ПАКЕР ДЛЯ ОПРЕССОВКИ КОЛОННЫ ТРУБ В СКВАЖИНЕ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для опрессовки колонны труб в скважине.
Известен опрессовочный пакер (патент RU №2153570, МПК 7 Е 21 В 33/12, опубл. 27.07.2000 г.), включающий корпус, узел герметизации с упорным элементом, нижней втулкой и камерой уплотнения, перепускное устройство и обратный клапан, при этом он имеет клапанный узел со срезными элементами, шаровым клапаном и седлом под этот клапан в виде цилиндрической втулки, а корпус имеет кольцевой бурт ограничения перемещения нижней втулки, кольцевую проточку, ступенчатую кольцевую выточку и радиальные отверстия для установки срезных винтов, при этом перепускное устройство выполнено в виде золотника с внутренней ступенчатой выточкой, соответствующей внутренней ступенчатой выточке корпуса, пружиной и регулировочной гайкой, устанавливающей усилие пружины и длину хода золотника, а камера уплотнения образована уплотнительным элементом и кольцевой проточкой корпуса.
Наиболее близким по технической сущности является пакер (патент RU №2125148, МПК 7 Е 21 В 33/12, опубл. 20.01.1999 г.), содержащий цилиндрический корпус с центральным осевым каналом и седлом на внутренней поверхности, установленный на корпусе уплотнительный элемент с нижней опорой и распорным кольцом, кожух, образующий внутренней поверхностью с наружной поверхностью корпуса кольцевое пространство, поршень, размещенный в кольцевом пространстве, подпружиненный толкатель, связанный с поршнем, клапанный узел, размещенный на седле корпуса и выполненный в виде подвижной в осевом направлении втулки с опорными сухарями, срезным элементом и седлом на верхнем торце, шаровой запорный элемент, установленный в седле втулки, при этом корпус выполнен с осевыми каналами, соединяющими кольцевое пространство с центральным осевым каналом, а срезной элемент установлен на втулке с возможностью ограничения продольного перемещения шарового элемента.
Как аналогу, так и прототипу в той или иной степени присущи общие недостатки:
- во-первых, невозможность проведения опрессовки в колоннах труб малого диаметра в скважине (например, опрессовки колонны насосно-компрессорных труб диаметром 48 мм);
- во-вторых, сложность изготовления, обусловленная большим количеством технически сложных деталей, что ведет к удорожанию конструкции в целом и, как следствие, высокой ее стоимости.
Технической задачей полезной модели является возможность опрессовки колонны труб малого диаметра в скважине, а также снижение металлоемкости конструкции и как следствие ее стоимости.
Поставленная техническая задача решается пакером для опрессовки колонны труб в скважине, содержащим посадочный инструмент, спускное устройство, цилиндрический корпус с седлом на внутренней поверхности и центральным осевым и радиальными каналами, соединяющими наружное пространство корпуса с его центральным осевым каналом, установленный на корпусе уплотнительный элемент, подвижную в осевом направлении и вставленную в корпус втулку с опорными сухарями.
Новым является то, что колонна труб ниже интервала опрессовки снабжена опрессовочной муфтой, оснащенной калиброванным центральным каналом с внутренним диаметром меньшим внутреннего диаметра колонны труб и расположенной ниже кольцевой выборкой с большим продольным размером технологических стыков муфт колонны труб, а опорные сухари, изготовленные с продольным размером соответствующим продольному размеру кольцевой выборки опрессовочной муфты, выполнены подпружиненными наружу и вставлены в радиальные каналы корпуса, оснащенного сверху технологическим патрубком, причем седло корпуса выполнено выше радиальных каналов в виде расширения центрального осевого канала, снаружи которого на корпусе размещен уплотнительный элемент, выполненный с возможностью герметичного взаимодействия с центральным каналом опрессовочной муфты, кроме того, на наружной поверхности корпуса выше уплотнительного элемента размещены стопорное кольцо и амортизирующий элемент, при этом амортизирующий элемент установлен над стопорным кольцом, которое имеет возможность взаимодействия с верхним торцом калиброванного центрального канала опрессовочной муфты, причем втулка снаружи оснащена утолщением в нижней части и верхним концом уменьшенного диаметра, которым втулка изнутри взаимодействует с технологическим патрубком, выше которого втулка оснащена последовательно радиальными отверстиями и заглушкой, снабженной ловильной головкой, снабженной фигурной выборкой снаружи, причем утолщение втулки выполнено с возможностью взаимодействия изнутри с опорными сухарями при их взаимодействии с кольцевой выборкой опрессовочной муфты, а на наружной поверхности вверху технологического патрубка выполнены продольные короткая и длинная проточки, соединенные снизу фигурной проточкой, причем длинная проточка выполнена до края технологического патрубка, при этом посадочный инструмент выполнен в виде толкателя, соединенного со спускным устройством и взаимодействующего сверху с ловильной головкой втулки, и патрубка, установленного на толкателе с возможностью вращения и осевого перемещения, а также охватывающего нижней
частью технологический патрубок, причем патрубок оснащен внутренним штифтом, взаимодействующим с проточками технологического патрубка с начальной установкой в короткой проточке.
