ПАКЕР

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к пакерующим устройствам с самоустанавливающими уплотнительными элементами, выполненными из разбухающих эластомеров, предназначенным для разобщения пространства и изоляции пластов при строительстве, эксплуатации и ремонте нефтяных и газовых скважин.
Известен пакер, включающий полый ствол с уплотнительным элементом из набухающего полимера [Патент на полезную модель №70543, Е21В 33/12, 2007].
Недостатком конструкции пакера является сложность изготовления уплотнительного элемента с заданными параметрами разбухания, а также недостаточная его герметизирующая способность, обусловленная свойствами и структурой полимера.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности является пакер, включающий полый ствол с уплотнительным элементом из разбухающего эластомера и защитными кольцами у его концевых участков [Рекламный проспект компании Halliburton «Swellpacker», 2007].
Недостаток пакера заключается в том, что после набухания уплотнительного элемента и контакта его с внутренней поверхностью обсадной колонны или открытого ствола скважины существенно уменьшается доступ жидкости к эластомеру, что значительно замедляет процесс его набухания и, следовательно, снижает функциональные характеристики и ограничивает области применения пакера.
Техническим результатом полезной модели является повышение функциональных характеристик и расширение области применения пакера.
Необходимый технический результат достигается тем, что пакер включает полый ствол, установленный на стволе уплотнительный элемент, выполненный из разбухающего эластомера, и защитные кольца, закрепленные на стволе у концевых участков уплотнительного элемента, при этом на наружной поверхности уплотнительного элемента или ее части выполнены кольцевые канавки произвольной формы.
В частном исполнении уплотнительный элемент пакера может быть выполнен из эластомера, разбухающего в воде или нефти, а также комбинированным, состоящим из двух частей, одна из которых выполнена из эластомера, разбухающего в воде, а другая - из эластомера, разбухающего в нефти, при этом части разделены между собой проставочным кольцом.
Кроме того, уплотнительный элемент, защитные кольца и проставочное кольцо могут быть закреплены на стволе путем совместной вулканизации, а на наружной поверхности уплотнительного элемента нанесен защитный слой для замедления процесса набухания в период спуска.
На фиг.1 изображен пакер в транспортном положении; на фиг.2 изображено исполнение пакера с комбинированным уплотнительным элементом в транспортном положении; на фиг.3 изображен пакер на фиг.1 в рабочем положении.
Пакер (фиг.1) состоит из полого ствола 1, на котором установлен уплотнительный элемент 2, в частном исполнении выполненный, например, из разбухающего в воде эластомера. На наружной поверхности уплотнительного элемента или ее части выполнены кольцевые канавки 3 произвольной формы. На стволе 1 у концевых участков уплотнительного элемента 2 установлены защитные кольца 4, закрепленные стопорными винтами 5. Для дополнительной герметизации внутри защитных колец 4 могут быть установлены уплотнительные кольца, выполненные из набухающего эластомера (на рисунках не показаны).
Кроме того, уплотнительный элемент пакера (фиг.2) может быть выполнен комбинированным, состоящим из двух частей 2 и 2а, при этом часть 2 выполнена из эластомера, разбухающего в воде, а часть 2а - из эластомера, разбухающего в нефти, а между собой части разделены проставочным кольцом 6, закрепленным на стволе 1 стопорными винтами 7.
Уплотнительный элемент 2, защитные кольца 4 и проставочное кольцо 6 могут быть установлены и закреплены на стволе 1 путем совместной вулканизации.
Пакер, например, при креплении хвостовиков в боковых или горизонтальных стволах скважин работает следующим образом (фиг.3).
Пакер в составе колонны труб хвостовика 8 с фильтром 9 спускают в открытый ствол 10 скважины в интервал, например, между водоносным 11 и нефтяным 12 пластами, требующих разобщения их в период эксплуатации скважины. Во время спуска пакера уплотнительный элемент 2, взаимодействуя с внутрискважинной жидкостью, набухает до определенной величины, не препятствуя спуску пакера к месту установки в скважине. При определенных скважинных условиях (большая глубина спуска, высокая температура и т.д.) на наружную поверхность уплотнительного элемента 2 наносят защитный слой, замедляющий процесс его набухания в период спуска пакера в скважину.
В процессе освоения и эксплуатации скважины уплотнительный элемент 2, взаимодействуя с пластовой жидкостью из водоносного пласта 11, набухает до плотного контакта с поверхностью ствола 10, разобщает пласты 11 и 12 и ограничивает поступление воды в зону фильтра 9 и нефтяной пласт 12. При этом кольцевые канавки 3 образуют со стволом 10 скважины замкнутые кольцевые полости 13, заполненные пластовой жидкостью, которые будут способствовать более быстрому набуханию уплотнительного элемента 2 и увеличению его контактного давления со стволом 10 и герметизирующей способности. Кроме того, замкнутые кольцевые полости 13 образуют со стволом 10 своеобразное лабиринтное уплотнение, повышающее герметичность уплотнительного элемента 2 в зоне контакта.
Все это существенно ускоряет начало действия эффекта от применения набухающего пакера при разобщении и изоляции пластов в скважинах, повышает его функциональные характеристики и расширяет области применения.