УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСАДКИ ПАКЕРА

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к области строительства, эксплуатации и ремонта нефтяных, газовых и других скважин, а именно, к устройствам для посадки пакера [E21B 23/06].
Из уровня техники известны ПАКЕР - ПРОБКА И МОНТАЖНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПОСАДКИ ЕГО В СКВАЖИНЕ (ВАРИАНТЫ) [RU2537713C2, опубл. 10.01.2015], при этом известные из упомянутого источника монтажные инструменты содержат цилиндрический корпус с герметичной крышкой. В пяти вариантах корпус разделен перегородкой, в которой размещен шток рабочего поршня. На штоке, расположенном выше перегородки, закреплен узел фиксации. В первом варианте, рабочий поршень и установленный над ним на стержне поршень демпфера разделяют надпоршневую полость на воздушную камеру и камеру с жидкостью, соединенные каналами с пластинчатыми клапанами. В стенке корпуса выше перегородки выполнены отверстия. Рабочий поршень зафиксирован в корпусе срезными штифтами, а крышка корпуса присоединена к канату. В других вариантах внутри корпуса концентрично размещен цилиндр с внутренним кольцевым выступом на торце. Цилиндр сопряжен с крышкой, они образуют круговую полость, сообщающуюся с колонной труб или скважинным пространством через каналы. В каналах имеется золотниковый клапан или мембрана с пиропатроном, либо газогенератором, снабженным запалом. В цилиндре размещены рабочий и демпферный поршни. К крышке присоединен каротажный кабель. В шестом варианте, в головке корпуса размещен электропривод, соединенный с каротажным кабелем, взаимодействующий ходовым винтом с узлом фиксации.
Недостатком аналога является ограниченная функциональность, обусловленная невозможностью проведения промывок скважины и цементации подпакерного пространства при эксплуатации известного технического решения.
Наиболее близким по технической сущности является ПАКЕР РАЗБУРИВАЕМЫЙ С ПОСАДОЧНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ [RU154511U1, опубл. 27.08.2015], включающий ствол с полым штоком с нижним удлинителем в осевом канале, башмаком и клапаном, перекрывающим радиальные каналы ствола при перемещении вверх, нижние и верхние разрывные плашки с разжимными конусами, между которыми установлен уплотнительный элемент, верхнюю и нижнюю опору разрывных плашек, верхняя из которых выполнена подвижной, а верхний подвижный конус оснащен пакетом стопорных разрезных колец, фиксирующих верхний конус при перемещении его вниз относительно наружных насечек ствола, цангу, включающую лепестки с головками, при этом ствол снабжен внутренней расточкой на нижнем конце под головки цанги, седло обратного клапана, зафиксированного внутри штока срезным элементом выше радиальных каналов штока. Подвижная опора выполнена с возможностью взаимодействия с толкателем посадочного инструмента, a шток с возможностью соединения с тяговым механизмом посадочного инструмента. Шток снабжен сверху упором, опирающимся на торец ствола, а ниже внутренней расточки оснащен наружной кольцевой проточкой под головки цанги, которая жестко соединена с клапаном, подпираемым снизу упором, жестко соединенным через башмак с нижней опорой и выполненным с возможностью осевого перемещения в нижнем кольцевом сужении штока. На удлинителе штока снаружи с возможностью осевого перемещения до нижнего упора установлена гильза с нижнем внутренней и верхней наружной технологическими проточками соответственно под верхнее и нижнее пружинные кольца. Выше внутренней проточки расположен кольцевой выступ, на наружной поверхности удлинителя выполнена кольцевая проточка под нижнее пружинное кольцо, сжимаемое при осевом перемещении шток вверх с перемещением выше кольцевого выступа и опорой на него при перемещении штока вниз вместе с гильзой.
Основной технической проблемой прототипа является низкая надежность его работы за счет возможного заклинивания при перемещении клапана известного устройства, открываемого и закрываемого при помощи механического воздействия с устья скважины.
Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.
