ПАКЕР
PACKER

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для разобщения пластов в процессе строительства скважин.
Известен гидромеханический пакер (А.с. SU №1627665, МПК Ε21В 33/12, опубл. 15.02.1991 г., бюл. №6), включающий корпус с центральным и впускным каналами, установленные последовательно на корпусе неподвижный упор, уплотнительный элемент и подвижную втулку, образующую с корпусом заполненную жидкостью кольцевую полость, сообщающуюся в рабочем положении с центральным каналом корпуса через его впускной канал, перекрытый в исходном положении пробкой, установленной в полости срезного элемента с упором в его дно и возможностью выхода в центральный канал корпуса в рабочем положении. Срезной элемент, установленный в корпус, выступает в центральный канал пакера, кольцевой поршень с уплотнительными кольцами размещен с возможностью осевого перемещения в кольцевой полости и фиксации его на корпусе в конечном положении, при этом уплотнительное кольцо между кольцевым поршнем и нажимной дифференциальной втулкой выполнено в виде самоуплотняющейся манжеты одностороннего действия, впускной клапан с пружиной выполнен в виде подвижной кольцевой перегородки, установленной на кольцевом поршне с упором в его фиксатор.
Недостатком данного пакера является сложность его конструкции, что ведет к дополнительным материальным затратам при его изготовлении и возможности несрабатывания узлов пакера, так как после среза пробки, перекрывающей клапан, она может не выдавиться в центральный канал и не обеспечится сообщение впускного канала с полостью обсадной колонны, высока вероятность того, что манжета одностороннего действия не удержит жидкость в надпоршневом пространстве после снятия давления и произойдет распакеровка пакера, кроме этого возможно несрабатывание пружины, перемещающей впускной клапан для фиксации его в нижней ступени внутренней поверхности втулки, что тоже приведет к распакеровке пакера.
Наиболее близким техническим решением является пакер (патент RU №2143053, МПК Ε21В 33/12, опубл. 20.12.1999 г., бюл. №35), включающий корпус с центральным каналом и впускным клапаном, размещенную на корпусе продольно-гофрированную оболочку, образующую с его наружной стенкой гидравлическую камеру, сообщенную впускным каналом, перекрытым обратным клапаном, с центральным каналом корпуса, уплотнительный элемент, размещенный снаружи средней части продольно-гофрированной оболочки. Концевые участки оболочки, примыкающие к уплотнительному элементу, выполнены с диаметрами описанных вокруг них окружностей, большими по сравнению со средней ее частью на величину, обеспечивающую предотвращение трения уплотнительного элемента о стенки скважины при спуске пакера в скважину, а периметр их после выправления гофр оболочки изнутри давлением равен периметру скважины в месте установки пакера.
Недостатки данного устройства:
- малая длина уплотнительного элемента, размещенного снаружи средней части продольно-гофрированной оболочки, что может привести к ненадежному разобщению пластов в процессе строительства скважин;
- вероятность преждевременного выправления гофр оболочки, так как впускной канал не защищен от преждевременного срабатывания при перепадах давления, что приведет к недоподъему цементного раствора при строительстве скважины;
- обратный клапан, выполненный в виде удлиненной манжеты, не способен сохранять первоначальное давление, что приведет к складыванию продольно-гофрированной оболочки под действием наружного давления в процессе цементирования скважины;
- кроме этого в процессе выправления продольно-гофрированной оболочки высока вероятность перекоса уплотнительной манжеты в обратном клапане, что приведет к негерметичности перекрытия гидравлической камеры и центрального канала корпуса пакера и, соответственно, к складыванию продольно-гофрированной оболочки под действием наружного давления в процессе цементирования скважины.
Техническими задачами предлагаемого изобретения являются повышение надежности разобщения пластов в процессе строительства скважин за счет увеличения длины уплотнительного элемента, размещенного снаружи продольно-гофрированной оболочки, исключение вероятности недоподъема цементного раствора при строительстве скважины в случае преждевременного выправления гофр оболочки за счет наличия разрушаемого клапана и мембраны, установленной на обратном клапане, исключение вероятности складывания продольно-гофрированной оболочки под действием наружного давления в процессе цементирования скважины за счет установки радиальной манжеты и установки упоров и защитных колец на обратный клапан, выполненный в виде самоуплотняющихся манжет.
Технические задачи решаются пакером, включающим корпус с центральным и впускным каналами, размещенную на корпусе продольно-гофрированную оболочку, образующую с его наружной стенкой гидравлическую камеру, сообщенную впускным каналом, перекрытым обратным клапаном, с центральным каналом корпуса, уплотнительный элемент, размещенный снаружи оболочки, причем периметр оболочки после выправления гофр оболочки изнутри давлением равен периметру скважины в месте установки пакера.
Новым является то, что уплотнительный элемент установлен на всю длину оболочки, а в впускной канал между обратным клапаном и центральным каналом корпуса установлен сбивной, полый, заглушенный со стороны центрального канала клапан, выполненный с возможностью разрушения при взаимодействии с цементировочной пробкой, при этом полость клапана со стороны оболочки перекрыта радиальной манжетой и мембраной, выполненной с возможностью разрушения при росте давления внутри корпуса после посадки цементировочной пробки на стоп-кольцо, а радиальная манжета выполнена с возможностью пропускания жидкости из центрального канала в гидравлическую камеру через обратный клапан, выполненный в виде самоуплотняющихся манжет, снабженных упорами и защитными кольцами.
