СТВОЛ ПАКЕРА

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может использоваться в пакерах предназначенных для перекрытия межтрубного пространства нефтяных и газовых скважин при разработке и эксплуатации многопластовых месторождений углеводородов.
Известен пакер по патенту РФ на изобретение №2459928 Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для разобщения затрубного пространства, изоляции пластов и исследования скважин при бурении. Обеспечивает расширение функциональных возможностей пакера для работы в наклоннонаправленных и горизонтальных участках скважин, повышение надежности пакера, упрощение сборки пакера. Пакер содержит полый ствол, установленные на стволе уплотнительные элементы с упорами, 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. При этом 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. Уплотнительные элементы на наружной поверхности, прилегающей к упорам, могут быть снабжены фасками, количество уплотнительных элементов может быть больше двух и между ними могут быть размещены дополнительные промежуточные упоры, а под уплотнительными элементами может быть установлена подвижная втулка, жестко соединенная с соответствующим промежуточным упором. Недостатком пакера является быстрый абразивный износ внутренней поверхности его ствола.
Известен механический пакер по патенту РФ на изобретение №2490423 Изобретение относится к оборудованию для нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для разобщения интервалов ствола обсадной колонны при освоении и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, при проведении опрессовки обсадной колонны и поиска негерметичности, при обработке пластов химическими реагентами под давлением, при проведении ремонтно-изоляционных работ и других технологических операций, осуществление которых требует создания высокого перепада давления на пакер, а также для работ с колтюбинговыми технологиями. Обеспечивает надежную герметизацию подпакерного пространства при перепадах давления, направленного «снизу-вверх», «сверху-вниз» либо как «снизу-вверх», так и «сверху-вниз». Заявляемое изобретение представлено следующими вариантами механических пакеров: без раздвижных опор, с раздвижными опорами, расположенными ниже, либо выше уплотнительных элементов и с раздвижными опорами как сверху, так и снизу от уплотнительных элементов. Верхняя часть раздвижных опор первого и второго типа выполнена в виде козырька, а нижняя часть - в виде основания с пазом под пружины. На передних частях козырька и основания двух типов раздвижных опор выполнены параллельные друг другу конусные поверхности. На передних частях козырька и основания раздвижных опор первого типа выполнены дополнительные конусные поверхности. С двух боковых сторон опор первого типа имеются острые треугольные выступы, а у опор второго типа - фаски. На кодовой втулке либо на стволе пакера выполнены сквозные «X»-образные, диаметрально противоположные друг другу фигурные пазы. Высота нижней части фигурного паза, образующей равнодлинный «хвост», значительно меньше высоты верхней части, представляющей собой длинный левый и короткий правый участки. Недостатком механического пакера является быстрый абразивный износ ствола пакера.
Известна обойма ствола механического пакера по патенту РФ на полезную модель №30829. Обойма ствола механического пакера установлена на стволе механического пакера с возможностью осевого перемещения, отличающаяся тем, что обойма выполнена с фигурным пазом на внутренней поверхности, причем фигурный паз выполнен в виде одного или более автономных кодировочных рисунков, каждый из которых представляет собой чередующиеся продольные короткие и длинные участки паза, связанные между собой сообщающимися путями паза. Недостатком полезной модели является то, что фигурный паз имеет большую протяженность и он выполнен не на стволе пакера, а на внутренней поверхности подвижной втулки, что значительно увеличивает трудоемкость и снижает точность изготовления Недостатком механического пакера является быстрый абразивный износ отверстия для прохождения промывочной жидкости.
Известен фигурный паз ствола пакера по патенту РФ на полезную модель №65956. Фигурный паз ствола пакера включает осевой короткий и осевой длинный участки, соответствующие транспортному и рабочему положениям, и соединенные между собой замкнутым фигурным участком для перевода пакера из транспортного в рабочее положение и обратно, причем фигурный участок образован чередующимися по направлению винтовыми участками, соединенными в нижних точках через продольные короткие участки, образуя замкнутый круговой контур. Количество винтовых участков выбрано равным четырем, два из которых предназначены для перевода пакера из рабочего в транспортное положение, а два других - из транспортного в рабочее положение, при этом винтовые участки имеют равную длину. Недостатком ствола пакера является низкий ресурс его работы связанный с абразивным износом отверстия для прохождения промывочной жидкости.
Известен ствол механического пакера по патенту РФ на полезную модель №30828 (прототип). Ствол механического пакера выполнен с фигурным пазом на наружной поверхности, отличающийся тем, что фигурный паз на наружной поверхности ствола выполнен в виде одного или более автономных кодировочных рисунков, каждый из которых представляет собой чередующиеся продольные короткие и длинные участки паза, связанные между собой сообщающимися путями паза. Недостатком ствола механического пакера является низкий ресурс его работы.
