ПАКЕР С РАСШИРЯЕМЫМ ПАТРУБКОМ ДЛЯ РАЗОБЩЕНИЯ И ГЕРМЕТИЗАЦИИ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ КОЛОННЫ
PACKER WITH EXPANDABLE NOZZLE FOR SEPARATION AND SEALING OF PRODUCTION STRING

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для разобщения внутреннего пространства эксплуатационных колонн в процессе эксплуатации и ремонта скважины, и может использоваться для герметизации нарушений эксплуатационной колонны и обводненных пластов в добывающих и нагнетательных скважинах, также в составе устройства извлекаемого резьбового пластыря.
Известен пакер (аналог) (1), патент РФ №2046179 E21B 33/12, дата подача заявки 15.12.1992, опубликовано 20.10.1995, содержащий ствол с нижним упором, установленный на нижнем упоре ствола уплотнительный элемент, установленную на стволе с возможностью осевого перемещения замковую гильзу, запорный конус с механизмом фиксации, якорный узел, включающий основание и якорные элементы, и связанный со стволом силовой узел, установленный с возможностью взаимодействия с запорным конусом, отличающийся тем, что запорный конус, якорный узел и уплотнительный элемент размещены на замковой гильзе, которая установлена с возможностью вращения и взаимодействия при осевом перемещении с основанием якорного узла, при этом замковая гильза связана с нижним упором ствола быстроразъемным соединением, а основание якорного узла установлено на верхнем торце уплотнительного элемента.
Недостатки известного пакера - сложность конструкции, ограниченный диапазон применения по давлению.
Известен пакер (аналог) (2), патент РФ №2105863, дата подачи заявки 22.04.1996, опубликовано 27.02.1998, включающий полый ствол, связанный с колонной труб, уплотнительные элементы, шлипсы, верхний и нижний конусы для подклинивания шлипсов в колонне, втулку, связанную с полым стволом срезными винтами, и гильзу, соединенную с нижним конусом, отличающийся тем, что он снабжен опорными кулачками, дополнительно фиксирующими втулку относительно полого ствола, а гильза выполнена с радиальными отверстиями на боковой поверхности, при этом втулка снабжена седлом, например, под шар и выполнена тоже с радиальными отверстиями на боковой поверхности с возможностью ее перемещения с освобождением опорных кулачков и перемещения ею гильзы с нижним конусом до расфиксации устройства и совмещения ее радиальных отверстий с радиальными отверстиями гильзы.
Недостатки известного пакера - сложность конструкции, ограниченный диапазон применения по давлению, малый проходной диаметр.
Известен пакер (аналог) (3) патент РФ №2397311 E21B 33/12, дата подачи заявки 05.06.2009, опубликовано 20.08.2010. Пакер включает полый ствол, уплотнительный элемент, конус, верхний упор, полый патрубок, обойму, шлипсы, направляющий штифт, фиксатор положения уплотнительного элемента, пружинное стопорное кольцо во внутренней кольцевой канавке конуса, подпружиненный опорный конус, разрезной конус, верхние плашки, дополнительный патрубок с конусными поверхностями. На наружной поверхности ствола выполнен замкнутый фигурный паз в виде продольных короткого и длинного участков, соединенных фигурным участком. При перемещении в пазе направляющего штифта вниз-вверх на величину, превышающую длину от верхней кромки фигурного паза до низа длинного продольного участка, обойма остается в транспортном положении, если меньше - переходит в рабочее. Фиксатор положения уплотнительного элемента выполнен в виде гильзы с наружными проточками для взаимодействия с пружинным кольцом. Верхние плашки соединены пластинами с опорным кольцом. В упоре выполнена выборка с дополнительным пружинным кольцом, на дополнительном патрубке распложена гильза с наружными проточками. Полый патрубок сверху может быть оснащен заглушкой. Верхний упор может быть выполнен сборным, состоящим из нижней - связанной с уплотнительным элементом, и верхней - связанной с разрезным конусом, частей и переводника.
Недостатком данной конструкции является большое усилие посадки, большой ход расширяющего конуса при посадке, что приводит к увеличению массы и габаритов, возникновение аварийных ситуаций в случаях невозможности прохождения расширяющего конуса через патрубок.
Известен пакер (прототип) (4), патент RU 2162137 C2 E21B 33/12, дата подачи заявки 26.04.1999, опубликовано 20.01.2001, включающий патрубок с размещенным на его наружной поверхности уплотнителем в виде эластичной оболочки и расширяющий конус, связанный с приводом через тягу, отличающийся тем, что расширяющийся конус выполнен составным из цилиндра и концентрично установленного на нем расширяющегося элемента, связанных между собой разъединяющим элементом для освобождения расширяющего элемента от цилиндра и спуска эксплуатационной колонны насосно-компрессорных труб с установленным на их нижнем конце плунжером с уплотнительными элементами для взаимодействия с внутренней стенкой расширяющего элемента, внутренний диаметр которого выбран под наружный диаметр плунжера.
Недостатком является то, что в случае возникновения осложнений освобождение составного конуса возможно только при прохождении более половины хода конуса, что может привести к возникновению аварийной ситуации.
Технической задачей, решаемой изобретением, является создание пакера с расширяемым патрубком для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны, который обеспечивает гарантированную герметичность при дефектах эксплуатационной колонны, повышение надежности пакера, технологичности его установки и расширение функциональных возможностей, снижение аварийности.