На фигуре 1 в продольном разрезе изображен пакер для опрессовки колонны труб в скважине.
На фигуре 2 изображена развертка проточек, выполненная на наружной поверхности технологического патрубка.
Опрессовочный пакер колонны труб 1 (см. фиг.1) в скважине (на фиг.1 и 2 не показано), содержит посадочный инструмент 2 спускное устройство 3, выполненное в виде кабельной головки с кабелем, цилиндрический корпус 4 с седлом 5 и центральным осевым 6 и радиальными 7 каналами, соединяющими наружное пространство 8 корпуса 4 с его центральным осевым каналом 6, установленный на корпусе 1 уплотнительный элемент 9, подвижная в осевом направлении и вставленная в корпус 4 втулка 10 с опорными сухарями 11.
1
Колонна труб 1 ниже интервала опрессовки снабжена опрессовочной муфтой 12, оснащенной калиброванным центральным каналом 13 с внутренним диаметром - d меньшим внутреннего диаметра - d колонны труб 1 и расположенной ниже кольцевой выборкой 14 с большим продольным размером L, чем длина технологических стыков муфт (на фиг. не показано) колонны труб 1.
Опорные сухари 11, изготовлены с продольным размером - b соответствующим продольному размеру - L кольцевой выборки 14 опрессовочной муфты 12, причем L>b, при этом опорные сухари 11 выполнены подпружиненными наружу посредством пружинных пластин 15 и вставлены в радиальные каналы 7 корпуса 4, оснащенного сверху технологическим патрубком 16.
Седло 5 корпуса 4 выполнено ниже радиальных каналов 7 в виде расширения центрального осевого канала 6, снаружи которого на корпусе 4 размещен уплотнительный элемент 9, выполненный с возможностью герметичного взаимодействия с центральным каналом 13 опрессовочной муфты 12.
На наружной поверхности корпуса 1 выше уплотнительного элемента 9 размещены стопорное кольцо 17 и амортизирующий элемент 18. Амортизирующий элемент 18 установлен над стопорным кольцом 17, которое имеет возможность взаимодействия с верхним торцом 19 калиброванного центрального канала 13 опрессовочной муфты 12.
Втулка 10 снаружи оснащена утолщением 20 в нижней части и верхним 21 концом уменьшенного диаметра, которым втулка 10 изнутри взаимодействует с технологическим патрубком 16, выше которого втулка 10 оснащена последовательно радиальными
отверстиями 22 и заглушкой 23. Заглушка 23 снабжена ловильной головкой 24, снабженной фигурной выборкой 25 снаружи.
Утолщение 20 втулки 10 выполнено с возможностью взаимодействия изнутри с опорными сухарями 11 при их взаимодействии с кольцевой выборкой 14 опрессовочной муфты 12.
На наружной поверхности вверху технологического патрубка 16 выполнены продольные короткая 26 (см. фиг.2) и длинная 27 проточки, соединенные снизу фигурной проточкой 28. Длинная проточка 27 выполнена до края технологического патрубка 16, при этом посадочный инструмент 2 выполнен в виде толкателя 29, соединенного со спускным устройством 3 и взаимодействующего сверху с ловильной головкой 24 втулки 10, и патрубка 30, установленного на толкателе 29 с возможностью вращения и осевого перемещения, а также охватывающего нижней частью технологический патрубок 16.
Патрубок 30 оснащен внутренним штифтом 31, взаимодействующим с проточками 26, 27, 28 технологического патрубка 16 с начальной установкой в короткой проточке 26.
Пакер для опрессовки колонны труб в скважине работает следующим образом.
Опрессовочную муфту 12 (см. фиг.1) устанавливают в составе колонны труб 1 в интервале ее опрессовки. После чего колонну труб 1 спускают в скважину.
Подготавливают пакер к спуску в колонну труб 1. Для этого устанавливают внутренний штифт 31 технологического патрубка 30 (см. фиг.2) в продольную короткую проточку 26 технологического патрубка 16.
Далее в колонну труб 1 спускают пакер в сборе (см. фиг.1) на кабеле (на фиг.1, 2, 3 не показано), как показано на фигуре 1. В процессе спуска пакера опорные сухари 11 благодаря подпружиненными наружу посредством пружинных пластин 15 находятся в контакте с внутренними стенками колонны труб 1, кроме того, стопорное кольцо 17 установленное на наружной поверхности корпуса 4 выше уплотнительного элемента, также находится в контакте с внутренними стенками колонны труб 1.
