ПАКЕР

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для временного перекрытия ствола скважины при проведении изоляционных работ, при исследовании пластов, эксплуатации скважин или закачке в них жидкости.
Известен пакер (патент РФ №2137901, МПК 7 Е 21 В 33/12, 1999 г.), содержащий полый ствол с заглушкой и упором, установочный фиксатор, приводной корпус и шток установочного гидроцилиндра, размещенные на стволе конус со шлипсами, уплотнительный элемент и фиксатор положения уплотнительного элемента с удерживающими губками
Недостатком пакера является сложность конструкции, обусловленная наличием сложных деталей, таких как конус, фиксатор положения уплотнительного элемента с удерживающими губками, конические вкладыши, которые требуют высокой точности при изготовлении и значительно усложняют сборку, что возможно выполнить только в специализированных мастерских. Невыполнение жестких требований при изготовлении и сборке снижает надежность работы пакера.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пакер (патент RU №2170808, МПК 7 Е 21 В 33/12, опубл. в бюл. №20 от 20.07.2001 г.), включающий ствол с заглушкой и упорами, уплотнительный элемент, фиксатор положения уплотнительного элемента, основной конус, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», съемный узел, фиксирующие шарики, установленные в отверстиях ствола и взаимодействующие со съемным узлом, корпус и шток посадочного инструмента и срезные элементы.
Недостатками пакера являются:
- во-первых, в процессе посадки пакера сначала фиксируются шлипсы на внутренних стенках скважины, а лишь после этого происходит сжатие уплотнительного элемента, то есть герметизация пакера в скважине, при этом возможна не герметичная посадка пакера, связанная с тем, что когда втулка своим кольцевым выступом упрется в нижний торец конуса, сжатие уплотнительного элемента, то есть его радиальное
расширение наружу прекратится. В результате уплотнительный элемент не достаточно герметично прижмется к внутренним стенкам скважины, особенно это касается старых скважин с изношенной толщиной стенки и в итоге имеем негерметичную посадку пакера. Кроме того, фиксатор уплотнительного элемента выполнен в виде пружинной шайбы, которая может соскочить с кольцевой насечки втулки при больших нагрузках, что снижает надежность работы пакера;
- во-вторых, для срыва пакера нужен специальный ловильный инструмент.
Задачей полезной модели является создание надежной конструкции, гарантирующей герметичную посадку пакера и позволяющей использовать серийно выпускаемый ловильный инструмент.
Указанная задача решается предлагаемым пакером, включающим ствол с заглушкой, верхний и нижний упоры, уплотнительный элемент, фиксатор положения уплотнительного элемента с кольцевой насечкой, конус, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», съемный узел, фиксирующие шарики, установленные в отверстиях ствола и взаимодействующие со съемным узлом, корпус и шток посадочного инструмента и срезные элементы.
Новым является то, что уплотнительный элемент расположен выше шлипсов, а фиксатор положения уплотнительного элемента выполнен в виде упорной втулки и фиксирующего кольца с насечками, причем упорная втулка жестко закреплена на верхнем конце верхнего упора, а фиксирующее кольцо установлено между верхним упором и упорной втулкой, при этом кольцевая насечка фиксатора положения уплотнительного элемента выполнена на стволе противоположного направления насечкам фиксирующего кольца, причем ствол снабжен внутренней цилиндрической выборкой, в которой телескопически размещен съемный узел, выполненный в виде заглушенного сверху полого патрубка с наружной цилиндрической выборкой в верхней части и имеющий возможность ограниченного осевого перемещения относительно ствола при извлечении пакера, при этом ствол с конусом соединен срезными элементами.
На фиг.1 изображен предлагаемый пакер в продольном разрезе.
На фиг.2 - вид I крупным планом.
Пакер состоит из ствола 1 (фиг.1) с внутренней цилиндрической выборкой 2, при этом на наружной поверхности ствола 1 установлены уплотнительный элемент 3 с
верхним упором 4. Выше последнего находится фиксатор положения уплотнительного элемента 3, выполненный в виде упорной втулки 5 и фиксирующего кольца 6 с насечками (фиг.2), при этом упорная втулка 5 жестко закреплена на верхнем конце верхнего упора 4, а фиксирующее кольцо 6 установлено между верхним упором 4 и упорной втулкой 5.
