ГИДРАВЛИЧЕСКИ УСТАНАВЛИВАЕМЫЙ ПАКЕР
HYDRAULICALLY INSTALLED PACKER

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для разобщения интервалов обсадной колонны при освоении и эксплуатации нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин.
Известен пакер, выбранный в качестве аналога, включающий корпус с радиальными каналами, герметизирующий элемент, верхний конус со шлипсами, жестко связанный с корпусом, нижний конус со шлипсами, гидроцилиндр, выполненный с двумя концентрично расположенными поршнями, из которых внутренний взаимодействует с нижним конусом, а наружный - со шлипсами, расположенными на этом конусе (авторское свидетельство №307177, МПК Е21В 33/12, опубликован 21.06.1971 г.).
Известен гидравлический пакер многоразового действия, выбранный в качестве аналога, включающий полый ствол с радиальными каналами, установленную на стволе уплотнительную манжету, размещенные на стволе с возможностью перемещения верхний конус с плашками и плашкодержателем, установленный под уплотнительной манжетой нижний конус с плашками и нижним плашкодержателем, гидроцилиндр, образующий со стволом кольцевую полость, связанную с полостью ствола через радиальные каналы, размещенный в кольцевой полости поршень, взаимодействующий с нижним конусом, и связанный с нижним плашкодержателем патрубок, установленный в кольцевой полости с возможностью фиксации относительно ствола (патент РФ №2018628, МПК Е21В 33/12, опубликован 30.08.1994 г.).
Недостатком данных пакеров является увеличенная нагрузка при срыве пакера, так как верхний конус выдергивается из-под шлипсов при сжатых уплотнительных манжетах, что затрудняет снятие и извлечение пакера из скважины.
Известен гидравлический эксплуатационный пакер «Hydrow-I», содержащий ствол с радиальными каналами и муфтой в верхней части, расположенные на стволе верхний и нижний якорные узлы, уплотнительные элементы, установленные на стволе с помощью штока, связанного с конусом верхнего якорного узла, гидропривод, включающий цилиндр, образующий со стволом кольцевую полость, связанную с внутренней полостью ствола через радиальные каналы, размещенный в кольцевой полости поршень и храповик (каталог, фирма Weatherford, 2005, стр. 20).
Недостатком известного пакера является затрудненный спуск через искривленные участки ствола скважины вследствие большой длины пакера в связи со сложностью его конструкции.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности работы пакера за счет снижения усилия его снятия.
Указанный технический результат достигается в гидравлически устанавливаемом пакере, содержащем ствол с радиальными каналами и муфтой в верхней части, расположенные на стволе верхний и нижний якорные узлы, уплотнительные элементы, установленные на стволе с помощью штока, связанного с конусом верхнего якорного узла, гидропривод, включающий цилиндр, образующий со стволом кольцевую полость, связанную с внутренней полостью ствола через радиальные каналы, размещенный в кольцевой полости поршень, храповик, при этом шток связан с конусом верхнего якорного узла при помощи упора, выполненного в виде нескольких сегментов, установленных в сквозных отверстиях штока и внутренней проточке конуса верхнего якорного узла, на стволе напротив упора установлена опорная втулка, фиксирующая упор во внутренней проточке конуса верхнего якорного узла, а ниже опорной втулки на стволе выполнена цилиндрическая выборка, благодаря чему упор имеет возможность выхода из зацепления с конусом верхнего якорного узла при перемещении ствола вверх относительно штока при извлечении пакера.
На фиг. представлена схема гидравлически устанавливаемого пакера в транспортном положении.
Гидравлически устанавливаемый пакер состоит из ствола 1, муфты 2 в верхней части, соединяющей пакер с колонной труб (на фиг. не показана), уплотнительных элементов 3, установленных на стволе 1 с помощью штока 4, верхнего и нижнего якорных узлов. Верхний якорный узел состоит из опоры 5, плашек 6, конуса 7, связанного со штоком 4 упором 8. Упор 8 выполнен в виде нескольких сегментов, установленных в сквозных отверстиях штока 4 и внутренней проточке конуса 7. На стволе 1 напротив упора 8 установлена опорная втулка 9, фиксирующая упор 8 во внутренней проточке конуса 7. Нижний якорный узел состоит из опоры 10, плашек 11 и конуса 12. Опора 10 соединена фиксирующими элементами 13 с нижней втулкой 14, закрепленной на стволе 1 срезными винтами 15.
