ПАКЕР С УПОРОМ НА ЗАБОЙ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к проходным пакерам, устанавливаемым в скважине с упором на забой.
Известен «Пакер» (патент ПМ RU №57437, Е21В 33/12, опубл. Бюл. №28 от 10.10.2006 г.), содержащий ствол, установленный на него уплотнительным элементом, верхний упор, соединительный элемент в виде муфты, втулку с нижним упором, опорный о забой патрубок, при этом уплотнительный элемент оснащен размещенными сверху и снизу на стволе, дополнительными уплотнительными элементами, твердость которых выше твердости уплотнительного элемента, причем присоединительный элемент в виде муфты выполнен в верхней части верхнего упора, а верхний конец ствола жестко соединен с верхним упором.
Недостатками данного пакера являются применение уплотнительных элементов различной твердости, что значительно усложняет процесс изготовления и сборки, при этом фиксация в рабочем положении за счет веса разгружаемого сверху оборудования, что не позволяет оставлять пакер в скважине без нагрузки, а в процессе работы (в том числе и добычи), когда нагрузка на верхний упор не постоянна, усилие прижатия непостоянно, уплотнительные элементы быстро теряют свои изолирующие свойства.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Пакер» (RU №36122, Е21В 33/12, опубл. Бюл. №06 от 27.02.2004 г.), содержащий ствол с установленным на нем уплотнительным элементом, верхний и нижний упоры, втулку с нижним упором и ограничитель хода, при этом он дополнительно снабжен вторым уплотнительным элементом, разделенным с первым промежуточным металлическим кольцом, при этом верхняя часть ствола снабжена присоединительным элементом в виде муфты, к хвостовой части которой на резьбе присоединен верхний упор, а к нижнему концу ствола присоединен ограничитель хода, выполненный в виде гайки, причем втулка с нижним упором связана через переводник с опорным о забой патрубком.
Недостатками данного пакера являются большое количество мелких взаимосвязанных деталей, что значительно усложняет процесс изготовления и сборки, при этом фиксация в рабочем положении за счет веса разгружаемого сверху оборудования, что не позволяет оставлять пакер в скважине без нагрузки, а в процессе работы (в том числе и
добычи), когда нагрузка на верхний упор не постоянна, усилие прижатия непостоянно, уплотнительные элементы быстро теряют свои изолирующие свойства.
Технической задачей предлагаемого пакера является создание простой и дешевой в изготовлении и применении конструкции с длительным сроком эксплуатации и возможностью использования после установки, как без вертикальной нагрузки, так и в условиях непостоянной нагрузки за счет фиксации в рабочем положении.
Техническая задача решается пакером с упором на забой, содержащим ствол с верхним упором, нижним ограничителем хода и установленным на нем уплотнительным элементом, нижний упор с втулкой, в которые телескопически вставлен ствол с ограничителем хода, и опорным на забой патрубком.
Новым является то, что ограничитель хода снизу снабжен кольцевым сужением, на котором зафиксирована срезными элементами полая втулка с наружными кольцевыми выборками в верхней части, а между нижним упором и втулкой во внутренней выборке установлено пружинное кольцо с внутренними кольцевыми проточками, выполненными с возможностью взаимодействия с кольцевыми выборками полой втулки при перемещении вверх относительно ограничителя хода и фиксации в них от перемещения вниз.
На чертеже изображен пакер с упором на забой.
Пакером с упором на забой содержит ствол 1 с верхним упором 2, нижним ограничителем хода 3 и установленным на нем уплотнительным элементом 4, нижний упор 5 с втулкой 6, в которые телескопически вставлен ствол 1 с ограничителем хода 3, и опорным на забой (на четр. Не показан) патрубком 7 (показан условно). Ограничитель хода 3 снизу снабжен кольцевым сужением 8, на котором зафиксирована срезными элементами 9 полая втулка 10 с наружными кольцевыми выборками 11 в верхней части. Между нижним упором 5 и втулкой 6 во внутренней выборке 12 установлено пружинное кольцо 13 с внутренними кольцевьми проточками 14, выполненными с возможностью взаимодействия с кольцевыми выборками 11 полой втулки 10 при перемещении вверх относительно ограничителя хода 3 и фиксации в них от перемещения вниз.
Пакер работает следующим образом.
Пакер в сборе на колонне труб 15 (показаны условно) спускают в скважину (на черт. не показана) до упора на забой опорного патрубка 7 с разгрузкой колонны труб 15. Причем длину опорного патрубка 7 подбирают так, чтобы уплотнительные элементы 4 располагались, напротив необходимого интервала установки пакера в скважине. В результате опорный патрубок 7 с втулкой 6 и нижним упором 5 остаются на месте, а ствол 1 с верхним упором 2, ограничителем хода 3 и полой втулкой 10 перемещается вниз. Под действием колонны труб 15 верхний упор 2 сжимает уплотнительный элемент 4 до полного
и герметичного прижатия его к стенкам скважины, что достигается расчетной величиной разгружаемого веса колонны труб 15 (на практике оказалось достаточным от 3 до 7 тонн), определяемого устьевым индикатором веса (на черт. не показан) в виде снижения суммарного веса спускаемого в скважину оборудования на требуемую величину. При этом пружинное кольцо 13, находящееся между нижним упором 5 и втулкой 6 во внутренней выборке 12, перемещается вверх относительно ограничителя хода 3, а его внутренние кольцевые проточки 14 взаимодействуют с кольцевыми выборками 11 полой втулки 10, перемещаясь по полой втулке 10 вверх, до фиксации в крайнем верхнем положении. Перемещение и фиксация кольцевых проточек 14 пружинного кольца 13 относительно кольцевых выборок 11 полой втулки 10 достигается за счет более пологого угла кольцевых проточек 14 направленного вверх. Несанкционированные перетоки между стволом 1 и нижним упором предотвращаются уплотнительными кольцами 17. Конструкция уплотнительного элемента 4 пакера может быть любой (в том числе и сборной), позволяющей герметично перекрывать внутреннее пространство скважины при осевом сжатии.
В результате пакер надежно и герметично устанавливается внутри скважины. При этом колонну труб 15 можно извлекать из скважины (например, для спуска другого скважинного оборудования) без опасения разгерметизации внутрискважинного пространства. А при эксплуатации скважины (например, штанговым насосом) не стоит опасаться знакопеременных нагрузок, воздействующих на пакер и приводящих к преждевременному выходу уплотнительных элементов 4 пакера. Срок эксплуатации предлагаемого пакера в 2-3 раза больший, чем у аналогов, используемых без фиксации в рабочем положении.
Для извлечения пакера из скважины верхний упор 2 присоединяют (если было ранее произведено отсоединение) к колонне труб 15 (например, при помощи, на черт. не показанной труболовкой). Затем колонну труб 15 приподнимают вместе с верхним упором 2 и стволом 1, в результате срезные элементы 9 разрушаются, а полая втулка 10, зафиксированная пружинным кольцом 13, выходит из кольцевого сужения 8 ограничителя хода 3, который перемещается вверх до упора в выступ 18 нижнего упора 5. При этом уплотнительные элементы 4 возвращаются в транспортное положение, и, при дальнейшем подъеме колонны труб 15, весь пакер извлекается из скважины.
Предлагаемый пакер с упором на забой прост и дешев в изготовлении и применении с длительным сроком эксплуатации (в 2-3 раза большем, чем у аналогов) и выполнен с возможностью использования после установки, как без вертикальной нагрузки, так и в условиях непостоянной осевой нагрузки за счет фиксации в рабочем положении.