ПАКЕР РАЗБУРИВАЕМЫЙ

Устройство относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для проведения изоляционных и других работ при капитальном ремонте скважин.
Известен разбуриваемый пакер, содержащий посадочный инструмент, включающий гидроцилиндр с поршнем и штоками, уплотнительный узел, включающий эластичную манжету, деформируемую гильзу и дорн, наконечник, ниппель, отсекающий клапан и заглушку со стопорным кольцом (свидетельство на полезную модель №15491, МПК 7 Е 21 В 33/12, 2000).
Недостатком устройства является возможность разгерметизации уплотнительного узла при нагрузках, направленных сверху вниз. Это происходит от вытягивания колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) при создании в ней избыточного давления. Установлено, что устройство выдерживает значительные нагрузки, направленные снизу вверх и быстро теряет герметичность при обратном направлении нагрузок, что ведет к серьезным технологическим осложнениям и значительным материальным расходам.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пакер разбуриваемый, содержащий посадочный инструмент, включающий гидроцилиндр с поршнем, верхним и нижним штоками, последний из которых имеет радикальные каналы, соединенный с патрубком с упором, нижний торец которого выполнен со сферической кольцевой выборкой, уплотнительный узел, включающий эластичную манжету, над которой установлено стопорное разрезное кольцо, деформируемую гильзу и дорн, соединенный в нижней части с насадкой, а сверху - с установочной втулкой, наконечник установленный телескопически в дорне и соединенный сверху с нижним штоком, а снизу - с ниппелем с заглушкой и стопорное кольцо (Свидетельство на полезную модель №35820, МПК 7 Е 21 В 33/12, 2004).
Недостатки устройства:
- при закачке тампонажного раствора происходит эрозия посадочного места под заглушку, что приводит в дальнейшем к негерметичности в этом месте;
- при создании больших давлений под пакером, посадочный инструмент приподнимается, отверстия 20 открываются, происходит сброс давления и выброс тампонажного раствора внутри обсадной колонны выше пакера;
- невозможность закрытия пакера под давлением;
- закачка тампонажного раствора происходит по сложной траектории, что приводит к закупориванию каналов в устройстве при закачке раствора с наполнителем;
- невозможность проведения многократных операций по обработке пласта и закачке реагентов и тампонажных материалов.
Задачей полезной модели является создание пакера, обладающего повышенной надежностью в работе, высокой герметичностью и расширенными функциональными возможностями.
Указанная задача решается предлагаемым пакером разбуриваемым, содержащим посадочный инструмент, включающим гидроцилиндр с поршнем, верхним и нижним штоками, последний из которых имеет радиальные каналы, соединенный с патрубком с упором, нижний торец который выполнен со сферической кольцевой выборкой, уплотнительный узел, включающий эластичную манжету, над которой установлено стопорное разрезное кольцо, деформируемую гильзу и дорн, соединенный в нижней части с насадкой, а сверху - с установочной втулкой, наконечник, установленный телескопически в дорне и соединенный сверху с нижним штоком, а снизу - с ниппелем с заглушкой и стопорное кольцо.
Новым является то, что пакер снабжен фиксирующей втулкой и пробкой, первая из которых установлена с наружной, а вторая - с внутренней стороны нижнего штока, причем последний имеет отверстия с расположенными в них шариками-фиксаторами, с которыми взаимодействуют фиксирующая втулка и пробка, выполненные с кольцевыми выборками под шарики-фиксаторы.
На фиг.1 изображен предлагаемый пакер разбуриваемый в продольном разрезе, спущенный в скважину.
На фиг.2 - тоже самое после запакеровки в момент закачки технологической жидкости в пласт или тампонажного раствора.
На фиг.3 - тоже самое в процессе промывки.
Пакер состоит из двух основных частей: посадочного инструмента и уплотнительного узла. Металлические части последнего изготовлены из легкоразбуриваемых материалов, например, чугуна, дюраля, алюминия и т.д.
Посадочный инструмент состоит из гидроцилиндра 1 с размещенным в нем поршнем 2, верхним штоком 3 и нижним штоком 4. На верхнюю часть гидроцилиндра навинчена муфта 5 для соединения с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) 6. На нижнем штоке 4 выполнены радиальные каналы 7 для сообщения гидроцилиндра с внутренним пространством НКТ, ниже которых расположены отверстия 8 с
установленными в них шариками-фиксаторами 9. Напротив отверстий 8 находятся фиксирующая втулка 10 и пробка 11, снабженные соответственно кольцевыми выборками 12 и 13 под шарики-фиксаторы 9.
Уплотнительный узел состоит из дорна 14 с коническо-цилиндрическими участками на наружной поверхности, соединенного в нижней части с насадкой 15 со стопорным кольцом 16, а сверху упирающегося в установочную втулку 17. На последнюю надета деформирующая гильза 18 с эластичной манжетой 19.