В процессе спуска пакера в колонну труб 1 толкатель 29 посадочного инструмента 2 воздействует сверху на ловильную головку 24 втулки 10, при этом утолщение 20, установленное в седле 6 корпуса 4 нижним торцом втулки 10 воздействует на опорные сухари 11, вставленные в радиальные каналы 7 корпуса 4, которые в свою очередь вызывают осевое перемещение вниз корпуса 4. Кроме того, опорные сухари 11 и стопорное кольцо 17 центрируют пакер в процессе его спуска в колонну труб 1 и посадки.
В процессе спуска пакер достигает опрессовочной муфты 12 колонны труб 1, при этом уплотнительный элемент 9 (см. фиг.1), установленный на наружной поверхности корпуса 4, герметично вступает во взаимодействие с калиброванным центральным
каналом 13 л внутренним диаметром - d опрессовочной муфты 12, при этом посадочный инструмент 2 вместе со спускным устройством 3 опускаются вниз относительно технологического патрубка 16, благодаря тому, что внутренний штифт 31 (см. фиг.2) перемещается вниз по продольной короткой проточке 26 и попадает в фигурную проточку 28.
Спуск пакера продолжают, при этом опорные сухари 11 (см. фиг.1) выходят из контакта с внутренней стенкой колонны труб 1 и попадают в кольцевую выборку 14 опрессовочной муфты 12, поскольку продольный размер - b опорных сухарей 11 меньше продольного размера - L кольцевой выборки 14 опорной муфты 12. В кольцевой выборке 14 опорной муфты 12 подпружиненные наружу посредством пружинных пластин 15 опорные сухари 11 радиально расширяются.
В результате втулка 10 перемещается вниз и утолщением 20, выполненным в нижней части втулки 10, входит внутрь опорных сухарей 11, при этом вниз смещается и верхний конец уменьшенного диаметра 21 втулки 10, а радиальные отверстия 22 втулки 10 герметично перекрываются технологическим патрубком 16.
Спуск пакера продолжают, при этом стопорное кольцо 17 упирается в верхний торец 19 калиброванного центрального канала 13 опрессовочной муфты 12.
Далее производят разгрузку спускного устройства 3 с посадочным инструментом 2 на корпус 4 пакера, при этом сжимается амортизирующий элемент 18, а опорные сухари 11, находящиеся в контакте с кольцевой выборкой 14 опрессовочной муфты 12, нижним торцом упираются в нижний торец кольцевой выборкой 14 опрессовочной муфты 12, после чего спуск прекращают.
Затем приподнимают вверх спускное устройство 3 с посадочным инструментом 2, выполненным в виде толкателя 29, соединенного с патрубком 30, при этом внутренний штифт 31, установленный в патрубке 30, вместе с выше упомянутыми деталями перемещается вверх и из фигурной проточки 28 (см. фиг.2), попадает в длинную проточку 27 по которой перемещаясь вверх выходит из длинной проточки 27 технологического патрубка 16. Далее спускное устройство 3 с посадочным инструментом 2, выполненным в виде толкателя 29, соединенного с патрубком 30 и внутренним штифтом 31, извлекают из колонны труб 1. Колонну труб 1, то есть наружное пространство 8 пакера выше корпуса 4 доливают технологической жидкостью и производят опрессовку колонны труб 1. После проведения опрессовки, согласно утвержденного плана работ давление в колонне труб 1 стравливают.
Для извлечения пакера в колонну труб 1 спускают ловильный инструмент (на фиг.1 и 2 не показано) любой известной конструкции, например, наружную труболовку. Производят захват пакера за фигурную выборку 25 ловильной головки 24.
Приподнимают ловильную головку 24 а, следовательно, и втулку 10, при этом радиальные отверстия 22 втулки 10 выходят из герметичного взаимодействия с технологическим патрубком 16 и сообщают над- и подпакерные пространства, причем подъем втулки происходит при небольшом усилии, поскольку наружный диаметр втулки 10 мал по сравнению с наружным диаметром корпуса 4.
В результате происходит переток жидкости сверху вниз через радиальные отверстия 22 и центральное отверстие втулки 10. Выдерживают пакер в приподнятом положении определенное время до выравнивания давлений над и под пакером и далее полностью извлекают пакер из колонны труб 1.
Предлагаемый пакер позволяет произвести опрессовку в колоннах труб малого диаметра, а снижение металлоемкости конструкции ведет к экономии материальных и финансовых средств на его изготовление.