УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ МЕЖТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА СКВАЖИНЫ

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, МПК7 E21B 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 1) в процессе снятия (срыва) пакера за чистую требуется прикладывать большие тяговые нагрузки, это происходит из-за того, что плашки механического якоря в момент снятия нагрузки на них могут не привестись в транспортное положение («залипают» на стенках эксплуатационной колонны), 2) устройство сложное по конструкции.
Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является устройство «пакер-разбуриваемый» (свид. на полезную модель РФ №28371, МПК7 E21B 33/12) используемый для проведения ремонтно-изоляционных работ, установки мостов, временного отсечения пластов и селективной закачки рабочих агентов в пласт, содержащее посадочный инструмент включающий гидроцилиндр с поршнем и штоками, один из которых выполнены с радиальными каналами, соединенный с патрубком, а последний - с упором, уплотнительный узел, включающий эластичную манжету, деформируемую гильзу и дорн соединенный в нижней части с насадкой, а сверху - установочной втулкой, наконечник, установленный телескопически в дорне, ниппель, отсекающий клапан и заглушку со стопорным кольцом. [2].
Недостатком данного устройства является то, что 1) при извлечении пакера из скважины, его необходимо разбуривать, 2) после срабатывания устройства остается меленький проходной канал для прокачки рабочего агента, который может не соответствовать требуемым параметрам расхода и давления (например при прокачке пропантовой смеси), 3) отсутствует дополнительный якорный узел, что при создании высоких давлении (порядка 60-70 МПа) может привести к страгиванию деформируемой гильзы и как следствие к нарушению герметичности.
Задачей изобретения является устранение вышеприведенных недостатков и повышение эффективности работы устройства за счет совершенствования конструкции.
Указанный результат достигается тем, что устройство для герметизации межтрубного пространства скважины, включающее функционально раздельные узлы:
1) посадочный узел (на фиг.1 - узел I) состоящий из верхнего и нижнего переводника, полого штока с осевым каналом, технологическими отверстиями и клапана;
2) узел фиксации (на фиг.1 - узел II) состоящий из профильной трубы, гидрокамеры и нижней герметизирующей втулки;
3) узел герметизации (на фиг.1 - узел III) состоящий из герметизирующих элементов;
В настоящее время на устройство составлена конструкторская документация.
Устройство поясняется рисунками, где на фиг.1 представлен продольный разрез (транспортное положение) устройства, а на фиг.2 - показано поперечное сечение по А-А устройства.
Устройство содержит:
1 - верхний переводник; 2 - верхняя герметизирующая втулка; 3 - осевой канал; 4 - гидрокамера; 5 - профильная труба; 6 - полый шток; 7 - технологическое отверстие; 8 - нижняя герметизирующая втулка; 10 - упор; 11 - барабан; 12 - толкатель; 13, 14, 15 - герметизирующий элемент; 16 - гайка; 17 - контргайка; 18 - разрезное кольцо; 19 - клапан; 20 - нижний переводник; 21 - эксплуатационная колонна (фиг.2).
Устройство работает следующим образом:
Устройство на колонне труб НКТ спускают в скважину до нужного интервала установки. В процессе спуска клапан 19 пропускает через себя скважинную жидкость, балансируя тем самым давления между внутренней полостью устройства и затрубным пространством скважины. В намеченном интервале эксплуатационной колонны, устройство приводят в рабочее положение. Для этого, в осевом канале 3 посадочного узла, через колонну НКТ насосом создают давление (4-5 МПа), которое закрывает клапан 19 и через технологические отверстия 7, гидрокамеру 4 воздействует на профильную трубу 5, деформируя (раскрывая) ее в радиальном направлении. Далее, повышают давление до 15 МПа и производят крепление устройства за стенки эксплуатационной колонны.
Сразу же после срабатывания узла фиксации приводят в действие узел герметизации. Для этого, разгружают колонну НКТ, и разрушают разрезное кольцо 18, которое освобождает полый шток 6 от зацепления и дает ему возможность перемещаться поступательно, а герметизирующие элементы 13, 14, 15 закрепленные на барабане 11 (который жестко закреплен с нижней частью узла фиксации I) остаются в подвешенном положении. Упор 10 закрепленный на полом штоке 6 смещается вниз и толкает толкатель 12, который своей торцевой частью давит на герметизирующие элементы 13, 14, 15 радиально деформируя их, а технологические отверстия 7 заходят в нижнюю герметизирующую втулку 8 и затворяются. В таком положении, межтрубное кольцевое пространство скважины становиться перекрытым, а гидравлическое сообщение между гидрокамерой 4 и осевым каналом 3 отсутствует.
Для создания прохода жидкости в осевом канале 3, разрушают клапан 19, который под действием давления в 30 МПа срывается со своего посадочного места и отводится в зумфальную часть скважины.
Далее устройство используют для проведения плановых работ.
В процессе прокачки рабочего агента и создания высоких давлений (более 70 МПа), оставшаяся, в гидрокамере 4 жидкость не позволяет деформировать профильную трубу 5 в противоположном направлении.
Распакеровка скважины производится в обратной последовательности.
Поднятием колонны НКТ перемещают полый шток 6 вверх и освобождают герметизирующие элементы 13, 14, 15 от сцепления с эксплуатационной колонной. В этот момент времени технологические отверстия 7 выходят из нижней герметизирующей втулки 8 и выравнивают давление между осевым каналом 3 и гидрокамерой 4. Далее в межтрубное пространство скважины подают давление (не превышающее давление опрессовки скважины) и деформируют профильную трубу 5 в противоположном направлении (во внутреннюю часть устройства), ослабляя таким образом сцепление узла фиксации с эксплуатационной колонной.
В транспортном положении - устройство извлекают из скважины.
По сравнению с известными устройствами аналогичного назначения предлагаемое техническое решение обладает повышенной надежностью и долговечностью, а также увеличивает степень крепление его в скважине и герметичность. Устройство просто по конструкции, удобно при сборке и эксплуатации.
Источники информации
1. Евстафьев Ю.В., Гаврилов В.Н. «Пакер» /Патент РФ №47045. //Опубл. 2005.08.10
2. Оснос В.Б. Страхов Д.В. Салахова З.Р. «Пакер разбуриваемый» /Свидет. на полезную модель РФ №28371. //Опубл. 20.03.2003