ПАКЕР

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для поинтервальной опрессовки обсадных колонн и проверки герметичности приустьевой части обсадной колонны совместно с противовыбросным оборудованием при бурении или ремонте скважин.
Известен пакер устьевой (патент RU №2152506, Е21В 33/12 опубл. в бюл. №19 от 10.07.2000 г.), состоящий из корпуса, узла уплотнения и хвостовика, при этом 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, при этом хвостовик снабжен кольцевым рядом радиальных сквозных отверстий с резьбой для установки стопорных винтов, фиксирующих хвостовик в кольцевой проточке корпуса.
Недостатками данной конструкции являются:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;
- во-вторых, сложность изготовления, обусловленная большим количеством технически сложных деталей, что ведет к удорожанию конструкции в целом и, как следствие, высокой ее стоимости.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пакер устьевой (патент RU №57801, Е21В 33/12 опубл. в бюл. №30 от 27.10.2006 г.), состоящий из корпуса и узла уплотнения, установленного на наружной поверхности корпуса и выполненного в виде самоуплотняющейся сверху вниз манжеты.
Данная конструкция пакера устьевого обладает низкой надежностью работы при больших давлениях опрессовки из-за срыва самоуплотняющейся манжеты в кольцевой зазор между пакером и обсадной трубой.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности работы пакера при больших давлениях.
Поставленная техническая задача решается пакером, состоящим из корпуса и узла уплотнения, установленного на наружной поверхности корпуса и выполненного в виде самоуплотняющейся сверху вниз манжеты.
Новым является то, что сверху в корпус вставлен наконечник, оснащенный радиальными каналами, при этом в рабочем положении наконечник закреплен относительно корпуса срезным элементом, а радиальные каналы наконечника герметично перекрыты корпусом, причем в транспортном положении наконечник имеет возможность ограниченного осевого перемещения относительно корпуса и разгерметизации радиальных каналов наконечника, при этом узел уплотнения снизу снабжен конусом, сужающимся сверху вниз, причем самоуплотняющаяся сверху вниз манжета установлена на верхнем конце конуса, который размещен на корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения и фиксации относительно корпуса с помощью стопорного кольца, установленного во внутренней кольцевой проточке конуса, при этом ниже узла уплотнения установлен якорный узел, состоящий из подпружиненных внутрь плашек, имеющих возможность взаимодействия с конусом узла уплотнения и установленных в обойме с возможностью радиального перемещения, причем обойма снаружи оснащена пружинными центраторами, а якорный узел имеет возможность осевого перемещения между нижним и верхним кольцевыми выступами, выполненными на наружной поверхности корпуса.
На фигуре изображен пакер в продольном разрезе.
Пакер состоит из корпуса 1 и узла уплотнения 2, установленного на наружной поверхности корпуса 1 и выполненного в виде самоуплотняющейся сверху вниз манжеты 3. Сверху в корпус 1 вставлен наконечник 4, оснащенный радиальными каналами 5, при этом в рабочем положении наконечник 4 закреплен относительно корпуса 1 срезным элементом 6, а радиальные каналы 5 наконечника 4 герметично, посредством уплотнительного элемента 7 перекрыты корпусом 1. В транспортном положении наконечник 4 имеет возможность ограниченного осевого перемещения относительно корпуса 1 в пределах внутренней цилиндрической проточки 8, выполненной в корпусе 1 с разгерметизацией радиальных каналов 5 наконечника 4.
Узел уплотнения 2 снизу снабжен конусом 9, сужающимся сверху вниз, причем самоуплотняющаяся сверху вниз манжета 3 установлена на верхнем конце конуса 9.
Конус 9 размещен на корпусе 1 с возможностью ограниченного осевого перемещения в пределах наружной цилиндрической выборки 10 корпуса 1. Кроме того, узел уплотнения 2 имеет возможность фиксации относительно корпуса 1 в ее наружной кольцевой канавке 11 с помощью стопорного кольца 12, установленного во внутренней кольцевой проточке 13 конуса 9. Стопорное кольцо 12 может быть выполнено из пружинной
стали в виде разрезного кольца круглого сечения. Уплотнительный элемент 14 исключает несанкционированные перетоки жидкости в процессе работы пакера.
Ниже узла уплотнения 2 установлен якорный узел 15, состоящий из подпружиненных внутрь посредством пружинного кольца 16 плашек 17, имеющих возможность взаимодействия с конусом 9 узла уплотнения 2 и установленных в обойме 18 с возможностью радиального перемещения. Плашки 17 установлены в обойме 18, например, с помощью «Т-образного» соединения.
