УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ПАКЕРА В СКВАЖИНЕ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и предназначена для установки, спускаемых на кабеле, пакеров, герметично разобщающих отдельные интервалы скважины при проведении различных технологических операций.
В процессе опробования и эксплуатации нефтегазовых и гидрогеологических скважин широко используются пакеры разной конструкции, позволяющие полностью или частично постоянно или временно перекрыть ствол скважины.
Известно устройство для установки уплотнительного элемента в скважине [SU №1712585, МПК Е21В 33/12, опуб. 15.02.1992 г, бюл. №6], включающее пакер с уплотнительным элементом, и посадочный инструмент с газовой и жидкостной камерами, пакер соединен с посадочным инструментом разрывным элементом, усилие разрыва которого больше рабочего усилия установки уплотнительного элемента.
По достижении места установки устройства подают сигнал в расположенный в жидкой камере узел управления. При этом начинается переток масла из жидкостной камеры в газовую. После полного сжатия уплотнительного элемента происходит разрушение разрывного элемента и установка пакера.
Недостатками этого устройства является сложность конструкции и связанная с этим дороговизна в изготовлении, невозможность использования для пакеров, спускаемых на кабеле.
Известно гидромеханическое устройство для пакеровки нефтяных и газовых скважин [RU №2122104, МПК Е21В 33/12, опуб. 20.11.1998 г], включающее пакер с эластичным элементом, управляющий прибор с двигателем и кабель для спуска и подачи электрического напряжения на управляющий прибор. Эластичный элемент снабжен нижней и верхней подвижными конусными втулками. Они имею левую и правую резьбу для движения их навстречу друг другу при одностороннем вращении оси двигателя. Эта ось имеет также левую и правую резьбу. Резьбы обеспечивают полное вхождение конусных втулок в эластичный элемент и радиальное расширение этого элемента на двух уровнях. При этом образуется кольцевой гидрозатвор между стенкой скважины и эластичным элементом.
Недостатками этого устройства является сложность конструкции и связанная с этим дороговизна в изготовлении.
С использованием взрывных пакеров обеспечивается существенная экономия трудовых затрат и средств по сравнению с методами выполнения подобных работ без использования взрыва. Действие взрывных пакеров основано на использовании энергии пороховых газов для пластического деформирования и расширения отдельных частей пакера до плотного сцепления с внутренней поверхностью обсадной колонны и образования герметичного разобщающего моста. Взрывной пакер спускают в скважину на кабеле, к которому он прикреплен с помощью кабельного наконечника и переходника, снабженного узлом автоматического отцепления от корпуса пакера.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для установки шлипсового взрывного пакера типа ВПШ [В.В. Попов, Учебное пособие Прострел очновзрывные работы в скважинах / В.В. Попов; М-во образования и науки РФ, Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2006. - 212 с. рис. 6.2., стр. 131], включающий спускаемый в скважину на геофизическом кабеле, прикрепленном через кабельную головку к переходнику (головка перфоратора), посадочный инструмент с размещенной в нем взрывной камерой, образованной вставленным в гильзу корпусом, и сам пакер, соединенный с корпусом разрывной резьбовой шпилькой (соединительной шпильки), рассчитанной на разрыв при усилии большем, чем необходимо для установки пакера, при этом корпус соединен с переходником, а гильза относительно корпуса подвижна в осевом направлении и взаимодействует с пакером.
После посадки пакера в обсадной трубе давление пороховых газов разрывает шпильку.
Недостатком этого устройства является низкая надежность разъединения посадочного инструмента от пакера в случае вероятности возникновения нештатной ситуации из-за возможного неполного срабатывания заряда или наличия бракованной резьбовой шпильки, которая может остаться неразрушенной после срабатывания заряда.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является гарантированное разъединение посадочного инструмента, спускаемого на геофизическом кабеле, от пакера после его установки в скважине.
Технический результат достигается тем, что устройство для установки пакера в скважине, включающее спускаемый в скважину на геофизическом кабеле и прикрепленный через переходник к кабельной головке посадочный инструмент с размещенной в нем вдоль оси взрывной камерой, образованной концентрично установленным в гильзе корпусом, и сам пакер, соединенный с корпусом разрывной резьбовой шпилькой, рассчитанной на разрыв при усилии большем, чем необходимо для установки пакера, при этом корпус соединен с переходником, а гильза относительно корпуса подвижна в осевом направлении и взаимодействует с пакером, согласно предлагаемой полезной модели, корпус соединен с переходником при помощи срезных элементов, а резьбовая шпилька состоит из двух частей, связанных между собой цанговым соединением, снаружи удерживаемым от раскрытия стопорным элементом, сопряженным с переходником.