Технический результат полезной модели - повышение надежности работы устройства для посадки пакера при проведении операций промывки, цементации скважины и изоляции надпакерного и подпакерного пространства скважины.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для посадки пакера, содержащее полый корпус, состоящий из верхнего участка и нижнего участка, причем верхний участок корпуса выполнен шире нижнего участка корпуса, верхний участок корпуса содержит цилиндрическую часть, выше которой расположена коническая часть верхнего участка корпуса, переводник, смонтированный с внутренней стороны конической части верхнего участка корпуса, полый шток, выполненный с возможностью крепления к нему пакера-пробки посредством срезных винтов и содержащий глухой нижний торец, при этом шток и корпус выполнены с возможностью резьбового соединения, пробку, смонтированную на глухом нижнем торце штока посредством срезных винтов и содержащую размещенное по своему внешнему периметру стопорное кольцо, седло, выполненное с внутренним центральным каналом, соосным центральному каналу корпуса, при этом седло выполнено с возможностью крепления во внутренней полости нижнего участка корпуса посредством срезных винтов и содержит внутреннее расширение для размещения бросового шара активации, цилиндр, выполненный с возможностью резьбового соединения с переводником, и поршень, смонтированный между цилиндрической частью верхнего участка корпуса и цилиндром, отличающееся тем, что по периметру верхнего оконечного участка цилиндрической части верхнего участка корпуса выполнены сквозные отверстия, а шток содержит выполненные по периметру эллиптические отверстия, переводник содержит выполненную на внешней поверхности в своей нижней части выемку, переходящую во внешнее кольцевое углубление, цилиндр содержит верхнюю выемку, корреспондирующую выемке в нижней части переводника таким образом, чтобы посредством указанных выемок обеспечивалось резьбовое соединение переводника и цилиндра с упором цилиндра во внешнее кольцевое углубление переводника, поршень содержит нижние внутренний и внешний выступы, а также верхний внутренний выступ, при этом нижний торец цилиндра выполнен опирающимся на внешний нижний выступ поршня таким образом, чтобы между внутренней поверхностью поршня и частью внешней поверхности цилиндрической части верхнего участка корпуса была образована воздушная камера, ограниченная снизу нижним внутренним выступом, а сверху - верхним внутренним выступом поршня, а между внешней поверхностью цилиндрической части верхнего участка корпуса в своей верхней части и внутренней поверхностью цилиндра была образована гидрокамера, ограниченная снизу верхним торцом поршня, а сверху - нижним торцом переводника, при этом упомянутая гидрокамера выполнена с возможностью сообщения с центральным каналом корпуса посредством сквозных отверстий корпуса.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показан общий вид устройства для посадки пакера в продольном разрезе.
На фигуре 2 показан вид сбоку устройства для посадки пакера со смонтированным на данном устройстве пакером-пробкой.
На фигуре 3 показан вид сбоку устройства для посадки пакера со смонтированным на данном устройстве пакером-пробкой в разрезе.
На фигуре 4 показано сечение А - А с фигуры 3.
На фигуре 5 показано сечение Б - Б с фигуры 3.
На фигурах 1-5 обозначено: 1 - корпус, 2 - переводник, 3 - цилиндр, 4 - поршень, 5 - седло, 6 - шток, 7 - пробка, 8 - стопорное кольцо, 9 - срезные винты между штоком и пробкой, 10 - срезные винты между седлом и корпусом, 11 - срезные винты между шоком и пакером-пробкой, 12 - уплотнительное кольцо между седлом и корпусом, 13 - уплотнительное кольцо по внешнему периметру пробки, 14 - уплотнительное кольцо по внешнему периметру пробки, 15 - внутреннее кольцевое уплотнение между поршнем и корпусом, 16 - внешнее кольцевое уплотнение между поршнем и цилиндром.
Осуществление полезной модели.
Устройство для посадки пакера согласно настоящей полезной модели содержит корпус 1, переводник 2, цилиндр 3, поршень 4, седло 5, шток 6, пробку 7, стопорное кольцо 8, срезные винты 9-11, уплотнительные кольца 12-14, внутреннее кольцевое уплотнение 15 и внешнее кольцевое уплотнение 16.
Корпус 1 представляет собой полый элемент, содержащий центральный канал и визуально состоящий из верхнего участка и нижнего участка, причем верхний участок корпуса 1 выполнен по существу шире, чем нижний участок корпуса 1.