Обойма 18 снаружи оснащена пружинными центраторами 19, а якорный узел 15 имеет возможность осевого перемещения между нижним 20 и верхним 21 кольцевыми выступами, выполненными на наружной поверхности корпуса 1.
Пакер работает следующим образом.
Перед спуском пакера в скважину кабель 22 соединяют с наконечником 4 и спускают в обсадную колонну скважины (на фиг. не показано) на требуемую глубину, при этом самоуплотняющаяся сверху вниз манжета 3 находится в контакте с внутренними стенками обсадной колонны, при этом она перепускает скважинную жидкость снизу вверх. Кроме того, в контакте с внутренними стенками обсадной колонны находятся пружинные центраторы 19, благодаря чему в процессе спуска пакера в скважину якорный узел уперт в торец верхнего кольцевого выступа 21 корпуса 1.
Достигнув требуемого интервала опрессовки обсадной колонны, доливают ее технологической жидкостью и герметизируют пространство между кабелем 22 и обсадной колонной на устье скважины. Поднимают давление в межколонном пространстве (на фиг. не показано) скважины, при этом сначала узел уплотнения 2, благодаря самоуплотняющаяся сверху вниз манжете 3, находящейся в контакте с внутренними стенками обсадной колонны скважины, под действием давления жидкости сверху расфиксируется относительно корпуса 1, то есть стопорное кольцо 12 сжимается во внутренней кольцевой проточке 13 конуса 9 и выходит из взаимодействия с наружной кольцевой канавкой 11 корпуса 1 и узел уплотнения 2 перемещается вниз относительно корпуса 1 в пределах его наружной цилиндрической выборки 10, при этом в определенный момент узел уплотнения 2 своим конусом 9 вступает во взаимодействие с внутренней поверхностью плашек 17 якорного узла 15, так как последний, благодаря взаимодействию пружинных центраторов 19, установленных на обойме 17 с внутренними стенками обсадной колонны, остается в неподвижном положении. В результате плашки 17 якорного узла 15 расширяются радиально наружу, разжимая диаметрально пружинное кольцо 16, и фиксируются на внутренних стенках обсадной колонны скважины, исключая осевое перемещение пакера вниз. После чего самоуплотняющаяся сверху вниз манжета 3 под действием давления жидкости
еще более самоуплотняется, плотнее прижимаясь к внутренним стенкам обсадной колонны скважины.
Давление поднимают до намеченного опрессовкой, согласно утвержденного плана работ и производят опрессовку обсадной колонны, при этом опрессовке подвергается как обсадная колонна выше пакера, так и устьевая арматура и превентор (если они имеются) на фигуре не показано. После проведения опрессовки давление в обсадной колонне скважины сбрасывают.
После чего натягивают кабель 22 вверх, и при определенном усилии (например, 2000 Н) происходит разрушение срезного элемента 6. В результате наконечник 4 перемещается вверх относительно корпуса 1 в пределах его внутренней цилиндрической проточки 8, при этом открываются радиальные каналы 5 наконечника 4, которые оказываются выше корпуса 1, при этом пакер занимает транспортное положение.
В итоге скважинная жидкость, находящаяся выше пакера, устремляется через радиальные каналы 5 наконечника 4 и корпус 1 в подпакерное пространство. Дают выдержку по времени в течение 3-5 минут, при этом давление жидкости над и под пакером выравнивается.
После чего приподнимают пакер посредством кабеля 22, при этом узел уплотнения 2 конусом 9 выходит из взаимодействия с внутренней поверхностью плашек 17 якорного узла 15, при этом плашки 17 под действием возвратной силы пружинного кольца 16 перемещаются радиально внутрь и отходят от внутренних стенок обсадной колонны скважины, занимая транспортное положение, при этом якорный узел 15 благодаря взаимодействию пружинных центраторов 19, установленных на обойме 18 с внутренними стенками обсадной колонны, остается в неподвижном положении, а корпус 1 перемещается вверх относительно якорного узла 15, который обоймой 18 упирается в торец нижнего кольцевого выступа 20 корпуса 1.
Далее производят полный подъем пакера на поверхность, при этом в процессе подъема узел уплотнения перемещается в пределах наружной цилиндрической выборки 10 корпуса 1, и в определенный момент происходит фиксация узла уплотнения 2 относительно корпуса 1 в ее наружной кольцевой канавке 11 с помощью стопорного кольца 12, которое размещено во внутренней кольцевой проточке 13 конуса 9 узла уплотнения 2, при этом якорный узел 15 остается упертым в торец нижнего кольцевого выступа 20 корпуса 1. В таком положении пакер извлекают из обсадной колонны скважины.
Предлагаемый пакер достаточно надежен в работе, поскольку позволяет произвести опрессовку обсадной колонны в комплексе с устьевым оборудованием при больших значениях давлениях.