Пакер опрессовочный устьевой

Полезная модель относится к области строительства и ремонта нефтяных и газовых скважин, а именно к устройству, предназначенному для проверки герметичности приустьевой части обсадной колонны совместно с противовыбросовым и другим оборудованием устья скважин без нагружения обсадных труб.
Известно устройство, содержащее пустотелый корпус с присоединительной резьбой на концах, переводники верхний и нижний, и узел уплотнения с самоуплотняющейся манжетой (см. описание полезной модели к патенту Российской Федерации №47044 «Пакер опрессовочный устьевой» МПК Е21В 33/12, опубл. 10.08.2005 г.).
Сменными деталями пакера, устанавливаемыми в зависимости от толщины стенки обсадной колонны являются: самоуплотняющаяся манжета, втулка и центраторы.
Известное устройство не позволяет опрессовывать устье скважины высокими давлениями и крайне недолговечно, поскольку после нескольких опрессовок необходимо заменять самоуплотняющуюся манжету.
Известное устройство, содержащее пустотелый корпус, снабженный присоединительной резьбой на концах - внутренней и наружной, внутренней резьбой для присоединения к ниппельной части бурильной трубы и наружной резьбой для присоединения хвостовика, и узел уплотнения (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2 152 506 «Пакер устьевой» МПК Е21В 33/12, опубл. 10.07.2000 г.).
Узел уплотнения выполнен из двух радиальных манжет с воротничками и пологими наружными фасками для ввода пакера в устье скважины, разделенных шайбой со скосами, геометрически соответствующими поверхности воротничков манжет, и снабженной каналами подачи жидкости из верхней манжеты в нижнюю, а также распорной втулки для ограничения степени сжатия манжет упорами-стабилизаторами, верхний из которых снабжен каналами подачи жидкости из затрубного пространства в полость верхней манжеты.
Известное устройство имеет сложную конструкцию, не позволяет опрессовывать устье скважины высокими давлениями и крайне недолговечно, что является его недостатками.
Известно устройство фирмы «Камерон», принятый в качестве прототипа, содержащее пустотелый корпус, образованный соединенными между собой переводниками - верхним и нижним, снабженный присоединительной резьбой на концах внутренней и наружной, внутренней резьбой для присоединения к ниппельной части бурильной трубы и наружной резьбой для присоединения муфтовой части бурильной трубы и узел уплотнения, состоящий из основания и самоуплотняющегося резинового элемента, жестко соединенных торцевой поверхностью (см. Пакер опрессовочный устьевой - Чашечный тестер типа F ngpedia.ru>id195905p4.html).
Известное устройство ограничено в возможностях, так как хорошо работает только до определенных типоразмеров труб, и при условии, что зазор между основанием узла уплотнения и внутренней стенкой обсадной трубы не превышает 1,0-1,5 мм. В противном случае происходит вытекание резины узла уплотнения в этот зазор между основанием и внутренней стенкой обсадной трубы.
Поэтому для каждого внутреннего обсадной трубы нужно иметь свой узел уплотнения, что приводит к большим затратам на производство таких элементов и оснастки для их производства.
Известное устройство невозможно использовать для проверки герметичности приустьевой части обсадной колоны (100 - 200 м), так как во время спуска происходит разрушение наружной поверхности узла уплотнения из-за трения о стенку скважины.
Технической задачей и результатом является создание универсальной конструкции пакера, обеспечивающей оперативную и надежную опрессовку устья скважин с обсадными колоннами определенного типоразмера, имеющими разные толщины стенок, расширение функциональных возможностей за счет применения быстросменной защитной втулки, обеспечивающей возможность перекрытия зазора, возникающего между основанием и самоуплотняющимся резиновым элементом узла уплотнения, а также повышение надежности и срока службы за счет наличия защитной манжеты в верхней части самоуплотняющегося резинового элемента, исключающей его разрушение от трения о внутреннюю поверхность обсадной трубы при движении вверх-вниз.