На стволе 1 напротив верхнего упора 4 выполнены кольцевые насечки 7 фиксатора положения уплотнительного элемента 3 противоположного направления насечкам фиксирующего кольца 6. Ниже уплотнительного элемента 3 (см. фиг.1) на стволе 1 расположен конус 8 со шлипсами 9 и нижним упором 10. Шлипсы 9 с конусом 8 связаны соединением «ласточкин хвост», а с торцами нижнего упора 10 - Т-образным соединением.
Во внутренней цилиндрической выборке 2 ствола 1 телескопически установлен съемный узел 11, выполненный в виде заглушенного сверху полого патрубка с наружной цилиндрической выборкой 12 в верхней части. В нижней части ствола 1 расположены радиальные отверстия 13, в которых установлены фиксирующие шарики 14, взаимодействующие с одной стороны со съемным узлом 11, а с другой стороны - с боковой стенкой 15 заглушки 16, жестко соединенной с нижним упором 10. Срезными элементами 17 и 18 ствол 1 соединен соответственно со съемным узлом 11 и с конусом 8. Сопрягаемые детали снабжены уплотнительными кольцами 19. На упор 4 сверху опирается корпус 20 посадочного инструмента, а его шток 21 охватывает верхний конец ствола 1 и соединен с ним с помощью срезных элементов 22.
Работает устройство следующим образом.
Пакер в транспортном положении (фиг.1) опускают в требуемый интервал скважины, после чего приводят в действие посадочный инструмент. При этом корпус 20 посадочного инструмента оказывает давление на верхний упор 4, а шток 21 посадочного инструмента тянет вверх ствол 1 вместе с размещенными на нем конусом 8, шлипсами 9 и нижним упором 10, при этом происходит сжатие уплотнительного элемента 3 и прижатие его к внутренним стенкам скважины (на фиг.1 и 2 не показано).
При расчетной нагрузке происходит разрушение срезных элементов 18, после чего конус 8 наезжает на шлипсы 9 и раздвигает их, последние приходят в соприкосновение с внутренними стенками скважины, происходит фиксация пакера в скважине. При дальнейшей натяжке штока 21 посадочного инструмента осуществляется досжатие
уплотнительного элемента 3. Фиксирующее кольцо 6 своими насечками фиксирует в кольцевых насечках 7 ствола 1 положение уплотнительного элемента 3 в окончательном запакерованном состоянии.
По достижении расчетной нагрузки посадки пакера срезные элементы 22 разрушаются, освобождая тем самым посадочный инструмент, который после этого извлекается из скважины, а пакер остается в изолированном интервале скважины, после чего в скважине проводят запланированный объем работ.
Для снятия пакера в скважину спускают ловильный инструмент (на фиг. не показан), например, стандартную наружную труболовку под диаметр 73 мм и производят захват съемного узла 11 под его наружную цилиндрическую выборку 12. Далее делают натяжку ловильного инструмента, срезные элементы 17 разрушаются, съемный узел 11 приподнимают на величину «L» относительно ствола 1 в пределах ее внутренней цилиндрической выборки 2 (фиг.1). При этом фиксирующие шарики 14 выпадают во внутрь пакера на заглушку 16, а ствол 1 освобождается от смежных деталей. При дальнейшем подъеме съемного узла 11 вместе со стволом 1 и фиксатором положения уплотнительного элемента сначала снимается нагрузка с уплотнительного элемента 3, и он приходит в исходное положение, после чего конус 8 приподнимается вверх и снимает нагрузку со шлипсов 9. В результате последние сдвигаются к центру, отходя от внутренних стенок скважины и освобождая пакер от фиксации в скважине. Пакер распакерован и его можно поднимать на поверхность.
Предлагаемый пакер обладает надежной конструкцией, гарантирующей герметичную посадку пакера, поскольку сначала происходит герметизация уплотнительного элемента в скважине, после чего фиксация пакера на внутренних стенках скважины и досжатие уплотнительного элемента, кроме того, фиксатор положения уплотнительного элемента выполнен в виде фиксирующего кольца с насечками, позволяющим выдерживать значительные нагрузки, воспринимаемые пакером, а при извлечения пакера используется серийно выпускаемый ловильный инструмент.