ПАКЕР ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРОХОДНОЙ С МАЛОГАБАРИТНЫМ КЛАПАННЫМ УЗЛОМ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к пакерующим устройствам, предназначенным для герметичного разобщения газонефтеводоносных пластов или участков затрубного пространства друг от друга.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является пакер, включающий полый корпус с боковым отверстием, перекрытым в исходном положении втулкой с разрушаемыми упорными элементами, клапанный узел и уплотнительный элемент, герметично соединенный с полым корпусом с помощью верхнего и нижнего стаканов и образующий с полым корпусом камеру, сообщающуюся с полостью корпуса через клапанный узел и боковое отверстие полого корпуса, причем разрушаемые элементы втулки выполнены в виде отрезков проволоки или троса, концы которых закреплены на втулке и расположены в плоскости, перпендикулярной оси корпуса пакера (патент РФ №2029064, МПК Е21В 33/12, публ. 20.02.1995 г.).
Недостатком данного пакера является наличие камеры между уплотнительным элементом и полым корпусом, заполненной рабочей жидкостью. Ее введение значительно уменьшает толщину корпуса, так как корпус по внутреннему диаметру ограничен диаметром обсадной колонны, а по наружному - диаметром скважины. Помимо этого, в камере и каналах, заполненных рабочей жидкостью, не должно быть допущено наличие воздуха. Однако из-за довольно большого объема камеры и расположения каналов в нескольких частях составного корпуса, а также из-за недостаточной герметизации конструкционных соединений, наличия лишь двух уплотнительных колец, существует большая вероятность попадания воздуха в эти полости, и давление, передаваемое надпакерным столбом цементного раствора через уплотнительный элемент, и под действием которого рабочая жидкость выталкивает пробку из бокового отверстия, может понизиться и стать недостаточным для того, чтобы выдавить пробку, что остановит процесс пакеровки.
Кроме того, конструкция данного пакера предусматривает крепление уплотнительного элемента к корпусу только при помощи стаканов за его концевые участки, что не обеспечивает надежную фиксацию уплотнительного элемента относительно корпуса, и в случае применения максимального коэффициента пакеровки при подаче давления под уплотнительный элемент существует большая вероятность разгерметизации уплотнительного узла. Следовательно, недостатком известного пакера является ненадежность конструкции, которая не может обеспечить надежность его работы.
Техническая задача полезной модели заключается в повышении надежности работы пакера.
Требуемый технический результат достигается тем, что в пакере гидравлическом проходном с малогабаритным клапанным узлом, включающем полый корпус с боковым отверстием, перекрытым в исходном положении втулкой с разрушаемыми упорными элементами, клапанный узел и уплотнительный элемент, герметично соединенный с полым корпусом с помощью верхнего и нижнего стаканов, согласно полезной модели, в полом корпусе выполнены пазы для подачи рабочей жидкости, в боковом отверстии полого корпуса размещен поршень, причем боковое отверстие выполнено сквозным, на полом корпусе расположены разжимные втулки, причем уплотнительный элемент надет на полый корпус и герметично прижат разжимными втулками к стаканам, на полом корпусе расположена верхняя втулка, при этом верхний стакан при помощи резьбы соединен с верхней втулкой и выполнен с возможностью осевого перемещения вниз по полому корпусу.
В отличие от прототипа, у которого уплотнительный элемент и полый корпус образуют камеру, заполненную рабочей жидкостью и сообщающуюся через каналы с полостью корпуса, и за счет которой толщина корпуса значительно уменьшается, в предлагаемой полезной модели в полом корпусе выполнены пазы для подачи рабочей жидкости, размеры которых гораздо меньше размера камеры, и которые по конструктивным соображениям наиболее эффективны в данном устройстве. Во-первых, их введение, благодаря малым размерам, например, глубина паза до 2,5 мм и ширина - до 10 мм, позволяет сделать корпус максимальной для данной конструкции толщины и повысить прочность изделия. Во-вторых, в прототипе рабочая жидкость из камеры поступает через каналы в полость пакера, выдавливая пробку из бокового отверстия, а затем из полости пакера через каналы она поступает обратно в камеру, раздувая уплотнительный элемент, причем попадание воздуха в полости камеры и каналов не допускается. В предлагаемой полезной модели для выдавливания пробки предназначен расположенный в боковом отверстии поршень, а в функцию пазов входит только подача рабочей жидкости из полости пакера под уплотнительный элемент при пакеровке, поэтому наличие воздуха в пазах не влияет на эффективность процесса пакеровки, что повышает надежность работы пакера.
