ПАКЕР ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, и может быть использована, в частности, для герметичного разобщения интервалов эксплуатационной колонны при механизированной добыче, для опрессовки и проверки герметичности устьевой части обсадной колонны и установленного противовыбросового оборудования, для смены устьевой арматуры (превенторов и др.) в бурящейся или эксплуатационной скважине.
Заявляемый пакер используют при эксплуатации скважин, обусловленных осложняющими факторами, связанных с небольшими глубинами установки пакера; с техническим состоянием эксплуатационной колонны, когда требуется "мягкое" разобщение пластов, без воздействия на стенки обсадной колонны; плохое состояние эксплуатационной колонны, изношенный фонд скважин; некачественное распределение цементного камня за эксплуатационной колонной или его отсутствие; в наклонно-направленных, а также в горизонтальных участках скважины, где затруднена установка пакерных систем.
Известен пакер механический, включающий ствол, оснащенный уплотнительными элементами и механическим заякоривающим и центрующим устройством (Патент RU №2148700, МПК: Е21В 33/12, опуб. 10.05.2000). Недостатком известного пакера является недостаточная надежность эксплуатации из-за механического воздействия якорных механизмов на стенки обсадной (эксплуатационной) колонны при его установке, которые приводят к повреждению обсадной колонны, залипанию металлических деталей пакера (плашек, сухарей) и к дальнейшему осложненному срыву пакера для извлечения на поверхность. Также для герметизации пакера резиновыми элементами требуется нагрузка НКТ, расположенных выше или ниже пакера, что ограничивает область применения данного пакера, на глубину не менее 800-1000 м, состоянием обсадной колонны-изношенный фонд и плохое состояние заколонного цементного камня.
Известен пакер механический, включающий ствол с фигурным пазом на наружной поверхности. Со стволом жестко связана опора, под ней расположены уплотнительные элементы, конус и механический центрующий якорь (Патент RU №2232869, МПК: Е21В 33/12, опуб. 20.07.2004). Недостатком известного пакера является недостаточная надежность эксплуатации из-за механического воздействия якорных механизмов на стенки обсадной (эксплуатационной) колонны при его установке, которые приводят к повреждению обсадной колонны, залипанию металлических деталей пакера (плашек, сухарей) и к дальнейшему осложненному срыву пакера для извлечения на поверхность. Также для герметизации пакера резиновыми элементами требуется нагрузка НКТ, расположенных выше или ниже пакера, что ограничивает область применения данного пакера глубиной не менее 800-1000 м, состоянием обсадной колонны-изношенный фонд и плохое состояние заколонного цементного камня.
Стоит задача повышения надежности герметичного разобщения интервалов эксплуатационной колоны при эксплуатации скважин механизированными способами добычи на малых глубинах и с изношенным фондом скважин.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого технического решения, заключается в обеспечении автоматической герметизации пакера за счет прижатия армированных манжет пакера к стенкам обсадной колонны при наличии перепада давления.
Согласно полезной модели, поставленная задача решается тем, что в пакере эксплуатационном, содержащем ствол, размещенный на нем узел пакеровки и центратор, согласно полезной модели, узел пакеровки представляет собой армированные манжеты с возможностью радиального расширения до герметичного разобщения полости скважины с рабочей частью, имеющей форму усеченного конуса, переходящей в конец цилиндрической формы, удерживаемые втулкой и упором, причем две манжеты направлены рабочей частью в сторону ожидаемого большего перепада давления, одна манжета - рабочей частью в сторону ожидаемого меньшего перепада давления
Отличительной особенностью заявляемого пакера является:
- безъякорное отключение интервалов эксплуатационной колонны, не требующее дополнительных механических и гидравлических манипуляций для разобщения надпакерного и подпакерного пространства;
- отсутствует воздействие на стенки обсадной колонны металлическими элементами, свойственное другим подобным конструкциям пакеров.
- применения пакера в наклонно-направленных, а особенно в горизонтальных участках скважины, где затруднена установка известных пакеров, механическим и гидромеханическим способами посадки;
- динамические нагрузки при работающем погружном оборудовании, которые могут создавать осевые перемещения пакера относительно эксплуатационной колонны, не влияют на герметичность пакера, и не приводят к его разгерметизации;
- не требуется дополнительных манипуляций по посадке пакера;
- возможна установка пакера в любом интервале эксплуатационной колонны, без подгонки и применения подгоночных патрубков и дополнительного инструмента;
- конструкция пакера выполнена с рациональным минимализмом количества деталей и максимальной его функцией по обеспечению герметизации над и под пакерного пространства, универсальностью основных деталей для применения в разных типоразмерах обсадных колонн;
- облегченный срыв пакера.
