ПАКЕР УСТЬЕВОЙ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для определения герметичности установленного на устье скважины противовыбросового оборудования (колонные головки, фонтанные арматуры, превенторы).
Известна конструкция пакера устьевого, состоящего из корпуса, узла уплотнения и хвостовика, узел уплотнения выполнен из двух радиальных манжет с воротничками и пологими наружными фасками для ввода пакера в устье скважины. Манжеты разделены шайбой со скосами, геометрически соответствующими поверхности воротничков манжет. Шайба имеет каналы подачи жидкости из верхней манжеты в нижнюю. Для ограничения степени сжатия манжет упорами-стабилизаторами служит распорная втулка. Верхний упор-стабилизатор имеет каналы подачи жидкости из затрубного пространства в полость верхней манжеты. Хвостовик снабжен кольцевым рядом радиальных сквозных отверстий с резьбой для установки стопорных винтов, фиксирующих хвостовик, в кольцевой проточке корпуса. (Патент РФ №2152506, опублик. 2000.07.10).
Недостатками данного пакера устьевого являются:
наличие надувного уплотнительного элемента не позволяющего производить опрессовку приустьевой части колонны и устьевого оборудования с жидкостями с примесями твердой фазы или с большой вязкостью;
необходимость опрессовочного насоса с большой производительностью для начала пакеровки пакера;
опрессовка приустьевой части колонны и устьевого оборудования производится только совместно с установленным на ней противовыбросовым оборудованием.
Наиболее близкой, к предложенной полезной модели и взятой за прототип является пакер, включающий корпус с уплотнительными элементами, удлинитель с опорным фланцем на верхнем торце, размещенным концентрично относительно корпуса, упорной и промежуточной втулками, размещенными на наружной поверхности корпуса, выполненного с возможностью осевого перемещения относительно удлинителя, и нажимной втулкой, жестко связанной посредством нижнего переводника с корпусом, при этом корпус имеет верхний переводник для соединения с талевой системой, а опорный фланец выполнен с возможностью монтажа на верхнем фланце испытуемого оборудования (патент РФ №2178511, опублик. 2002.01.20).
Недостатком данного пакера является применение, в качестве натяжного устройства пакера, талевой системы буровой установки или подъемного агрегата с неточным контролированием нагрузки натяжения, что в ряде случаях (при больших осевых усилиях) приводит к разрушению уплотнительных элементов пакера или выхода уплотнительных элементов из мест посадки.
Задачей полезной модели является создание надежного пакера устьевого, используемого при строительстве скважины, а так же, при их капитальном и текущем ремонте, обеспечивающего возможность опрессовки приустьевой части эксплуатационной колонны и установленного на устье оборудования, без применения талевой системы буровой установки или подъемного агрегата, с фиксированной нагрузкой затяжки уплотнительных элементов пакера, с насосом малой производительности по подачи.
Поставленная задача решается тем, что пакер устьевой, содержащий опорную трубу, снабжен хвостовиком, являющимся опорой для надетых на опорную трубу упорной тарелки, резиновых манжет, шайбы, зажимной тарелки, выполненных с возможностью осевого перемещения относительно опорной трубы и толкателя передающего зажимающее усилие болта зажимной тарелке, при этом каналом передачи этого усилия служит шток, установленный внутри опорной трубы, а гайка, служащая опорой для болта, соединена с опорной трубой планшайбой с возможностью монтажа на верхнем фланце испытуемого оборудования.
Отличительными признаками пакера устьевого являются наличие хвостовика, являющегося опорой для надетых на опорную трубу упорной тарелки, резиновых манжет, шайбы, зажимной тарелки, выполненных с возможностью осевого перемещения относительно опорной трубы и толкателя передающего зажимающее усилие болта зажимной тарелке, при этом каналом передачи этого усилия служит шток, установленный внутри опорной трубы, а гайка, служащая опорой для болта, соединена с опорной трубой планшайбой с возможностью монтажа на верхнем фланце испытуемого оборудования, что позволит обеспечить надежность пакера устьевого и упростить капитальный и текущий ремонт.
На фиг.1 изображен заявляемый пакер устьевой, состоящий из опорной трубы 1, имеющий сквозной паз 2. На опорную трубу 1 надета упорная тарелка 3, резиновые манжеты 4 и 5, шайба 6, зажимная тарелка 7 и толкатель 8, проходящий через паз 2 и центрирующийся в зажимной тарелке 7. В нижней части опорной трубы 1 навернут хвостовик 9 с заглушенной полостью, которая имеет наружную резьбу для присоединения колонны труб, и выполняет функции опоры для упорной тарелки 3, заглушки, и трубного переводника. Сверху толкателя 8 в опорной трубе 1 установлен шток 10, служащий каналом передачи усилия от болта 11 толкателю 8. Гайка 12 соединена с опорной трубой 1 планшайбой 13, испытываемого устьевого оборудования, либо муфтой (на фиг. не показан), в случае опрессовки совместно с противовыбросовым оборудованием.
Пакер устьевой, с подвешенной на хвостовик 9 колонной труб (на фиг.1 не показан) или без нее, спускают в скважину с компоновкой спрессовываемого оборудования (на фиг.1 не показан) до упора планшайбы 13 в верхний фланец спрессовываемого оборудования. При этом, резиновые манжеты 4 и 5 располагают ниже всех соединений оборудования, которые требуется спрессовать, После спуска пакера до требуемой глубины и герметичного монтажа планшайбы 13 на верхнем фланце спрессовываемого оборудования (в случае опрессовки совместно с противовыбросовым оборудованием или опрессоки самого противовыбросового оборудования, герметизацию скважины производят зажатием опорной трубы 1 плашками противовыбросового оборудования, заменив планшайбу 13 муфтой, соединяющей гайку 12 с опорной трубой 1), затягивают болт 11, усилие от которого, через шток 10, толкатель 8 и зажимной тарелки 7, прижимает резиновые манжеты 4 и 5 которые, в свою очередь, прижимаются к стенке скважины, изолируя нижнюю часть скважины. После чего, производят опрессовку устьевого оборудования по штатной технологии опрессовки.
Для извлечения пакера устьевого прекращают подачу опрессовочной жидкости и сбрасывают давление. Отворачивают болт 11, из-за чего резиновые манжеты 5 и 4 принимают первоначальное положение. Пакер устьевой извлекается из скважины.
Преимуществами пакера устьевого предлагаемой конструкции являются:
более высокая надежность его работы при высоких давлениях, т.к. в результате давления опрессовочной жидкости на верхнюю манжету 5 создают дополнительное осевое усилие, зажимающее манжету 4, тем самым, прижимая ее к стенкам обсадной колонны, т.е. давление опрессовки не зависит от усилия натяжения винта 11, пакер устьевой самоуплотняется с возрастанием давления;
отказ от применения в качестве натяжного устройства пакера, талевой системы буровой установки или подъемного агрегата, которая не обеспечивает точный контроль растягивающей нагрузки на пакер;
дает возможность применять насосы опрессовки малой производительности по подачи.
Были проведены испытания предлагаемого пакера устьевого, которые показали его высокую надежность как при строительстве, так и при капитальном и текущем ремонте скважин.