплотнения 2, при этом якорный узел 9 остается упертым в торец нижнего кольцевого выступа 14 корпуса 1. В таком положении пакер извлекают из обсадной колонны скважины.
Предлагаемый опрессовчный пакер достаточно надежен в работе, поскольку позволяет произвести опрессовку обсадной колонны в комплексе с устьевым оборудованием при высоких значениях давлениях опарессовки.