ПАКЕР

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для разобщения затрубного пространства, изоляции пластов и исследования скважин при бурении.
Известен «Пакер» (патент SU №1514905, МПК Е21В 33/12, опубл. в Бюл. №38 от 15.10.89 г.), содержащий полый ствол с переводником и радиальным каналом, установленный на стволе уплотнительный элемент с упорами, размещенные под ним якорный узел, включающий корпус с конусом с пазами и установленными в них плашками, связанными тягами с обоймой, узел гидропривода, включающий соединенный жестко с корпусом якорного узла гидроцилиндр с полостью, гидравлически связанной в исходном положении с полостью ствола через его радиальный канал, и размещенным в нем подпружиненным поршнем, соединенным жестко с обоймой якорного механизма, установленные снизу пакера на гидроцилиндре кожух в нижнем конце ствола под его радиальным каналом и размещенный в кожухе штуцерный наконечник с боковым каналом с наклонной к оси пакера поверхностью и штуцерным отверстием, причем проходной канал ствола выполнен равноразмерным с внутренним каналом колонны бурильных труб, корпус якорного узла выполнен с окнами под плашки, внутренними пазами под тяги и внутренней проточкой с упором под обойму и размещен в верхней части гидроцилиндра, при этом наклонная поверхность бокового канала штуцерного наконечника образована двумя пересекающимися поверхностями.
Недостатками данного устройства являются:
- возможность закупорки штуцерного наконечника при работе с крупноразмерными и крупноволокнистыми наполнителями тампонажных смесей, так как штуцерное отверстие является препятствием на пути движения смеси;
- необходимость большого расхода жидкости для запакеровки, так как штуцерное отверстие, предназначенное для закачки тампонажной смеси с наполнителем, не обеспечивает необходимый перепад давления для выдвижения плашек в рабочее положение; - невозможность спуска скважинного оборудования (например, геофизического) через полый ствол пакера в скважину ниже пакера ввиду конструктивных особенностей штуцерного наконечника пакера.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Пакер» (патент RU №2162930, МПК Е21В 33/12, опубл. в Бюл. №4 от 10.02.2001 г.), содержащий полый ствол, проходной канал которого выполнен равноразмерным с внутренним каналом колонны бурильных труб с переводником и радиальным каналом, установленные на стволе уплотнительные элементы с упорами, размещенный под ними якорный узел, включающий корпус с конусом с пазами и установленными в них плашками, связанными тягами с поршнем гидроцилиндра, полость которого сообщена с полостью ствола через радиальный канал и узел управления посадкой пакера, установленный на нижнем его конце, причем узел управления посадкой пакера выполнен в виде раздвижного штуцерного устройства, размещенного соосно с полым стволом пакера и закрытого кожухом, при этом упоры уплотнительных элементов выполнены профильными.
Недостатком данного устройства является невозможность работы скважинным оборудованием (например, геофизическим) через полый ствол пакера в скважине ниже пакера, так как раздвижное штуцерное устройство не имеет жесткой фиксации в раскрытом положении, что может создать аварийную ситуацию при прохождении оборудования через пакер.
Техническими задачами полезной модели являются расширение функциональных возможностей пакера для работы через его ствол скважинным оборудованием за счет жесткой фиксации в раскрытом положении раздвижного штуцерного устройства пакера.
Техническая задача решается пакером, содержащим полый ствол с радиальным каналом и переводником, установленные на стволе уплотнительные элементы с упорами, размещенный под ними якорный узел, включающий корпус с конусом с пазами и установленными в них плашками, связанными тягами с поршнем гидроцилиндра, полость которого сообщена с полостью ствола через радиальный канал и раздвижной штуцер, установленный на нижнем конце полого ствола и охваченный кожухом.
Новым является то, что раздвижной штуцер выполнен в виде элементов, ствол снизу снабжен радиальными выступами под элементы штуцера, а кожух изнутри - втулкой с внутренним конусом, расширяющимся сверху вниз, при этом элементы штуцера выполнены с возможностью перемещения вдоль и вниз по конусу и по выступам ствола с радиальным расширением при перемещении ствола вниз относительно конуса, причем при максимальном смещении вниз ствола относительно конуса элементы штуцера расположены так, что диаметр, образованный вписанной в них окружностью, не менее внутреннего диаметра ствола пакера.
На фиг.1 изображен пакер (частично в разрезе) в транспортном положении, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 (увеличено), на фиг.3 - узел Б на фиг.1 (увеличено).