На фиг. 1 показан пакер в транспортном положении.
На фиг. 2 показан выносной элемент А на фиг. 1.
Пакер (фиг. 1) содержит корпус 1 в виде обсадной трубы с резьбами 2 по концам для соединения с эксплуатационной колонной (на фиг. не показана) с центральным 3 (фиг. 1, 2) и впускным 4 каналами, размещенную на корпусе 1 продольно-гофрированную оболочку 5 (фиг. 1), образующую с его наружной стенкой 6 гидравлическую камеру 7, сообщенную впускным каналом 4 (фиг. 1, 2), перекрытым обратным клапаном 8, с центральным каналом корпуса 3 (фиг. 3), уплотнительный элемент 9, размещенный снаружи на всю длину оболочки 5. В впускной канал 4 (фиг. 1, 2) между обратным клапаном 8 и центральным каналом 3 корпуса 1 (фиг. 1) установлен полый, заглушенный со стороны центрального канала 3 (фиг. 1, 2) сбивной клапан 10, выполненный с возможностью разрушения при взаимодействии с цементировочной пробкой (на фиг. не показана), при этом полость клапана 10 со стороны оболочки 5 (фиг. 1) перекрыта радиальной манжетой 11 (фиг. 1, 2) и мембраной 12, выполненной с возможностью разрушения при росте давления внутри корпуса 1 (фиг. 1) после посадки цементировочной пробки на стоп-кольцо (на фиг. не показано). Радиальная манжета 11 (фиг. 1, 2) выполнена с возможностью пропускания жидкости из центрального канала 3 в гидравлическую камеру 7 (фиг. 1) через обратный клапан 8 (фиг. 1, 2), выполненный в виде самоуплотняющихся манжет 15, снабженных упорами 13 и защитными кольцами 14.
Пакер работает следующим образом.
С помощью резьб 2 (фиг. 1) пакер устанавливают в определенном интервале эксплуатационной колонны, соответствующем интервалу (на фиг. не показан) разобщения пластов, и спускают на ней в скважину (на фиг. не показана). Благодаря тому, что уплотнительный элемент 9, размещенный снаружи продольно-гофрированной оболочки 5, выполнен, например, из тиоколового герметика, маслобензостойкой резины марки 3826 и т.п., он не повреждается при спуске в скважину.
По достижении пакером интервала его установки производят цементирование эксплуатационной колонны известным способом. При прохождении по колонне и центральному каналу 3 (фиг. 1, 2) цементировочной пробки последняя разрушает полый, заглушенный со стороны центрального канала 3 сбивной клапан 10, установленный в впускной канал 4 между обратным клапаном 8 и центральным каналом 3 корпуса 1 (фиг. 1). После посадки цементировочной пробки на стоп-кольцо за счет повышения давления внутри корпуса 1 происходит разрушение мембраны 12 (фиг. 1, 2) и обеспечивается сообщение гидравлической камеры 7, образованной размещенной на корпусе 1 (фиг. 1) продольно-гофрированной оболочкой 5, с его наружной стенкой 6 (фиг. 1, 2), так как радиальная манжета 11, перекрывающая впускной канал 4 со стороны оболочки 5 (фиг. 1), и снабженный упорами 13 (фиг. 1, 2) и защитными кольцами 14 обратный клапан 8, выполненный в виде самоуплотняющихся манжет 15, пропускают жидкость только в направлении гидравлической камеры 7 (фиг. 1). Повышением давления до 15-18 МПа производят выправление гофр оболочки 5 до прижатия ее к стенкам скважины. При этом за счет наличия упоров 13 (фиг. 1, 2), которыми снабжены самоуплотняющиеся манжеты 15, исключается их перекос при выправлении гофр оболочки 5 (фиг. 1). После этого снижают давление. Так как впускной канал 4 (фиг. 1, 2) со стороны оболочки 5 (фиг. 1) перекрыт радиальной манжетой 11 (фиг. 1, 2), то исключается вероятность складывания продольно-гофрированной оболочки 5 (фиг. 1) под действием наружного давления, кроме этого самоуплотняющиеся манжеты 15 (фиг. 1, 2) снабжены защитными кольцами 14, которые за счет того, что выполнены скошенными, прижимают к наружной стенке 6 корпуса 1 (фиг. 1) полностью, исключая вероятность складывания продольно-гофрированной оболочки 5 под действием наружного давления в процессе цементирования скважины.
После крепления скважины производят ее освоение известным способом.
Преимущества предлагаемого пакера заключаются в повышении надежности разобщения пластов в процессе строительства скважин за счет увеличения длины уплотнительного элемента, размещенного снаружи средней части продольно-гофрированной оболочки, исключении вероятности недоподъема цементного раствора при строительстве скважины в случае преждевременного выправления гофр оболочки за счет наличия разрушаемого клапана и мембраны, установленной на обратном клапане, исключении вероятности складывания продольно-гофрированной оболочки под действием наружного давления в процессе цементирования скважины за счет установки радиальной манжеты и установки упоров и защитных колец на обратный клапан, выполненный в виде самоуплотняющихся манжет.