Выполнение полезной модели таким образом, что уплотнительный элемент, плотно надетый на полый корпус и герметично обжатый верхним и нижним стаканами, дополнительно фиксируется разжимными втулками, размещенными на полом корпусе и имеющими возможность раздвигаться, увеличиваясь в диаметре, и прижимать уплотнительный элемент к стаканам, обеспечивает надежную фиксацию уплотнительного элемента относительно полого корпуса и предотвращает разгерметизацию уплотнительного узла, что повышает надежность работы пакера. К тому же, верхний стакан, соединенный резьбой с верхней втулкой, расположенной на полом корпусе, и обжимающий уплотнительный элемент, выполнен с возможностью осевого перемещения вниз по полому корпусу, что предотвращает разрушение уплотнительного элемента в момент его расширения до контакта со стенкой скважины и повышает надежность работы пакера.
В отличие от прототипа, у которого пробка из бокового отверстия выдавливается рабочей жидкостью, проходящей через каналы и клапанный узел, в предлагаемой конструкции в боковом сквозном отверстии расположен поршень, который непосредственно под действием давления надпакерного столба цементного раствора выдавливает пробку во внутреннюю полость пакера, открывая тем самым каналы для пакеровки. Поэтому вариант, когда пробка остается в отверстии, и процесс пакеровки не происходит, полностью исключен, что повышает надежность работы пакера.
На фиг.1 и фиг.2 показан продольный разрез пакера гидравлического проходного с малогабаритным клапанным узлом.
Пакер гидравлический проходной с малогабаритным клапанным узлом включает составной полый корпус 1 (фиг.1) с навинченным снизу переводником 2, боковое отверстие 3 полого корпуса 1, перекрытое пробкой 4 и втулкой 5, связанной срезными винтами 6 с переводником 2, клапанный узел 7, защищенный от предварительного срабатывания пробкой 4 и поршнем 8, размещенным в боковом отверстии 3, уплотнительный элемент 9, концевые участки которого обжаты верхним стаканом 10 (фиг.2) и нижним стаканом 11, разрушаемые упорные элементы 12, закрепленные во втулке 5, верхняя втулка 13, установленная на полом корпусе 1 и соединенная при помощи резьбы с верхним стаканом 10, разжимные втулки 14, размещенные на полом корпусе 1 и прижимающие уплотнительный элемент 9 к верхнему 10 и нижнему 11 стаканам. Для подачи рабочей жидкости под уплотнительный элемент 9 в полом корпусе 1 выполнены пазы 15. Внутренняя поверхность составного полого корпуса 1 имеет ограничительный выступ 16. Герметичность конструкции обеспечивают уплотнительные кольца 17. Соединение пакера с обсадными колоннами осуществляется через переводник 2 и верхний переводник 18.
Устройство работает следующим образом.
Цементирование скважины производится через башмак обсадной колонны (на чертеже не показаны). В заданный момент процесса цементирования цементировочная пробка (на чертеже не показана), проходя через пакер, садится на разрушаемые упорные элементы 12. При повышении давления срезаются срезные винты 6, и втулка 5 смещается до ограничительного выступа 16, открывая канал под пробкой 4. При дальнейшем повышении давления происходит срез разрушаемых упорных элементов 12, и цементировочная пробка движется дальше по обсадной колонне до посадки на «стоп-кольцо». По окончании процесса цементирования при снятии давления внутри пакера, под действием надпакерного столба тампонажного раствора поршень 8 выдавливает пробку 4 внутрь пакера. Тем самым обеспечивается соединение клапанного узла 7 с каналом обсадной колонны. При последующем повышении давления в обсадной колонне рабочая жидкость из обсадной колонны через клапанный узел 7 и пазы 15 поступает под уплотнительный элемент 9, раздувая его (происходит пакеровка). При сбросе избыточного давления в обсадной колонне до нуля, после завершения пакеровки, происходит переход клапанного узла 7 в закрытое положение и полное сохранение давления под уплотнительным элементом 9. При дальнейшем повышении давления в обсадной колонне клапанный узел 7 не срабатывает и не пропускает давление под уплотнительный элемент 9.