Пакер (фиг.1) содержит ствол 1 с внутренней полостью в виде центрального проходного канала 2, радиальным каналом 3 и верхним переводником 4, установленные на стволе 1 эластичные уплотнительные элементы 5 (например, резиновые) с упорами 6, под которыми размещен якорный узел 7, включающий корпус 8 с конусом 9 с пазами 10 и установленными в них плашками 11. Плашки 11 связаны тягами 12 с поршнем 13 гидроцилиндра 14, полость 15 которого сообщена с центральным проходным каналом 2 ствола 1 через радиальный канал 3. На нижнем конце ствола 1 установлен раздвижной штуцер 16, охваченный снаружи цилиндрическим кожухом 17.
1
2
При этом раздвижной штуцер 16 выполнен в виде элементов 18 (фиг.2), которые в транспортном положении образуют штуцирующее отверстие 19. Ствол 1 (фиг.3) с целью продольной фиксации элементов 18 раздвижного штуцера 16 снизу снабжен радиальными выступами 20, например, Т-образной формы, взаимодействующими с ответными выборками аналогичной формы 21 элементов 18. Кожух 17 (фиг.1) снизу изнутри снабжен втулкой 22 с внутренними конусами 23, которые расширяются сверху вниз. Причем элементы 18 (фиг.2) раздвижного штуцера 16 (фиг.1) имеют возможность перемещения вдоль и вниз по конусам 23 втулки 22 благодаря, например, пазам 24 типа «ласточкин хвост», одновременно перемещаясь в радиальном направлении по выступам 20 ствола 1 при смещении его вниз относительно конусов 23 втулки 22. Причем при максимальном смещении вниз ствола 1 относительно конусов 23 втулки 22 элементы 18 (фиг.3) раздвижного штуцера 16, выдвигаясь в радиальном направлении, располагаются так, что диаметр D, образованный вписанной в них окружностью, не менее внутреннего диаметра D ствола 1 пакера.
Пакер работает следующим образом.
На колонне бурильных труб (на фиг. не показаны), которые соединены с переводником 4 ствола 1, пакер спускают в скважину (на фиг. не показана) до заданной глубины. В колонну труб нагнетают буровой раствор. За счет перепада давления, возникающего в центральном проходном канале 2 (фиг.1) ствола 1 перед штуцирующим отверстием 19 (фиг.2) раздвижного штуцера 16 (фиг.1) и передающегося через радиальный канал 3 внутрь полости 15 гидроцилиндра 14, поршень 13, преодолевая сопротивление пружины 25, перемещается вверх. Через тяги 12 поршень 13 воздействует на плашки 11, выводя их вдоль пазов 10 вверх по конусу 9 корпуса 8 якорного узла 7 до упора в стенки скважины, фиксируя таким образом пакер в скважине.
Затем с помощью бурильных труб через верхний переводник 4 на пакер создают осевую нагрузку. Ствол 1 пакера вместе с переводником 4 перемещается вниз, воздействуя через упоры 6 на уплотнительные элементы 5, которые, деформируясь в радиальном направлении, прилегают к стенкам скважины и разобщают затрубное пространство.
При этом внутренняя полость 15 гидроцилиндра 14 перекрывается стволом 1 пакера, а элементы 18 (фиг.3) раздвижного штуцера 16 перемещаются вдоль и вниз по пазам 24 (фиг.1) конуса 23 втулки 22 и одновременно наружу в радиальном направлении благодаря выступам 20 (фиг.3) ствола 1, которые взаимодействуют с ответными выборками 21 элементов 18 раздвижного штуцера 16.
1
2
При максимальном смещении вниз ствола 1 (фиг.1) относительно конусов 23 втулки 22 элементы 18 (фиг.3) раздвижного штуцера 16 упираются в ограничительный упор 26 кожуха 17, что предотвращает несанкционированный выход элементов 18 из пазов 24 (фиг.1) конуса 23 втулки 22. Проходной канал 2 пакера оказывается свободным для проведения дальнейших работ, в том числе спуска геофизического оборудования ниже пакера, так как D≥D.
Для извлечения пакера из скважины натягивают колонну бурильных труб. Переводник 4 вместе со стволом 1 пакера, поднимаясь вверх, снимает нагрузку с уплотнительных элементов 5, которые приходят в исходное положение. При этом плашки 11 благодаря возвратной пружине 25, воздействующей на них через поршень 13 и тяги 12 и, частично от трения об стенки скважины, также занимают транспортное положение, а элементы 18 (фиг.3) раздвижного штуцера 16, взаимодействуя через выборки 21 с выступами 20 ствола 1 перемещаются внутрь в радиальном направлении и одновременно вверх вдоль по пазам 24 (фиг.1) конуса 23 втулки 22, занимая транспортное положение.
Техническим преимуществом предлагаемого пакера является расширение его функциональных возможностей для работы через его ствол скважинным оборудованием за счет жесткой, благодаря наличию поперечных и наклонных пазов у элементов раздвижного штуцера и ответных им деталей, фиксации в раскрытом положении раздвижного штуцерного устройства пакера.