УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ПАКЕР

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для герметичного разобщения интервалов ствола обсадной колонны в процессе проведения различных технологических операций и эксплуатации нагнетательных и добывающих скважин с малыми сечениями эксплуатационной колонны.;
Известен пакер, содержащий уплотнительный узел, состоящий из деформируемого патрубка, эластичной манжеты и расширяющего элемента, взаимодействующего через срезной элемент с цилиндром, связанным с приводом, включающим шток. Внутренний диаметр расширяющего элемента выбран под наружный диаметр плунжера и снабжен кольцевым уступом, установленным на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), и уплотнительными элементами для взаимодействия с внутренней стенкой расширяющего элемента (патент РФ №2184209, кл. МПК Е21В 33/12).
Недостатками данного технического решения являются:
- сложность конструкции, работающей на гидравлическом принципе;
- невозможность использования устройства в скважинах с малым диаметром ствола.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является модернизированный пакер с упором на забой, который содержит патрубок, верхний и нижний упоры, между которыми размещены уплотнительные резиновые элементы и металлическая шайба. Для осуществления герметичного соединения уплотнительных резиновых элементов с верхним и нижним упорами, верхний и нижний упоры имеют форму "тарелки", при этом конструкция верхнего и нижнего упоров выполнена таким образом, что предотвращает затекание уплотнительных резиновых элементов за упоры при посадке пакера. Пакер воспринимает осевые нагрузки на сжатие и радиальные нагрузки на растяжение (патент РФ №52080 кл. МПК Е21В 33/12).
Недостатками данного технического решения являются:
- после установки пакера отсутствует возможность извлечения колонны НКТ, при помощи которой он спускается и устанавливается в скважине;
- необходимость проведения после подъема пакера дополнительных работ по очистке забоя скважины от остатков резины.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности работы универсального пакера с упором на забой, расширение функциональных возможностей конструкции, совмещение процесса срыва и подъема пакера с операцией по очистке забоя скважины от частей пакерной резины.
Поставленная задача решается тем, что на конце хвостовика, расположенного ниже уплотнительных резиновых элементов, установлен скребок-заглушка и при подъеме пакера остатки резины поднимаются скребком - заглушкой. Кроме того, для установки пакера на колонну НКТ используется посадочный патрубок, наружной диаметр которого выполнен большим размером, чем посадочное отверстие резиновых уплотнительных элементов, а для повышения надежности посадки и герметизации он снабжен кольцевыми проточками. Колонна НКТ и пакер соединены между собой срезными штифтами.
Новым в предлагаемой полезной модели является то, что пакер дополнительно содержит на конце хвостовика скребок-заглушку, что позволяет совмещать процесс подъема пакера с очисткой забоя скважины от пакерной резины, а эксплуатационную колонну - от асфальтосмолопарафинновых отложений, которые образовываются во время эксплуатации скважины с установленным пакером.
Новым в предлагаемой полезной модели является то, что для повышения надежности крепления пакера после отсоединения и извлечения колонны насосно-компрессорных труб наружной диаметр посадочного патрубка выполнен большим размером, чем посадочное отверстие резиновых уплотнительных элементов, и при этом патрубок снабжен кольцевыми проточками.
На фиг.1 изображен продольный разрез пакера без срезных штифтов;
На фиг.2 изображен продольный разрез пакера со срезными штифтами;
На фиг.3 изображен скребок - заглушка.
Пакер содержит: муфту 1, патрубок 2, обратный клапан с переводником 3, неподвижную посадочную шайбу 4, резиновые уплотнительные элементы 6, посадочный патрубок 5, внутренний уплотнитель 7 с кольцевыми выточками, неподвижную опорную шайбу 8, переводник 9, соединительную муфту 10, несущую муфту-центратор 11, сменный штуцер с калиброванным отверстием 12, направляющий патрубок 13, соединительную муфту 14, переводник 15, фильтр 16, хвостовик из НКТ 17, скребок-заглушка 18.