Технический результат достигается тем, что пакер опрессовочный устьевой содержит пустотелый корпус, образованный соединенными между собой переводниками верхним и нижним, снабженными на концах присоединительной резьбой внутренней и наружной, соответственно, внутренней резьбой для присоединения верхнего переводника к ниппельной части бурильной трубы, и наружной резьбой для соединения нижнего переводника с муфтовой частью бурильной трубы, и узел уплотнения, состоящий из основания и самоуплотняющегося резинового элемента, сопрягаемых торцами с возможностью жесткого соединения, при этом он дополнительно содержит сменную защитную втулку, жестко закрепленную на основании предварительно изготовленного узла уплотнения, при этом верхняя часть самоуплотняющегося резинового элемента оснащена защитной манжетой, а нижняя часть оснащена армирующим элементом, при этом защитная втулка установлена с возможностью перекрытия армирующего элемента на величину не менее 0,5 его высоты, а герметичность соединения верхнего переводника с нижним переводником обеспечена резиновыми кольцами, установленными в канавках, выполненных на наружной поверхности верхнего переводника.
Армирующий элемент выполнен L-образного сечения резинотканевым. Защитная манжета выполнена резинотканевой.
Новым в предлагаемом устройстве является то, что используют один узел уплотнения на близкие типоразмеры обсадных труб с разными толщинами стенок, а возникающие зазоры между основанием и самоуплотняющимся резиновым элементом узла уплотнения перекрывают (устраняют) сменными защитными втулками.
Предлагаемое устройство обеспечивает надежную опрессовку устья скважин с обсадными колоннами определенного типоразмера, имеющими разные толщины стенок, за счет применения быстросменных защитных втулок соответствующих размеров.
На чертеже на фиг. 1 изображено продольное сечение пакера опрессовочного устьевого, на фиг. 2 - выносной элемент А с фиг. 1 в транспортном положении; на фиг. 3 - выносной элемент А с фиг. 1 в рабочем положении; на фиг. 4 - продольное сечение сменной защитной втулки.
Пакер опрессовочный устьевой состоит из пустотелого корпуса, образованного соединенными между собой верхними нижним переводниками 1 и 2, соответственно, оснащенными на концах, присоединительной замковой резьбой, внутренней резьбой для присоединения к ниппельной части бурильной трубы и наружной резьбой для присоединения к муфтовой части бурильной трубы (присоединительная резьба на чертеже не показана).
Для обеспечения герметичности между верхним переводником 1 и нижним переводником 2 устанавливают два резиновых кольца 3 круглого сечения в канавках (канавки на чертеже не показаны). Канавки выполнены на наружной поверхности верхнего переводника 1, что упрощает изготовление канавок и повышает надежность устройства за счет герметичности соединения (канавки на чертеже не показаны).
На верхнем переводнике 1 установлен предварительно изготовленный узел уплотнения, состоящий из основания 4 и самоуплотняющегося резинового элемента 5.
Верхняя часть самоуплотняющегося резинового элемента 5 по наружной поверхности оснащена защитной манжетой 6, внутренняя поверхность, которой сопрягаема с наружной поверхностью резинового элемента 5. Защитная манжета 6 выполнена резинотканевой (из резины усиленной кордом) и обеспечивает защиту самоуплотняющегося резинового элемента 5 от разрушения при движении устройства вверх-вниз внутри колоны обсадных труб.
Нижняя часть самоуплотняющегося резинового элемента 5 оснащена армирующим элементом 7L-образного сечения высотой 40-50 мм, выполненным резинотканевым (из резины усиленной кордом).
На основании 4 пакерующего приспособления с помощью потайных винтов 8 установлена сменная защитная втулка 9. Размеры сменной защитной втулки 9 подбирают таким образом, чтобы выдержать требуемые зазоры между наружной поверхностью защитной втулки 9 и внутренней поверхностью обсадной трубы. Зазор между наружной стенкой защитной втулки 9 пакерующего приспособления и внутренней стенкой обсадной трубы равен 1,0-1,5 мм.