Между уплотнительными элементами 3 и нижним якорным узлом расположен гидропривод, состоящий из цилиндра 16 и поршня 17. Цилиндр 16 в данном случае выполнен заодно целое с конусом 12 нижнего якорного узла и образует со стволом 1 кольцевую полость 18, гидравлически связанную с внутренней полостью ствола 1 через радиальные каналы 19. Размещенный в кольцевой полости 18 поршень 17 выполнен с наружной упорной резьбой и установлен с возможностью осевого перемещения вверх относительно цилиндра 16. Цилиндр 16 снабжен храповиком 20, который на внутренней поверхности имеет ответную упорную резьбу, взаимодействующую с наружной упорной резьбой поршня 17. В исходном положении поршень 17 и цилиндр 16 зафиксированы срезными штифтами 21. Поршень 17 связан со штоком 4 посредством корпуса 22, соединенного со штоком 4 срезными элементами 23. Конус 7 верхнего якорного узла зафиксирован в исходном положении фиксаторами 24, связывающими конус 7, втулку 25, упирающуюся в опору 5, и опорную втулку 9.
В нижней части пакера расположен переводник 26, соединяющий пакер с колонной труб.
Гидравлически устанавливаемый пакер работает следующим образом.
Пакер спускают в скважину на колонне труб на требуемую глубину. Установку пакера осуществляют путем временного перекрывания нижнего прохода ствола 1 и созданием перепада давления между колонной труб и затрубным пространством. При превышении определенного перепада давления происходит срез срезных штифтов 21, в результате чего цилиндр 16 с конусом 12 перемещаются вниз и воздействуют на плашки 11 нижнего якорного узла, которые раздвигаются радиально и зацепляются со стенкой эксплуатационной колонны (на фиг. не показана). Поршень 17 предназначен для сжатия уплотнительных элементов 3 и установки верхнего якорного узла. При перемещении вверх поршня 17 усилие через корпус 22 передается через срезные элементы 23 на шток 4, от штока 4 через упор 8 - на конус 7 и фиксаторы 24. После среза фиксаторов 24 происходит сжатие плашек 6 верхнего якорного узла, которые раздвигаются радиально и зацепляются со стенкой эксплуатационной колонны. Далее срезаются срезные элементы 23, и происходит сжатие уплотнительных элементов 3. Храповик 20 фиксирует усилие установки пакера. При повышении давления усилие установки увеличивается, при снижении давления усилие не изменяется.
Перевод гидравлически устанавливаемого пакера в транспортное положение производится натяжением колонны труб. При перемещении муфты 2 со стволом 1 вверх срезаются срезные винты 15. При дальнейшем перемещении муфты 2 со стволом 1 выборка 27 ствола 1 оказывается выше внутреннего буртика 28 штока 4, и происходит сообщение отверстий 29 штока 4 с отверстиями 30 корпуса 22 через канал 31 между стволом 1 и штоком 4. Давление над и под пакером выравнивается. При перемещении ствола 1 с установленной на нем опорной втулкой 9, упор 8 выходит из зацепления с конусом 7 верхнего якорного узла и выпадает в цилиндрическую выборку 32, выполненную на стволе 1 ниже установки опорной втулки 9. В результате связь штока 4 с конусом 7 обрывается, и осевая нагрузка с уплотнительных элементов 3 снимается, срыв пакера облегчается. Далее опорная втулка 9 входит в зацепление с опорой 5 и снимает верхний якорный узел. Установленные на стволе 1 кольца 33 упираются в опорные фаски штока 4, кольца 34 - в опорные фаски поршня 17, а кольца 35 упираются в опорные фаски конуса 12 и освобождают его из-под плашек 11. Нижняя втулка 14, соединенная фиксирующими элементами 13 с опорой 10, при этом в сборе перемещаются по стволу 1 вниз. Далее пакер вместе с колонной труб извлекают из скважины.
Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает возможность снятия сжимающей нагрузки и освобождения уплотнительных элементов, благодаря чему требуется меньшее усилие для снятия гидравлически устанавливаемого пакера и извлечения из скважины, что повышает надежность его работы.