ПАКЕР Российский патент 1997 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для разобщения ствола скважины при проведении в ней различных технологических операций, в том числе связанных с циклическим изменением температуры закачиваемых рабочих агентов. Известен пакер, включающий связанную с колонной труб муфту с патрубком, корпус с кольцевой проточкой, ствол с установленным на нем уплотнительным элементом, поршень со стопором, опорное кольцо со штифтами, установленными в проточке корпуса, взаимодействующие между собой разъемный фиксатор с гильзой, снабженный связанной резьбой с корпусом ходовой гайкой с цапфой, а патрубок выполнен с окном для размещения в нем цапфы (см.патент СССР N 839447, кл. Е 21 В 33/12, 1977).

Однако освобождение уплотнителя от осевой сжимающей нагрузки осуществляется путем длительного вращения колонны труб, что усложняет процесс съема пакера в наклонно-направленных скважинах, особенно при использовании термоизолированных труб, требует использования дополнительных технических средств и труб более высокой группы прочности.

Известен также пакер, содержащий соединенный с колонной труб ствол с установленным на нем подпружиненным элементом, верхний и нижний фиксаторы, гидропривод, установленную на колонне труб упорную втулку и размещенный между ней и верхним фиксатором патрубок, который выполнен из материала с коэффициентом линейного расширения больше, чем у материала колонны труб (см. патент РФ N 1346760, кл. Е 21 В 33/12, 1986 прототип).

Однако данное устройство не обеспечивает надежной работы, снятие и подъем его затруднен, поскольку допускает перемещение уплотнительного элемента относительно места посадки в эксплуатационной колонне в связи с изменением давления, а также длины пакера при циклических изменениях температуры. За счет жесткой посадки неподвижных элементов верхнего и нижнего фиксаторов на стволе пакера при его снятии и подъеме уплотнительный элемент не освобождается от осевого сжатия, оставаясь в рабочем (распакерованном) состоянии, что затрудняет подъем, особенно при наличии разностенности обсадных труб. Использование патрубка из материала с коэффициентом линейного расширения больше, чем у материала колонны труб, существенно увеличивает длину пакера, что затрудняет его использование в наклонно-направленных скважинах.

Целью изобретения является повышение надежности работы пакера, облегчение его снятия и подъема.

Это достигается тем, что пакер, содержащий ствол, на котором установлен посадочный шлипсовый узел и уплотнительный элемент с гидроприводом, имеющим фиксатор положения поршня, снабжен дополнительным посадочным шлипсовым узлом, установленным на стволе, к которому крепится цилиндр гидропривода уплотнительного элемента, а шток поршня этого гидропривода выполнен в виде патрубка, взаимосвязанного с уплотнительным элементом, что позволяет зафиксировать сжатый уплотнительный элемент относительно эксплуатационной колонны, компенсировать изменения длины ствола верхнего посадочного шлипсового узла и соединительного корпуса при циклических изменениях температуры, освободить от осевых сжимающих усилий уплотнительный элемент при снятии пакера и его подъеме.

Пакер (см. чертеж) состоит из верхнего ствола 1, на котором расположен верхний посадочный шлипсовый узел 2, опорная втулка 3 со штифтом 4, верхний упор 5, уплотнительный элемент 6, нижний упор 7, переводник 8, патрубок 9 с фиксатором 10 и поршнем 11, переводник 12 с цилиндром 13, муфта 14 с седлом 15 и штифтом 16. Упоры 5 и 7, а также переводники 8 и 12 свободно перемещаются по стволу 1.

К переводнику 12 с помощью резьбы через соединительный корпус 17 крепится нижний ствол 18, на котором расположены нижний посадочный шлипсовый узел 19, опорная втулка 20 со штифтом 21, гидропривод 22 нижнего посадочного шлипсового узла 19 муфта 23 с седлом 24 и штифтом 25.

Верхний ствол 1 и нижний 18 имеют отверстия соответственно 26 и 27. Посадочные шлипсовые узлы 2 и 18 конструктивно выполнены одинаково.

