ПАКЕР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, в частности к средствам для разобщения ствола скважин и может быть использована при исследовании нагнетательных, добывающих и скважин иного назначения в целях выявления дефектов и определения интервала негерметичности эксплуатационных колонн. Данное техническое решение может найти применение на скважинах при отсутствии электроэнергии (аварийные отключения электроэнергии, исследования на необорудованных скважинах и т.п.)
Предпосылки для создания полезной модели.
Анализ существующего уровня техники в данной области показал следующее.
Известно в качестве аналога устройство для определения мест нарушения колонны, включающее корпус с окнами, турбинки, пакерующие элементы, боковое окно и преобразователь, соединенный с наземной аппаратурой, при этом пакерующие элементы выполнены в виде резиновых рукавов с кольцевой проточкой, причем снизу они зафиксированы на корпусе, а сверху соединены с пружинными центраторами. (Патент РФ на ПМ №38357 Е21В 47/10 «Устройство для определения мест нарушений в эксплуатационной колонне»).
Недостатки известного устройства:
- интервал исследований ограничен габаритными размерами (между двумя пакерующими элементами, расположенными по концам корпуса), что потребует многократных посадок устройства для определения места негерметичности, и, в свою очередь, приведет к быстрому износу пакерующих элементов;
- сложность конструкции, обусловленная наличием окон и основных чувствительных элементов в виде турбинок, которые могут забиваться шламом и песком, а попадание посторонних включений в зазор турбинок может привести к их заклиниванию.
Существует пакер электромеханический на кабель-канате, состоящий из полого корпуса с радиальными каналами, установленного на корпусе уплотнительного элемента с верхним и нижним фланцами и толкателем; конуса с размещенными на нем шлипсами, установленного в полости корпуса ствола, образующего с корпусом циркуляционный канал, сообщающий через радиальные каналы корпуса пространства за ним, над и под уплотнительным элементом и установленного с возможностью перекрытия циркуляционного канала после герметизации скважины и электропривода, установленного над уплотнительным элементом и связанного с корпусом и стволом (Патент США №3542126 Е21В 43/00, «Пакер», 1970).
Недостатками данного пакера является сложность конструкции, что снижает его надежность, и не обеспечивает достаточную герметичность ствола скважины при многократной посадке и срыве пакера, а наличие электропривода ограничивает его функциональные возможности.
Существует устройство для опрессовки колонн, которое является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому пакеру и принято за наиболее близкий аналог, т.е. прототип.
Устройство на кабель-канате состоит из полого корпуса с радиальными каналами, уплотнительного элемента с верхним и нижним фланцами, подвижной втулки, конуса со шлипсами и электропривода. Электропривод расположен в полом корпусе и имеет винтовую пару, толкатель и тягу, а тяга снабжена шайбой, разрушаемым шплинтом и выступом, служащим упором (Патент РФ №2144606 Е21В 33/12 «Устройство для поинтервальной опрессовки колонн»).
Недостатками существующего устройства являются низкая надежность пакера и привода из-за вероятности возникновения пробоя кабеля в результате попадания агрессивной скважинной среды, невозможность проведения исследований на необорудованных скважинах и при отключениях электроэнергии, а также необходимость применения якорных устройств, повреждающих колонну.
Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности устройства, позволяющего сократить количество исследований и уменьшить время их проведения и получение достоверных результатов измерений, а также экономия электроэнергии.
Поставленная задача решается предлагаемым пакером для исследования скважин.
Пакер для исследования скважин включает пакер с полым корпусом и средство подвеса, являющееся приводом и выполненное в виде несущей трубки-каната.
Данная тонкостенная трубка помещена в канат вместо сердечника, механически и гидравлически соединена через узел крепления с гидравлическим пакером и является гидравлическим приводом для подачи рабочей жидкости переносным малодебитным насосом высокого давления с ручным или иным приводом, установленным на устье скважины.