Высота установки защитной втулки 9 на основании 4 должна обеспечить перекрытие армирующего элемента 7 на величину не менее 0,5 высоты армирующего элемента 7.
Верхний торец защитной втулки 9 выполнен с внутренней фаской под углом 30 градусов для обеспечения надежной работы армирующего элемента 7.
Для близких типоразмеров труб, например, диаметром: 114-127 мм или 140-146 мм или 168-178 мм или 245-250 мм или 250-273 мм или 324-340 мм изготавливают одно пакерующее приспособление и комплект защитных втулок 9 для разных толщин стенок типоразмеров труб.
Зазор между наружной поверхностью основания 4 пакерующего приспособления и стенкой обсадной трубы в скважине не должен превышать 1,0-1,5 мм при давлении опрессовки на 70 и 105 МПа, а при давлении опрессовки на 21 и 35 МПа - 2,0-2,5 мм.
Используют пакер опрессовочный устьевой следующим образом.
Пакер опрессовочный устьевой в собранном виде спускают в скважину в обсадную трубу на колонне бурильных труб на требуемую глубину ниже колонной головки, а именно ниже интервала, подлежащего опрессовке на 1-2 м.
Затем доливают скважину до устья и закрывают плашечный превентор.
Давление создают насосом или подъемом пакера опрессовочного устьевого при закрытом плашечном превенторе, после заполнения межтрубного пространства водой или буровым раствором. Второй метод проще и быстрее.
В транспортном положении армирующий элемент 7 находится в недеформированном состоянии. При установке в скважину после закрытия трубных плашек плашечного превентора и подачи давления пакерующий элемент деформируется таким образом, что армирующая элемент 7 перекрывает зазор между защитной втулкой 9 и стенкой обсадной трубы, тем самым препятствуя вытеканию резины через зазор и разрушению самоуплотняющегося резинового элемента 5.
Защитная манжета 6 служит для защиты самоуплотняющегося резинового элемента 5 при транспортировке обсадной колонны вверх или низ.
Использование пакера исключает нагружение обсадной колонны внутренним давлением, чем сохраняет качество крепи.
Пример конкретного выполнения
Из верхнего переводника 1, нижнего переводника 2 и узла уплотнения собрали корпус пакера опрессовочного устьевого для близких типоразмеров труб диаметром 140 с внутренним диаметром 119 мм и толщиной стенки 10,5 мм и трубы диаметром 146 мм с внутренним диаметром 133 мм и толщиной стенки 10,7 мм, при этом диаметр основания 4 узла уплотнения равен 117 мм и наружный диаметр самоуплотняющегося резинового элемента 5 равен 135 мм.
На верхнем переводнике 1 установили узел уплотнения.
Узел уплотнения изготовили предварительно: вначале изготовили основание 4 со специальными отверстиями для скрепления, затем с помощью отдельных прессформ изготовили соответственно L-образный армирующий элемент 7 и защитную манжету 6. Затем в прессформу установили основание 4, L-образный армирующий элемент 7 и защитную манжету 6 и залили резину, формуя самоуплотняющий резиновый элемент 5.
На основание 4 с помощью потайных винтов 8 установили защитную втулку 9. Защитную втулку 9 установили на высоте 0, 5 высоты армирующего элемента 6.
При опрессовке трубы диаметром 146 мм с толщиной стенки 10,7 мм и внутренним диаметром 133 мм используют одну защитную втулку 9 с внутренним диаметром 116,5 мм и наружным диаметром 130 мм.
Герметичность соединения верхнего переводника 1 с нижним переводником 2 обеспечили двумя резиновыми кольцами 3 круглого сечения, которые установили в канавках, выполненных на наружной поверхности переводника 1.