Пакер работает следующим образом. На колонне насосно-компрессорных труб пакер спускается на необходимую глубину. В трубы бросают шарик, который садится в седло 24. Закачкой жидкости в трубы создают давление во внутренней полости пакера. При этом жидкость через отверстие 27 в нижнем стволе 18 поступает в гидропривод 22, создаваемым усилием которого срезается штифт 21, перемещается втулка 20, и шлипсы нижнего посадочного шлипсового узла 19 приводятся в зацепление с эксплуатационной колонной, осуществляя предварительную его посадку. При расчетном давлении штифт 25 срезается, и седло 24 с шариком падает на забой.

Опуская трубы на пакер создают дополнительную осевую нагрузку, под действием которой происходит окончательная посадка нижнего шлипсового узла 19 в эксплуатационной колонне.

Одновременно под действием осевой нагрузки от труб верхний упор 5 воздействует на уплотнительный элемент 6, который, деформируясь, перекрывает затрубное пространство. Ствол 1 при этом перемещается относительно нижнего упора 7, отверстие 26 входит в патрубок 9.

При расчетном осевом усилии штифт 4 опорной втулки 3 срезается, и шлипсы верхнего посадочного шлипсового узла 2 входят в зацепление с эксплуатационной колонной, осуществляя его посадку.

После сброса в трубы шарика большего диаметра, который садится в седло 16, создают закачкой жидкости давление в стволе 1. Жидкость через отверстие 26 поступает в цилиндр 13 гидропривода уплотнительного элемента и воздействует на поршень 11, который через патрубок 9, переводник 8 и упор 7 передает усилие на уплотнительный элемент 6, дополнительно сжимая его, создает условия для более надежного разобщения ствола скважины. Фиксатор 10 исключает обратный ход поршня 11 при снятии давления.

При определенном давлении штиф 15 срезается, и шарик с седлом 16 падает на забой.

Таким образом, пакер посажен и закреплен в эксплуатационной колонне верхним 2 и нижним 19 шлипсовыми узлами.

Верхний шлипсовый узел 2 предотвращает осевое перемещение уплотнительного элемента 6 относительно эксплуатационной колонны от действия подпакерного давления, а свободная посадка гидропривода уплотнительного элемента на верхнем стволе 1 от температурных изменений осевых размеров ствола 1, соединительного корпуса 17 и нижнего ствола 18 при циклических изменениях температуры закачиваемых рабочих агентов, повышая надежность разобщения ствола скважины.

Срыв и подъем пакера осуществляется созданием осевого усилия на трубы. При этом ствол 1, перемещаясь вверх, становится в первоначальное положение, а муфта 14 упирается в переводник 12. Шлипсы верхнего и нижнего шлипсовых узлов 2 и 19 выходят из зацепления с эксплуатационной колонной. Гидропривод уплотнительного элемента с фиксатором 10 перемещается относительно ствола 1 вниз, освобождая уплотнительный элемент 6 от осевой нагрузки, давая ему возможность деформироваться по диаметру и беспрепятственно проходить в эксплуатационной колонне (даже при разностенности обсадных труб), но создавая поршневания и других осложнений в процессе подъема пакера.

Использование: в нефтегазодобывающей промышленности, а именно в устройствах для разобщения ствола скважины при проведении в ней различных технологических операций, в том числе связанных с циклическим изменением температуры закачиваемых рабочих агентов. Обеспечивает повышение надежности работы пакера, облегчение его снятия и подъема. Сущность изобретения: устройство содержит ствол, на котором установлен посадочный шлипсовый узел и уплотнительный элемент с гидроприводом. Последний имеет фиксатор положения поршня. Устройство имеет также дополнительный посадочный шлипсовый узел, установленный на стволе. Цилиндр гидропривода уплотнительного элемента закреплен на стволе. 1 з.п.ф-лы., 1 ил.

1. Пакер, содержащий ствол, на котором установлен посадочный шлипсовый узел и уплотнительный элемент с гидроприводом, имеющим фиксатор положения поршня, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным посадочным шлипсовым узлом, установленным на стволе, к которому крепится цилиндр гидропривода уплотнительного элемента. 2. Пакер по п.1, отличающийся тем, что шток поршня гидропривода выполнен в виде патрубка, взаимосвязанного с уплотнительным элементом.