УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ МЕЖТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА ПАКЕР

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к пакерующим устройствам для герметизации межтрубного пространства нефтяных и газовых скважин при проведении технологических операций по воздействию на пласт.
Известно устройство пакер (патент РФ №47045, МПК 7 Е21В 33/12), включающий ствол и расположенный на нем в нижней части посадочный узел, установленный с возможностью осевого перемещения относительно ствола, уплотнительный узел, содержащий гидравлический блок для дополнительной фиксации пакера в скважине, циркуляционный блок для создания циркуляции жидкости выше или ниже пакера без его срыва, при этом блоки и узлы устройства расположены с зазором относительно внешней поверхности ствола, образуя циркуляционный канал циркуляционного блока [1]
Недостатком известного устройства является то, что разобщение участков колоны над и под пакером происходит только за счет пластической деформации манжет пакера, что возможно только при условии жесткой фиксации в стволе скважины механического якоря, что не всегда достигается из-за качества подготовки стенок эксплуатационной колонны, или из-за несоответствия внутреннего диаметра эксплуатационной колонны техническим характеристикам пакера.
Дополнительно известно устройство гидромеханический пакер (патент РФ №78515, МПК 7 Е21В 33/12), содержащий ствол на котором размещен байпас с кольцевой проточкой в его корпусе, клапан разобщения полостей, ниже клапана расположен гидроякорь, который включает пружины, гидроплашки и планки, пакерующий узел устройства с уплотнительными элементами - манжетами, посадочный узел связан с пакерующим узлом системой тяг, а механический якорь, состоящий из плашек, рессор, фрикционных планок соединен с посадочным узлом при помощи трубы [2].
Недостатком данного устройства является то же самое, что и в первом случае, кроме того при проведении работ под большим давлением устройство фиксируется в скважине за счет гидравлического якоря, сцепление которого с эксплуатационной колонной в свою очередь так же выглядит недостаточно надежным по причине качества подготовки стенок эксплуатационной колонны скважины, и учитывая состояние стенок эксплуатационной колонны после многолетней эксплуатации скважины.
Общим недостатком вышеприведенных конструкций является их сложность и большое количество конструктивных элементов, что увеличивает риск получения аварий. Ликвидация аварии с пакерами приведенных конструкций занимают большой промежуток времени, и вызывают необходимость применения большого ряда ловильного инструмента.
Техническим результатом изобретения является устранение вышеприведенных недостатков и совершенствование конструкции устройства, а именно:
1) Функционально совмещены принципы жесткой фиксации в стволе скважины как при приведении пакера в рабочее положение, так и при проведении работ под большими давлениями. Жесткая фиксация при посадке пакера и при работе под большим давлением достигается за счет создания давления в камере удерживающего элемента (гофры);
2) Из конструкции пакера исключено значительное количество элементов, что увеличивает его технологичность при изготовлении и делает простым в эксплуатации и при ремонте.
3) При получении аварии с пакером за счет внесения конструктивных изменений нет необходимости в использовании большого ряда аварийного и ловильного инструмента. Пакер состоит из двух функционально раздельных узлов:
1) Узел фиксации (на фиг.1 - узел 1)
2) узел герметизации (на фиг.1 - узел 2) состоящий из герметизирующих элементов с проставочными кольцами и прижимными направляющими;
Название разработанного устройства пакер является условным и не имеет сходства с названием аналогичных устройств. В настоящее время на устройство составлена конструкторская документация и в дальнейшем (при изготовлении, испытании и серийном выпуске) эта разработка будет носить название пакер.
Устройство для герметизации межтрубного пространства скважины пакер поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез (транспортное положение), показано поперечное сечение (А-А) устройства, показано поперечный вид (Б) перепускного мембранного клапана. Устройство содержит:
1, 14 - установочный переводник; 2 - полый шток; 3 - узел фиксации; 4 - уплотнение; 5 - гофра узла фиксации; 6 - стопорный винт; 7 - кольцо; 8 - упор (4 шт.); 9 - втулка нажимная; 10 - манжета (3 шт.); 11 - кольцо (2 шт.); 12 - втулка упорная; 13 -мембрана.
Устройство работает следующим образом:
Перед спуском пакера в скважину его расконсервируют, проверяют наличие перепускного мембранного клапана и наворачивают на НКТ хвостовика и к верхней части пакера присоединяют непосредственно лифт НКТ. Дополнительной подготовки к применению пакера не нужно.
На колонне труб НКТ спускают в скважину на необходимый интервал установки. В намеченном интервале эксплуатационной колонны, пакер переводят в рабочее положение. Для этого производят переоборудование устья скважины: снимают превентор, колонну НКТ разгружают на клинья. На колонну НКТ наворачивают арматуру для производства ГРП. В НКТ подбивают насосный агрегат, подачей жидкости в НКТ создают давление до 80 атм. В это время узел фиксации приводится в рабочее положение, мембранный клапан открывается, создавая беспрепятственный проход по колонне НКТ. При получении падения давления, что свидетельствует о установке узла фиксации в рабочее положение, проводим проверку срабатывания узла фиксации методом создания нагрузки «на вира» на узел фиксации 8 тонн сверх собственного веса подвески. Если вес растет, значит узел фиксации находится в рабочем положении. Далее подвеска разгружается на план-шайбу, за счет осевого перемещения колонны НКТ относительно узла фиксации происходит деформация герметизирующих элементов, которые гарантированно перекрывают кольцевое пространство скважины, за счет воздействия веса колонны НКТ на прижимное кольцо посредством прижимных направляющих. В этот момент времени внутренняя и наружная полости пакера разобщены и устройство готово к проведению плановых работ.
Посредством создания рабочего давления во внутренней полости колонны труб производят закачку рабочей жидкости в пласт. При этом давлением, через технологическое отверстие создается усилие достаточное для радиально направленной силы на стенки узла фиксации упирающейся в стенки эксплуатационной колонны и как следствие дополнительного крепления устройства от перемещения. Дополнительная герметизация достигается за счет влияния давления под пакером на узел герметизации.
Распакеровка скважины производится путем закачки рабочей жидкости в пространство между НКТ и эксплуатационной колонной до момента падения давления. За счет сил сжатия гофра из рабочего состояния переходит в транспортное открывая сообщение между затрубным пространством и пространством внутри НКТ. Пакер извлекают из скважины.
По сравнению с известными устройствами аналогичного назначения предлагаемое техническое решение обладает повышенной надежностью и долговечностью, а также увеличивает герметичность в работе пакера при одновременном упрощении его конструкции удобной в сборке и эксплуатации.
Настоящая конструкция предлагается впервые, отличается от предшествующих моделей пакеров новизной конструкции и новизной метода установки в скважине ствола.
Источники информации
1. Евстафьев Ю.В., Гаврилов В.Н. «Пакер» /Патент РФ №47045. //Опубл. 2005.08.10
2. Общество с ограниченной ответственностью «ЭРДИ Тулз» «Гидромеханический пакер» /Патент РФ №78515. //Опубл. 2008.11.27