Благодаря выполнению резьбовой шпильки составной из двух частей, связанных между собой цанговым соединением, снаружи удерживаемым от раскрытия стопорным элементом, сопряженным с переходником, и соединение корпуса с переходником при помощи срезных элементов, обеспечивается гарантированное разъединение посадочного инструмента от пакера после его установки в скважине в случае возникновения нештатной ситуации (при неотсоединении посадочного инструмента от пакера по причине, например, неполного срабатывания заряда, наличия бракованной резьбовой шпильки и др.). При приложении к геофизическому кабелю усилия, необходимого для срезания элементов, с помощью которых корпус прикреплен к переходнику, переходник с сопряженным с ним стопорным кольцом перемещается вверх относительно цангового соединения, освобождая скрепленную с пакером часть шпильки, обеспечивая тем самым свободное извлечение из скважины посадочного инструмента и возможность его дальнейшего многократного использования.
Наличие в заявляемой полезной модели признаков, отличающей ее от прототипа, позволяет считать ее соответствующей условию «новизна».
Полезная модель поясняется чертежом, где представлен общий вид устройства.
Устройство выполнено следующим образом.
Предлагаемая конструкция (см. фиг.) представляет собой сборку из пакера шлипсового 1 и посадочного инструмента, спускаемого в скважину на геофизическом кабеле и прикрепленного через переходник 2 к кабельной головке.
В посадочном инструменте вдоль оси размещена взрывная камера, образованная корпусом 3, концентрично установленным в гильзе 4. Корпус 3 соединен с переходником 2 при помощи срезных винтов 5. Гильза 4 относительно корпуса 3 подвижна в осевом направлении и взаимодействует с пакером 1. Пакер 1 соединен с корпусом 3 разрывной резьбовой шпилькой. Резьбовая шпилька состоит из двух частей: верхней 6 и нижней 7, связанных между собой цанговым соединением. Нижняя часть 7 шпильки выполнена с ослабленным сечением А, рассчитанным на разрыв при усилии большем, чем необходимо для установки пакера 1. Верхняя часть 6 шпильки одним концом свинчена с корпусом 3, другой ее конец выполнен в виде цангового захвата 8. При этом нижняя часть 7 шпильки одним концом свинчена с пакером 1, другой ее конец имеет наружный опорный бурт 9, заведенный под лепестки 10 указанного цангового захвата 8. При этом лепестки 10 снаружи удерживаются от раскрытия стопорным кольцом 11, сопряженным с переходником 2. Для чего переходник 2 удлинен при помощи, например трубы 12, охватывающей снаружи посадочный инструмент, а кольцо 11 ввинчено в нижний конец трубы 12.
Устройство работает следующим образом.
При спуске предлагаемой конструкции в скважину на заданную глубину по кабелю подают импульс электрического тока, от которого срабатывает электровоспламенитель (не показано) и поджигается заряд во взрывной камере. При воспламенении заряда давлением пороховых газов гильза 4 перемещается относительно корпуса 3, усилие от гильзы 4 передается на пакер 1. Происходит установка пакера 1 в скважине. После посадки пакера 1 давление пороховых газов разрывает шпильку по ее ослабленному сечению А, рассчитанному на усилие, превышающее усилие установки пакера 1 и посадочный инструмент извлекается из скважины.
При не отсоединении посадочного инструмента от пакера 1 прикладывают к геофизическому кабелю усилие, необходимое для срезания винтов 5, с помощью которых корпус 3 прикреплен к переходнику 2. При этом труба 12 с ввинченным кольцом 11, увлекаемая за переходником 2, перемещается вверх относительно цангового захвата 8. При этом лепестки 10 цангового захвата освобождают бурт 9 части 7 шпильки, закрепленной в пакере 1. После этого посадочный инструмент свободно извлекают из скважины. Перемещение вверх переходника 2 ограничено упором установленного в нем винта стопорного 13 в корпус 3.
На предприятии данное устройство выдерживало широкий спектр испытаний, обеспечивая при этом гарантированное разъединение посадочного инструмента, спускаемого на геофизическом кабеле, от пакера после его установки в скважине.
Итак, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, предназначено для посадки, спускаемых на кабеле, пакеров, герметично разобщающих отдельные интервалы скважины при проведении различных технологических операций;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимых пунктах формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления;
- средство, воплощающее заявленную полезную модель при осуществлении, способно обеспечить гарантированное разъединение посадочного инструмента, спускаемого на геофизическом кабеле, от пакера после его установки в скважине;
- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле полезной модели, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.
Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».