На фиг. 1 представлена схема пакера
Пакер состоит из корпуса 6, в котором установлен ствол 2, герметизируемый уплотнительным кольцом 9. Сверху на ствол 2 навернута муфта 1 с присоединительной резьбой 13. Снаружи ствола 2 установлены армированные манжеты 3, удерживаемые упорами 4 и втулками 5. На корпусе 6 устанавливаются планки 7, подпружиненные пружинами 12. Кольца 8 удерживают планки 7 от выпадения. Кольца 7 фиксируются винтами 11. Для фиксации корпуса 6 на стволе 2 предусмотрен винт 10.
Манжеты 3 представляют собой армированный металлическими вставками эластичный элемент с рабочей частью, имеющей форму усеченного конуса, переходящей в конец цилиндрической формы. Армированные манжеты направлены рабочей частью в разные стороны: две манжеты - в направлении ожидаемого большего перепада давления, одна манжета направлена рабочей частью в сторону меньшего перепада давления.
Корпус 6 в сборе с пружинами 12, планками 7, кольцами 8 и винтами 11 представляют собой центратор, который предназначен для центрирования пакера в обсадной колонне.
На муфте 1 и нижней части корпуса 6 выполнена присоединительная резьба 13.
Над пакером устанавливают механический или гидравлический уравнительный клапан любого известного типа (на рисунке не показан), который предназначен для выравнивания межтрубного и трубного давления, и приводится в действие перед срывом пакера.
Пакер собранный в однопакерной компоновке, в следующей последовательности снизу вверх, винтовой или штанговый насос, пакер, уравнительный клапан, спускают в скважину.
При этом манжеты армированные соприкасаются со стенками обсадной колонны и благодаря своей конструкции создают минимальное сопротивление трению. По достижению заданного интервала установки пакера собирают устьевую арматуру. Затем запускают винтовой или штанговый насос. При этом создается депрессия на пласт, давление в подпакерном пространстве становится ниже давления в надпакерном пространстве. Две манжеты армированные, направленные рабочей частью вверх в сторону большего давления, прижимаются к стенкам обсадной колонны за счет разницы давления, тем самым герметично разобщая над и под пакерное пространство, минимально воздействуя на стенки обсадной колонны. Одна манжета направленная рабочей частью вниз герметизирует над и под пакерное пространство в случае повышения давления в подпакерном пространстве.
При распакеровке, для извлечения пакера и насоса на поверхность, необходимо выровнять давление во внутренней полости НКТ и в затрубном пространстве с помощью механического или гидравлического уравнительного клапана, расположенного над пакером. Подъемом НКТ извлечь винтовой или штанговый насос и пакер на поверхность. Конструкция армированных манжет позволяет им перемещаться с минимальным сопротивлением трению при подъеме НКТ.
Заявляемым пакером реализуется безъякорный способ отключения интервалов эксплуатационной колонны, не требующий дополнительных механических и гидравлических манипуляций для приведения пакера в рабочее положение, не требующий создания осевой нагрузки весом труб не менее 4-6 т для распакеровки резиновых манжет, не требующих гидравлических или механических якорей удерживающих пакер от перемещений вверх и вниз.
Существенное отличие заявляемого пакера от известных типов пакеров в том, что известные пакера имеют якоря нижние, а в некоторых типах дополнительно верхние якоря, удерживающие от перемещений вверх, для приведения пакера в рабочее положение и создания осевой нагрузки весом труб не менее 4-6 т для распакеровки резиновых манжет (уплотнений).
В нашей конструкции герметизация пакера в скважине происходит автоматически армированными манжетами, две из которых направлены рабочей частью в сторону ожидаемого большего перепада давления, а одна направлена рабочей частью в сторону ожидаемого меньшего перепада давления.
Заявляемый пакер устанавливается как в однопакерной компоновке так и в многопакерной компоновке, которые центрируются в скважине центраторами, для разделения водоносных пластов от продуктивных пластов.
Использование заявляемого пакера дает повышение надежности герметичного разобщения интервалов эксплуатационной колоны при ремонте и эксплуатации скважин.