ПАКЕР

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для разобщения затрубного пространства, изоляции пластов и исследования скважин при бурении.
Известен пакер (патент на полезную модель RU №115818, E21B 33/12, опубл. 10.05.2012, бюл. №13), содержащий полый ствол с радиальным каналом и переводником, установленные на стволе уплотнительные элементы с упорами, размещенный под ним 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, причем 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.
Недостатком данного устройства является возможность закупорки полости гидроцилиндра скважинным шламом (или наполнителем тампонажных смесей) через радиальный канал полого ствола, так как поршень при движении вверх создает разрежение в полости гидроцилиндра, что может привести к заклиниванию поршня и созданию аварийной ситуации при распакеровке в скважине.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пакер (патент RU №2459928, E21B 33/1295, опубл. 27.08.2012, бюл. №24), содержащий полый ствол, установленные на стволе уплотнительные элементы с упорами и промежуточным упором, 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 штока, причем поршень выполнен подпружиненным вниз относительно гидроцилиндра - в транспортное положение, а тяги выполнены сборными, состоящими из верхней, соединенной шарнирно с плашками, и нижней, соединенной при помощи сферического соединения с поршнем, частей, которые соединены между собой при помощи резьбового соединения, регулирующего длину тяги, причем уплотнительные элементы на наружной поверхности, прилегающей к упорам, снабжены фасками, количество уплотнительных элементов больше двух, и между уплотнительными элементами размещены дополнительные промежуточные упоры, а под уплотнительными элементами установлена подвижная втулка, жестко соединенная с соответствующим промежуточным упором.
Недостатком данного устройства, как и предыдущего, является высокая вероятность закупорки полости гидроцилиндра скважинным шламом (или наполнителем тампонажных смесей) через радиальный канал полого ствола с последующим заклиниванием поршня и созданием аварийной ситуации при распакеровке в скважине.
Техническими задачами предлагаемого пакера являются повышение надежности и снижение аварийности за счет конструктивных решений, позволяющих осуществлять промывку полости гидроцилиндра от скважинного шлама при работе пакера для исключения заклинивания поршня в гидрокамере.
Технические задачи решаются пакером, содержащим полый ствол, установленные на стволе уплотнительные элементы с упорами и промежуточным упором, размещенный под ними якорный узел, включающий корпус с конусом с пазами и установленными в них плашками, связанными шарнирно с помощью регулируемых тяг с поршнем гидроцилиндра, который выполнен подпружиненным вниз относительно гидроцилиндра - в транспортное положение, полость которого сообщена с полостью ствола через радиальный канал, и раздвижной штуцер, установленный на нижнем конце полого штока.
Новым является то, что полость гидроцилиндра соединена промывочными каналами с полостью ниже ствола, но выше раздвижного штуцера для исключения засорения полости гидроцилиндра скважинным шламом.
На фиг. 1 изображен пакер (частично в разрезе) в транспортном положении, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 (увеличено).
Пакер (фиг. 1) содержит ствол 1 с внутренней полостью в виде центрального проходного канала 2, установленные на стволе 1 эластичные уплотнительные элементы 3 с упорами 4, под которыми размещен якорный узел 5, включающий корпус 6 с конусом 7 с пазами 8 и установленными в них плашками 9. Плашки 9 связаны регулируемыми (благодаря резьбе 10 и шарнирам 11) тягами 12 с поршнем 13, который для фиксации его в транспортном положении подпружинен вниз относительно гидроцилиндра 14 пружиной 15. Полость 16 гидроцилиндра 14 сообщена с центральным проходным каналом 2 ствола 1 через радиальный канал 17. На нижнем конце ствола 1 установлен раздвижной штуцер 18.
При этом полость 16 гидроцилиндра 14 соединена с помощью промывочных каналов 19 (фиг. 2), выполненных в виде наружных проточек или отверстий и т.п. в количестве от двух до четырнадцати (в зависимости от диаметра пакера), в корпусе 20 раздвижного штуцера 18 (фиг. 1) с полостью 21, расположенной ниже ствола 1, но выше раздвижного штуцера 18.
Пакер работает следующим образом.
Перед спуском пакера в скважину регулируют длину тяг 12 поршня 13, закручивая или выкручивая их (благодаря шарнирам 11) по резьбе 10 в плашках 9, добиваясь тем самым равномерного выхода плашек 9 в рабочее положение.
Далее пакер благодаря переводнику 22 соединяют с колонной бурильных труб (на фиг. не показаны) и спускают в скважину до заданной глубины. В колонну труб нагнетают буровой раствор. За счет перепада давления, возникающего в центральном проходном канале 2 ствола 1 перед штуцирующим отверстием 23 раздвижного штуцера 18 и передающегося через радиальный канал 17 внутрь полости 16 гидроцилиндра 14, поршень 13, преодолевая сопротивление пружины 15, перемещается вверх. Через тяги 12 поршень 13 воздействует на плашки 9, выводя их вдоль пазов 8 вверх по конусу 7 корпуса 6 якорного узла 5 до упора в стенки скважины, фиксируя таким образом пакер в скважине.
Затем на пакер с помощью бурильных труб создают осевую нагрузку. Ствол 1 пакера перемещается вниз, воздействуя через упоры 4 на уплотнительные элементы 3, которые, деформируясь в радиальном направлении, прилегают к стенкам скважины и разобщают затрубное пространство.
Лепестки 24 раздвижного штуцера 18 выходят наружу из гидроцилиндра 14 и под действием гидравлического давления расходятся в стороны. Проходной канал 2 пакера оказывается свободным для проведения технологических операций, например закачки бурового раствора для опрессовки скважины.
При этом закачиваемые технологические жидкости попадают частично в полость 16 гидроцилиндра 14, увлекая за собой скважинный шлам (или частицы наполнителя), которые вымываются через четыре промывочных канала 19 (фиг. 2) корпуса 20 раздвижного штуцера 18 (фиг. 1) в полость 21 над раздвижным штуцером 18, и через раскрытый раздвижной штуцер 18 попадают в скважину.
Для извлечения пакера из скважины отключают буровые насосы и натягивают колонну бурильных труб. Ствол 1 пакера, поднимаясь вверх, снимает нагрузку с уплотнительных элементов 3, которые приходят в исходное положение.
Плашки 9 при этом благодаря возвратной пружине 15, воздействующей на них через поршень 13 и тяги 12, и частично от трения об стенки скважины также занимают транспортное положение, а лепестки 24 раздвижного штуцера 18 входят внутрь гидроцилиндра 14.
Техническими преимуществами предлагаемого пакера по сравнению с прототипом являются повышение надежности и снижение аварийности благодаря наличию промывочных каналов, позволяющих осуществлять промывку полости гидроцилиндра от скважинного шлама при работе пакера для исключения заклинивания поршня.