Верхний участок корпуса 1 содержит цилиндрическую часть, в нижней части которой выполнен под прямым углом выступ, а в верхней части выполнена под прямым углом выемка, переходящая в коническую часть верхнего участка корпуса 1. По периметру верхнего оконечного участка цилиндрической части корпуса 1 выполнены сквозные отверстия.
Коническая часть верхнего участка корпуса 1 выполнена с возможностью соединения с переводником 2 таким образом, чтобы переводник 2 навинчивался на корпус 1 посредством резьбового соединения.
Переводник 2 также представляет собой полый цилиндрический элемент, во внутренней полости верхнего оконечного участка которого посредством резьбового соединения ввинчивается насосно-компрессорная труба для спуска устройства с пакером в скважину и извлечения из нее устройства для посадки пакера.
Переводник 2 содержит выполненную под прямым углом на внешней поверхности в своей нижней части выемку, переходящую во внешнее кольцевое углубление, а также выполненное под прямым углом на внутренней поверхности в своей нижней части внутреннее кольцевое углубление, при этом длины внешнего и внутреннего кольцевых углублений преимущественно равны.
Цилиндр 3 содержит верхнюю выемку, корреспондирующую выемке в нижней части переводника 2 таким образом, чтобы посредством указанных выемок обеспечивалось резьбовое соединение переводника 2 и цилиндра 3.
При этом для обеспечения герметизации упомянутого соединения переводника 2 и цилиндра 3 между цилиндром 3 и внешним кольцевым углублением переводника 2 размещено уплотнительное кольцо.
На цилиндрическую часть верхнего участка корпуса 1 смонтирован поршень 4, содержащий нижние внутренний и внешний выступы, а также верхний внутренний выступ.
Поршень 4 смонтирован на корпус 1 таким образом, чтобы обеспечивался упор нижнего торца цилиндра 3 на внешний нижний выступ поршня 4 и прилегание внешней поверхности поршня 4 к части внутренней поверхности цилиндра 3 таким образом, чтобы между внутренней поверхностью поршня 4 и частью внешней поверхности цилиндрической части корпуса 1 формировалась воздушная камера, ограниченная снизу нижним внутренним выступом, а сверху верхним внутренним выступом поршня 4.
При этом для обеспечения герметичности прилегания поршня 4 к корпусу 1 в своей верхней части между верхним внутренним выступом поршня 4 и корпуса 1 размещено внутреннее кольцевое уплотнение 15, а между внешней поверхностью поршня 4 в своей верхней части и цилиндром 3 размещено внешнее кольцевое уплотнение 16.
Кроме того, поршень 4 смонтирован относительно корпуса 1, цилиндра 3 и переводника 2 таким образом, чтобы между внешней поверхностью цилиндрической части корпуса 1 с своей верхней части и внутренней поверхностью цилиндра 3 была образована гидрокамера, ограниченная снизу верхним торцом поршня 4, а сверху нижним торцом переводника 2, при этом упомянутая гидрокамера сообщается с центральным каналом корпуса 1 посредством выполненных по периметру верхнего оконечного участка цилиндрической части корпуса 1 сквозных отверстий.
Во внутренней полости нижнего участка корпуса 1 размещено седло 5, содержащее внутренний центральный канал, соосный центральному каналу корпуса 1, причем центральный канал седла 5 содержит расширение в своей верхней части, выполненное с возможностью размещения бросового шара активации (не показан).
Седло 5 выполнено с возможностью фиксации относительно корпуса 1 посредством срезных винтов 10, при этом герметизация крепления седла 5 в корпусе 1 обеспечивается посредством уплотнительного кольца 12.
Нижний участок корпуса 1 содержит кольцевой выступ, на который посредством резьбового соединения ввинчивается шток 6, содержащий кольцевое углубление, корреспондирующее указанному кольцевому выступу нижнего участка корпуса 1.
Шток 6 представляет собой полый цилиндрический элемент с глухим нижним торцом, продольная ось которого по существу совпадает с продольной осью корпуса 1.
Шток 6 выполнен с возможностью крепления к нему пакера-пробки посредством срезных винтов 11.
В своей нижней части шток 6 содержит выполненные по периметру эллиптические отверстия для обеспечения промывки скважины и последующей цементации скважины.
На нижнем оконечном участке штока 6 смонтирована пробка 7 посредством срезных винтов 9, размещенных по периметру пробки 7 и выполненных с возможностью крепления к нижнему оконечному участку штока 6.