Задачами создания полезной модели являются: снижение абразивного износа отверстия для прохождения промывочной жидкости, а также повышение ресурса работы пакера.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что ствол пакера с отверстием для прохождения промывочной жидкости включает осевой короткий и осевой длинный участки фигурного паза, соответствующие транспортному и рабочему положениям, соединенные между собой замкнутым фигурным участком для перевода пакера из транспортного в рабочее положение и обратно, с фигурным пазом взаимодействует штифт, закрепленный на подвижной втулке, на боковой поверхности которой в пазах установлены подпружиненные фрикционные плашки, а с торца выдвигаемые кулачки с возвратной пружиной прижимающей кулачки к стволу пакера, кулачки выполнены с рифленой наружной поверхностью и внутренней конической поверхностью направленной в сторону конуса, между конусом и упором установлены манжеты, причем отверстие в корпусе ствола пакера, через которое проходит промывочная жидкость выполнено с защитным слоем, при этом материал защитного слоя устойчив к абразивному износу. Защитный слой выполнен из резинового рукава, закрепленного прижимными втулками в корпусе ствола пакера. Прижимные втулки установлены в корпусе ствола пакера на резьбе. Прижимные втулки запрессованы в корпусе ствола пакера. Часть прижимной втулки, расположенной над резиновым рукавом, развальцована. Защитный слой выполнен в виде твердосплавного покрытия. Защитный слой выполнен в виде композитного полимерного покрытия.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении ствола пакера применяются известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1…5, где:
на фиг. 1 показан продольный разрез пакера,
на фиг. 2 показан продольный разрез ствола пакера,
на фиг. 3 приведен вид А с установленной на резьбе прижимной втулкой,
на фиг. 4 приведен вид А с запрессованной прижимной втулкой,
на фиг. 5 приведен вид А с частью прижимной втулки, развальцованной над резиновым рукавом.
Ствол пакера 1 с отверстием 2 для прохождения промывочной жидкости включает осевой короткий 3 и осевой длинный 4 участки фигурного паза, соответствующие транспортному и рабочему положениям, соединенные между собой замкнутым фигурным участком 5 для перевода пакера из транспортного в рабочее положение и обратно, с фигурным пазом взаимодействует штифт 6, закрепленный на подвижной втулке 7, на боковой поверхности которой в пазах установлены подпружиненные фрикционные плашки 8, а с торца выдвигаемые кулачки 9 с возвратной пружиной 10 прижимающей кулачки 9 к стволу пакера 1, кулачки 9 выполнены с рифленой наружной поверхностью и внутренней конической поверхностью направленной в сторону конуса 11, между конусом 11 и упором 12 установлены манжеты 13, причем отверстие 2 в корпусе ствола пакера 1, через которое проходит промывочная жидкость, выполнено с защитным слоем 14, при этом материал защитного слоя 14 устойчив к абразивному износу. Защитный слой 14 выполнен из резинового рукава, закрепленного прижимными втулками 15 в корпусе ствола пакера. Прижимные втулки 15 установлены в корпусе ствола пакера 1 на резьбе. Прижимные втулки 15 запрессованы в корпусе ствола пакера 1. Часть прижимной втулки 15, расположенной над резиновым рукавом, развальцована. Защитный слой 14 выполнен в виде твердосплавного покрытия. Защитный слой 14 выполнен в виде композитного полимерного покрытия.
Пакер работает следующим образом. При спуске пакера в скважину подпружиненные фрикционные плашки 8 трутся о внутреннюю стенку колонны труб (на фиг. не показана) при этом ствол пакера 1 опускается быстрее подвижной втулки 7, штифт 6 движется по фигурному пазу ствола пакера 1 из нейтрального положения в транспортное положение на осевом коротком участке 3. При этом выдвигаемые кулачки 9, расположенные на торце подвижной втулки 7 не доходят до конуса 11. В таком положении пакер доставляется на необходимую глубину установки. После чего выполняется подъем транспортной колонны (на фиг. не показана) на величину соразмерную с длинной фигурного паза, при этом штифт 6 движется по фигурному пазу ствола пакера 1 из транспортного положения в переходное положение, после чего выполняется спуск и штифт 6 из переходного положения переходит в осевой длинный участок 4 в рабочее положение, при этом выдвигаемые кулачки 9 расположенные на подвижной втулке 7 внутренней конической поверхностью заходят на конус 11, возвратные пружины 10 сжимаются, кулачки 9 выдвигаются и упираются рифленой наружной поверхностью во внешнюю колонну, конус 11 двигается вверх и давит на манжеты 13, которые упираются в упор 12 и увеличиваются в диаметре, изолируя кольцевое пространство между транспортной и внешней колонной. При прохождении промывочной жидкости через отверстие в стволе пакера 1. абразивные частицы взаимодействуют с защитным слоем 14, который предохраняет ствол пакера 1 от износа. Защитный слой 14 может быть закреплен в стволе пакера 1 прижимными втулками 15. В случае необходимости снять пакер, выполняют подъем транспортной колонны, при этом ствол 1 пакера с фигурным пазом ствола пакера двигается вверх, штифт 6 опускается по фигурному пазу из рабочего положения осевого длинного участка 4 в нейтральное положение. Штифт 6 перемещает за собой подвижную втулку 7. Кулачки 9 прижимаются пружинами 10 к стволу пакера 1. Конус 11 смещается вниз и манжеты 13 возвращаются в исходное состояние, после чего пакер может быть извлечен из скважины.
Применение полезной модели позволило:
1. Повысить надежность пакера.
2. Увеличить межремонтный период.
3. Снизить абразивный износ отверстия для прохождения промывочной жидкости.
4. Повысить ресурс непрерывной работы пакера.
5. Снизить затраты времени на техническое обслуживание пакера.