Эта задача решается предлагаемым устройством пакера с расширяемым патрубком для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны с уплотнительными манжетами, который обеспечивает гарантированную герметичность при дефектах эксплуатационной колонны, ее эллипсности, ручейковой и повышенной коррозии.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве пакера с расширяемым патрубком для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны пакер имеет расширяемый патрубок с переводником, уплотнительные манжеты на корпусе расширяемого патрубка, цельный конусный дорн, центрирующую воронку, ловильный патрубок, а на корпусе расширяемого патрубка пакера выполнены насечки, исключающие скольжение уплотнительных манжет, тем самым увеличивают несущую способность пакера с расширяемым патрубком для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны на сдвиг в осевом направлении. Уплотнительные манжеты обеспечивают гарантированную герметичность при дефектах эксплуатационной колонны, ее эллипсности, ручейковой и повышенной коррозии, не допускают увеличения внешнего диаметра расширяемого патрубка, так как происходит минимальная дополнительная раздача во время установки в эксплуатационную колонну, что не позволяет выйти за регламентируемый для данной эксплуатационной колонны габарит спускаемого либо извлекаемого оборудования и снижает аварийность при извлечении из скважины, особенно в местах перехода диаметра эксплуатационной колонны с большего на меньший. При установке пакера с расширяемым патрубком для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны применен стандартный гидравлический посадочный инструмент. Пакер с расширяемым патрубком для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны обеспечивает большую жесткость конструкции и уменьшает риск смятия расширяемого патрубка при депрессиях, увеличивает усилие удержания и улучшает прижатие уплотнительных манжет к эксплуатационной колонне. Дорнирование расширяемого патрубка пакера осуществлено при помощи конусного дорна, который выполнен цельным, что снижает аварийность при дорнировании. Стандартный гидравлический посадочный инструмент облегчает монтаж, перегрузку, транспортировку, уменьшает металлоемкость и стоимость.
На фиг 1. в продольном разрезе показано устройство пакера с расширяемым патрубком для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны.
Пакер с расширяемым патрубком для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны состоит из расширяемого патрубка 1 с переводником 6, уплотнительных манжет 3, цельного конусного дорна 4, центрирующей воронки 2, ловильного патрубка 5.
На фиг. 2 показан чертеж, поясняющий установку пакера с расширяемым патрубком для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны.
Установку пакера с расширяемым патрубком 1 для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны производят гидравлическим посадочным инструментом 8 с освобождающейся труболовкой 7. Перед спуском в скважину предварительно собирается компоновка с гидравлическим посадочным инструментом 8, освобождающейся труболовкой 7, упором 9 и пакером с расширяемым патрубком 1 для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны. При этом свобождающаяся труболовка 7 входит в зацепление с ловильным патрубком 5. После спуска в заданный интервал за счет нагнетания жидкости в гидравлическом посадочном инструменте 8 создается избыточное давление, которое приводит в действие штоки гидравлического посадочного инструмента 8. При этом гидравлический посадочный инструмент 8 упирается в упор 9. Штоки гидравлического посадочного инструмента 8 вместе с освобождающейся труболовкой 7 и цельным конусным дорном 4 движутся вверх, при этом происходит дорнирование расширяемого патрубка 1 при помощи цельного конусного дорна 4, при этом уплотнительные манжеты 3 прижимаются к стенке эксплуатационной колонны и обеспечивают герметичность и жесткую фиксацию относительно эксплуатационной колонны. Затем гидравлический посадочный инструмент 8 с освобождающейся труболовкой 7, с цельным конусным дорном 4, центрирующей воронкой 2 и ловильным патрубком 5 поднимают из скважины.
Новым является то, что в устройстве пакера с расширяемым патрубком для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны пакер имеет расширяемый патрубок с переводником, уплотнительные манжеты на корпусе расширяемого патрубка, цельный конусный дорн, центрирующую воронку, ловильный патрубок, а на корпусе расширяемого патрубка пакера выполнены насечки, исключающие скольжение уплотнительных манжет, тем самым увеличивают несущую способность пакера с расширяемым патрубком для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны на сдвиг в осевом направлении. Уплотнительные манжеты обеспечивают гарантированную герметичность при дефектах эксплуатационной колонны, ее эллипсности, ручейковой и повышенной коррозии, не допускают увеличения внешнего диаметра расширяемого патрубка, так как происходит минимальная дополнительная раздача во время установки в эксплуатационную колонну, что не позволяет выйти за регламентируемый для данной эксплуатационной колонны габарит спускаемого либо извлекаемого оборудования и снижает аварийность при извлечении из скважины, особенно в местах перехода диаметра эксплуатационной колонны с большего на меньший. При установке пакера с расширяемым патрубком для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны применен стандартный гидравлический посадочный инструмент. Пакер с расширяемым патрубком для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны обеспечивает большую жесткость конструкции и уменьшает риск смятия расширяемого патрубка при депрессиях, увеличивает усилие удержания и улучшает прижатие уплотнительных манжет к эксплуатационной колонне. Дорнирование расширяемого патрубка пакера осуществлено при помощи конусного дорна, который выполнен цельным, что снижает аварийность при дорнировании.
Технологический и технический результаты при использовании пакера с расширяемым патрубком для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны достигаются за счет простоты конструкции, ускорения и облегчения монтажа за счет применения стандартного гидравлического посадочного инструмента и надежности установки пакера с насечками на корпусе расширяемого патрубка, исключающими скольжение уплотнительных манжет, тем самым увеличивающим несущую способность пакера с расширяемым патрубком для разобщения и герметизации эксплуатационной колонны на сдвиг в осевом направлении.
Экономический эффект от использования изобретения может достигаться за счет увеличения наработки на отказ, ускорения монтажа за счет применения стандартных гидравлических посадочных инструментов, уменьшения металлоемкости и стоимости, продления срока эксплуатации скважины.