Сопоставительный анализ выявил следующие существенные отличия заявляемого пакера для исследования скважин от прототипа:
- пакер содержит средство подвеса (несущую трубку-канат), являющееся гидравлическим приводом;
- гидравлический привод представляет собой кабель-канат, в который взамен сердечника помещена тонкостенная трубка, в результате чего получилась несущая трубка-канат, выполняющая функцию гидравлического канала, посредством которого гидравлический пакер сообщается с насосом на устье скважины;
- на устье скважины установлен переносной малодебитный насос высокого давления с ручным или иным приводом, механически и гидравлически соединяемый с трубкой-канатом;
- трубка-канат связана с гидравлическим пакером узлом крепления, создающим гидравлическую связь как при работе пакера, так и при его спуске и подъеме.
Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает возможность исследований скважины путем применения гидравлического пакера на трубке-канате, которая является несущей, а замер ведется по эксплуатационной колонне от устья скважины до места установки гидравлического пакера, без применения дорогостоящего электрического оборудования. При этом значительно сокращается стоимость проведения исследований и повышается достоверность результатов измерений.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображен предлагаемый гидравлический пакер для исследования скважин (фиг.1).
На фиг.1 представлена эксплуатационная колонна скважины 1, в которую на средстве подвеса (несущей трубке-канате) 2 спущен гидравлический пакер 3, а несущая трубка-канат 2 механически и гидравлически соединена с гидравлическим пакером 3 посредством узла крепления 4. Несущая трубка-канат 2 служит для подъема и спуска гидравлического пакера 3, а также для подачи рабочей жидкости с устья скважины 1 в полый корпус гидравлического пакера 3, посредством установленного на устье скважины 1 переносного малодебитного насоса высокого давления 5. Гидравлический пакер 3 уплотняется на устье скважины 1 с помощью малогабаритного превентора или устьевого сальника (на фиг.1 не обозначены).
Работает пакер для исследования скважин следующим образом.
Оборудование в сборе размещено на передвижной каротажной станции (ПСК). Исследования скважины начинаются с подготовки устья скважины 1. Производится демонтаж штатного оборудования устья скважины 1 и монтаж малогабаритного превентора. В скважину 1, используя средство подвеса (несущую трубку-канат) 2, в заданный интервал эксплуатационной колонны спускается гидравлический пакер 3. Переносным малодебитным насосом высокого давления 5, закачивается рабочая жидкость в полый корпус гидравлического пакера 3, который расширяется давлением рабочей жидкости, происходит раскрытие и посадка пакера 3 и регулирование степени его прижатия к стенке эксплуатационной колонны скважины 1 для герметизации части колонны. При этом, когда давление рабочей жидкости достигает максимального, пакер 3 увеличивается до максимального размера и зазор между корпусом пакера 3 и стенкой скважины 1 герметизируется, в результате исключается переток технологической жидкости из пространства скважины 1 выше пакера 3, в пространство ниже пакера 3. Далее, закрытием превентора герметизируется устье скважины 1, по манометру определяется посадка гидравлического пакера 3, и закачкой в эксплуатационную колонну скважины 1 технологической жидкости определяется герметичность эксплуатационной колонны в данном интервале. После того, как давление рабочей жидкости снизится до минимального, пакер 3 сжимается до исходного размера, не препятствуя потоку технологической жидкости. Таким образом, у предлагаемого устройства пакеровка и срыв пакера не требует дополнительных затрат времени, а также материальных и энергетических ресурсов, т.е. задача полезной модели решена.
Замена электропривода на гидравлический привод расширяет функциональные возможности пакера и упрощает его обслуживание и эксплуатацию.
Применение данного гидравлического пакера для исследования скважин позволит повысить надежность герметизации при разобщении ствола скважины, обеспечить возврат пакера в транспортное положение и получение более достоверной информации о наличии дефекта эксплуатационной колонны, что даст возможность своевременно принимать меры по устранению ее негерметичности.
Внедрение предложенного устройства позволит повысить точность результатов измерений и производительность исследований путем уменьшения их количества, а также сократить время, затрачиваемое на проведение исследований скважин и, тем самым, снизить стоимость их проведения.
Простота конструкции пакера для исследования скважин и удобство управления его работой с поверхности является одним из достоинств нового технического решения.