Также по внешнему периметру пробки 7 размещено стопорное кольцо 8 для ограничения продольного перемещения пробки 7 и уплотнительные кольца 13 и 14.
Устройство для посадки пакера используют для посадки пакера-пробки цементируемой.
Устройство для посадки пакера используют следующим образом.
Собирают устройство для посадки пакера на заводе-изготовителе, проводят заводские испытания. После проведения заводских испытаний транспортируют устройство на скважину. На месте эксплуатации на устройство для посадки пакера собирают пакер-пробку цементируемую посредством крепления пакера-пробки к штоку 6 срезными винтами 11.
Опускают устройство для посадки пакера в скважину до зоны активации до нужного интервала, причем при спуске устройства осуществляют промывку скважины посредством подачи промывочной жидкости в центральный канал корпуса 1, седла 5 и штока 6 под небольшим давлением, после чего сбрасывают шар активации и увеличивают давление. При увеличении давления за счет гидрокамеры между верхним торцом поршня 4 и нижним торцом переводника 2, сообщающейся с центральным каналом корпуса 1 посредством выполненных по периметру верхнего оконечного участка цилиндрической части корпуса 1 сквозных отверстий, поршень 4 через воздушную камеру между нижним и верхним внутренними выступами поршня 4 давит на пакер-пробку, при этом на пакере-пробке срезаются срезные винты, и происходит активация пакера посредством перемещения плашек пакера в упор со стенками обсадной колонны и разжатия резиновых манжет пакера.
Далее, после активации пакера-пробки в центральный канал корпуса 1 подают цемент и увеличивают давление до значения, превышающего значение давления при промывке и активации. При этом срезаются винты 10, посредством которых седло 5 закреплено в корпусе 1, и седло 5 перемещается вниз по штоку 6 до уровня ниже отверстий в штоке 6, через которые осуществляют цементацию, таким образом обеспечивая беспрепятственное проведение последней.
После проведения цементации устройство усилием натяжения колонны тянут вверх, увеличивая давление, при этом за счет давления, оказываемого седлом 5 на глухой торец штока 6, срезаются винты 9, посредством которых пробка 7 крепится на нижнем оконечном участке штока 6, и пробка 7 при поднятии устройства вверх перемещается до упора стопорного кольца 8 в пакер, обеспечивая его герметичное закрытие за счет уплотнительных колец 13 и 14.
Заявленный технический результат, заключающийся в повышении надежности работы устройства для посадки пакера при проведении операций промывки, цементации скважины и изоляции надпакерного и подпакерного пространства скважины, достигается за счет простого и надежного гидравлического механизма активации устройства, обусловленного выполненными в корпусе 1 сквозными отверстиями и конструктивными особенностями корпуса 1, цилиндра 3 и поршня 4, которые выполнены с возможностью крепления относительно друг друга таким образом, чтобы обеспечивался упор нижнего торца цилиндра 3 на внешний нижний выступ поршня 4 и прилегание внешней поверхности поршня 4 к части внутренней поверхности цилиндра 3 таким образом, чтобы между внутренней поверхностью поршня 4 и частью внешней поверхности цилиндрической части корпуса 1 была образована воздушная камера, ограниченная снизу нижним внутренним выступом, а сверху верхним внутренним выступом поршня 4, а между внешней поверхностью цилиндрической части корпуса 1 в своей верхней части и внутренней поверхностью цилиндра 3  образована гидрокамера, ограниченная снизу верхним торцом поршня 4, а сверху нижним торцом переводника 2, при этом упомянутая гидрокамера выполнена с возможностью сообщения с центральным каналом корпуса 1 посредством сквозных отверстий корпуса. При этом промывка скважины при спуске устройства и до его активации обеспечивается за счет соосных и сообщающихся центральных каналов корпуса 1, седла 5 и штока 6, а цементация скважины после активации устройства обеспечивается за счет расчетного давления срезных винтов 10, посредством которых седло 5 закреплено в корпусе 1, после срыва которых обеспечивается перемещение седла 5 по полости корпуса 1 и штока 6 до уровня ниже выполненных в штоке 6 эллиптических отверстий, через которые после перемещения седла 5 осуществляется беспрепятственная цементация подпакерного пространства скважины.