Скребок-заглушка состоит из корпуса 20, связанного с хвостовиком 18 посредством резьбового разъема, прижимных фигурных шайб 21, эластичных стержнеобразующих скребков 22, нажимной шайбы 23, гаек 25. Одна сторона прижимной фигурной шайбы имеет не менее четырех дугообразных пазов, в которых размещены стержнеобразующие скребки 21, концы которых выведены за пределы наружной поверхности шайбы. Прижимные фигурные шайбы 21 с установленными в пазы стержнеобразующими скребками 22 насаживаются на ось 24 корпуса скребка 20 и затягиваются гайками 25.
Посадка универсального пакера может осуществляться двумя способами, обусловленными назначением скважины - нагнетательная и добывающая.
В первом случае посадка универсального пакера осуществляется путем разгрузки веса НКТ, при этом колонна НКТ остается в скважине, воздействуя своим весом на пакер.
Во втором случае посадка универсального пакера осуществляется также путем разгрузки веса НКТ, но, при этом установленные удерживающие штифты 19 срезаются под действием веса колонны НКТ, а насосно-компрессорные трубы, расположенные выше пакера, извлекаются из скважины.
Второй способ установки пакера предусмотрен для механизированного способа добычи нефти.
Универсальный пакер работает следующим образом. В первом случае для герметизации эксплуатационной колонны от действия агрессивных сред и перепадов давления в стволе скважины универсальный пакер в сборе спускается в скважину на насосно-компрессорных трубах (на рисунке не указаны). Ниже пакера устройство комплектуется фильтром, хвостовиком, скребком-заглушкой. Устройство опускается до упора на забой, при этом скребок-заглушка становится опорной точкой. Посадка пакера осуществляется путем разгрузки веса НКТ на забой. При движении колонны НКТ вниз, посадочный патрубок 5 вместе с несущей муфтой центратором 11 смещается в осевом направлении. При этом колонна НКТ совместно с неподвижной посадочной шайбой 4 и неподвижной опорной шайбой 8 действует на резиновые уплотнительные элементы 6 в осевом направлении на сжатие. В результате работы осевых нагрузок происходит сдавливание уплотнительных резиновых элементов 6 и герметизация затрубного пространства путем растекания их по межколонному пространству. Радиальная нагрузка на расширение образуется за счет действия уплотнителей посадочного патрубка 7. Неподвижная опорная шайба 8 обеспечивает сжимающий эффект всего универсального пакера уплотнительным резиновым элементом 6 относительно оси скважины. Срыв универсального пакера осуществляется путем подъема НКТ подъемным агрегатом с определенным усилием, так как в процессе эксплуатации происходит прилипание пакерной резины к стенкам эксплуатационной колонны, из-за чего в момент срыва пакера резина разрушается на куски различных размеров. Часть этих кусков остаются выше пакера и в процессе подъема пакера выходят из ствола скважины, а часть кусков оставшиеся ниже пакера извлекаются установленным скребком - заглушкой 18, при этом одновременно производится очистка ствола скважины от АСПО и плавающего мусора.
Во втором случае спуск пакера производится также на колонне НКТ, но при этом крепление НКТ с пакером осуществляется при помощи срезных штифтов, которые в процессе его посадки в определенном интервале срезаются весом колонны НКТ а, насосно-компрессорные трубы расположенные выше пакера извлекаются. Подпакерное и надпакерное пространство перекрывается обратным клапаном 3. После подъема технологических насосно-компрессорных труб в скважину спускается глубинно-насосное оборудование. Срыв и подъем пакера во втором случае производится при помощи стандартной труболовки, при этом из-за расположения соединительной муфты по центру эксплуатационной колонны процесс залавливания дополнительно облегчается.
Предлагаемый универсальный пакер обеспечивает высокую надежность герметизации эксплуатационной колонны любого типоразмера, включая, и малый диаметр, при этом он позволяет совместить процесс срыва и подъема пакера с операцией по очистке забоя скважины от остатков пакерной резины, отложений АСПО и плавающего мусора в эксплуатационной колонне. Кроме того пакер применим как для нагнетательных так и для добывающих скважин.