Для усиления уплотнительной способности дорна наружный диаметр его цилиндрических участков увеличивается сверху вниз.
Через посредство патрубка 20 с упором 21 корпус гидроцилиндра 1 опирается на деформируемую гильзу 18. Нижний торец упора 21 выполнен со сферической кольцевой выборкой 22, обращенной к периферии и взаимодействующей в рабочем положении с деформируемой гильзой 18. Над эластичной манжетой 19 установлено стопорное разрезное кольцо 23. Патрубок 20 и установочная втулка 17 связаны между собой срезными элементами 24.
Нижний шток 4 жестко соединен с наконечником 25, который опирается на дорн 14. Наконечник 25, в свою очередь, в нижней части соединен с глухим ниппелем 26, снабженным радиальными каналами 27 и имеющим на конце заглушку 28, связанную с ним срезными элементами 29.
Между выступами дорна 14, наконечника 25 и насадкой 15 установлено срезное кольцо 30. Для обеспечения необходимой герметичности между сопрягаемыми деталями устройство снабжено уплотнительными кольцами 31.
Устройство работает следующим образом
После его спуска в скважину на колонне НКТ 6 на необходимую глубину внутри посадочного инструмента через НКТ создают избыточное давление, в результате чего поршень 2 гидроцилиндра 1 со штоками 3 и 4, наконечник 25 и ниппель 26 перемещаются вверх и передают усилие через срезное кольцо 30 дорну 14. Срезной элемент 24 разрушается. При этом корпус гидроцилиндра 1, патрубок 20 с упором 21 в силу того, что колонна НКТ от воздействия давления вытягивается, перемещаются несколько вниз, а дорн 14 двигается вверх, расширяя деформирующую гильзу 18 и эластичную манжету 19 до тех пор, пока ограничитель хода дорна - установочная втулка 17 не упрется в корпус гидроцилиндра 1. Верхний торец деформируемой гильзы 18 под воздействием нагрузки сверху, взаимодействуя со сферической выборкой 22 упора 21, будет изгибаться в сторону периферии и, в конечном счете, упрется в стенку обсадной колонны 32, образуя полость 33 (фиг.2), которая заполнится выдавливаемыми излишками эластичной манжеты, а
остальная ее часть будет плотно прижата к стенкам обсадной колонны. Под воздействием нагрузок сверху и снизу стопорное кольцо 23 раздвигается в радиальном направлении, а его насечки внедряются в тело обсадной колонны, надежно удерживая пакер от перемещений в вертикальном направлении. После остановки дорна 14 и дальнейшем повышении давления разрушается срезное кольцо 30, после чего верхний и нижний штоки 3 и 4, а также наконечник 25 и ниппель 26 продолжают двигаться вверх. В определенный момент фиксирующая втулка 10 упрется в корпус гидроцилиндра и при движении нижнего штока 4 вверх шарики-фиксаторы 9 окажутся напротив выработки 12, куда и будут выдавлены пробкой 11. Последняя, освободившись от шариков-фиксаторов, опускается вниз и садится на заглушенный участок ниппеля 26 (фиг.2). Пакер готов к проведению технологических операций. Они могут проводиться в нескольких вариантах.
Первый вариант. Необходимо сделать обработку или изолировать подошвенную воду. Для этого по НКТ через радиальные каналы 27 закачивают нужный реагент или тампонажный раствор в пласт. После проведения операции инструмент приподнимают так, чтобы каналы 27 были выше дорна 14 (фиг.3) и делают промывку, а затем еще приподнимают. При этом заглушка 28 входит в насадку 15, а стопорное кольцо 16 фиксирует заглушку 28, срезные элементы 29 разрушаются, после чего инструмент поднимают на поверхность.
После ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента), в случае закачки тампонажного раствора, спускают долото и разбуривают уплотнительный элемент. Затем перфорируют и эксплуатируют продуктивный пласт в нужном режиме.
Возможны комбинированные варианты, когда обрабатывают пласт, а затем закачивают тампонажный раствор, или закачивают наполнитель, а затем тампонажный раствор. В этом случае, проделав первую операцию, инструмент приподнимают с тем, чтобы каналы 27 были выше дорна (фиг.3). После необходимой выдержки инструмент опускают с тем, чтобы каналы 27 были ниже дорна (фиг.2) и проводят вторую операцию (закачка тампонажного раствора). Затем осуществляют действия, описанные в первом случае.
Возможны варианты последовательной закачки сразу друг за другом или с перерывом, с промывкой или без нее.
Благодаря тому, что уплотняемые поверхности не подвергаются эрозии во время закачки тампонажного раствора, повышается надежность и герметизирующая способность предлагаемого пакера, а возможность варьирования положением радиальных каналов в ниппеле относительно уплотнительного узла расширяет его функции.