ПАКЕР Российский патент 1998 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к техническим средствам для защиты эксплуатационной колонны нагнетательных и поглощающих скважин от высокого давления и воздействия закачиваемой жидкости.

Известен пакер, включающий уплотнительный элемент с кожухом, образующим с корпусом камеру, ствол с радиальными каналами, размещенный в стволе патрубок и клапан с затвором, причем ствол выполнен с выступом и отверстиями, а кожух и патрубок с проточками, в которых установлен фиксатор [1]
К недостаткам известного устройства следует отнести использование подвижной втулки с размещенной на ней цилиндрической манжетой в процессе посадки механического якоря. При высоком рабочем давлении закачки втулка упорным буртиком врезается в цилиндрическую манжету, деформируя и частично разрушая, что затрудняет снятие и подъем пакера.

Кроме того, при наличии шлипсового посадочного устройства для проведения любых технологических операций на забое скважины и в призабойной зоне требуется предварительный подъем пакера из скважины.

Известен также пакер, содержащий полый корпус, размещенный на его верхнем конце якорный узел с плашками и центратором, установленный на корпусе уплотнительный элемент с упором, соединенным с якорным узлом, размещенный на корпусе с возможностью осевого перемещения и взаимодействующий с уплотнительным элементом кожух, установленный на нижнем конце корпуса хвостовик и размещенные во внутреннем канале корпуса подпружиненный относительно хвостовика патрубок и затвор, снабженный размещенным в стенке хвостовика стопором, который выполнен в виде подпружиненного штифта, и патрубок, установленный с возможностью взаимодействия своим нижним торцом в рабочем положении пакера со стопором [2, прототип]
Однако в известном устройстве механизм перекрытия ствола для снятия защитного кожуха с самоуплотняющейся манжеты обладает следующим недостатком. При попадании на затвор до посадки пакера каких-либо твердых механических загрязнений он не будет установлен в окно между подпружиненным патрубком и кожухом, что в процессе закачки жидкости в скважину приводит к перекрытию центрального канала пакера и необходимости его подъема из скважины.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение надежности работы пакера при одновременном упрощении его конструкции и возможность проведения технологических операций на забое и в призабойной зоне пласта без его подъема из скважины.

Технический результат достигается тем, что пакер, содержащий ствол с расположенным на нем уплотнительным элементом в виде цилиндрической и самоустанавливающейся манжет, нижним и верхним упорами, поршень и защитный кожух, снабжен шариковым клапанным узлом, а механический якорь заменен гидравлическим и цилиндрическая манжета уплотнительного элемента посажена непосредственно на ствол.

Признаки, общие для предложенного устройства и прототипа:
пакер имеет ствол, на котором размещены уплотнительный элемент в виде цилиндрической и самоуплотняющейся манжет с верхним и нижним упорами;
самоуплотняющаяся манжета имеет подвижный защитный кожух;
поршень.

Отличительными признаками предложенного устройства от прототипа являются:
пакер снабжен шариковым клапанным узлом;
посадочное устройство выполнено в виде гидравлического якоря;
цилиндрическая манжета уплотнительного элемента посажена непосредственно на ствол.

На чертеже показан общий вид пакера.

Пакер состоит из ствола 1 с размещенным на нем верхним упором 2, цилиндрической манжетой 3, разъединительной шайбой 4, самоуплотняющейся манжетой 5 и нижним упором 6, поршня 7, патрубка 8, защитного кожуха 9, упора 10, клапанного узла 11, переводника 12. К стволу 1 через верхний упор 2 присоединен гидравлический якорь 13 с плашками 14 и пластинчатой пружиной 15. В патрубке 8 имеется отверстие 16.

Пакер работает следующим образом.

На колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) пакер спускается в скважину. Во время спуска пакера самоуплотняющаяся манжета 5 в транспортном положении защищена кожухом 9. При достижении заданного интервала установки пакера в НКТ сбрасывают шарик клапанного узла 11 и закачкой жидкости создают давление. Жидкость под давлением из ствола 1 через отверстие 16 патрубка 8 попадает в полость под поршень 7 и перемещает защитный кожух 9 до упора 10, освобождая самоуплотняющуюся манжету 5, которая перекрывает затрубное пространство скважины.

Плашки 14 под действием давления жидкости выдвигаются до упора в стенку обсадной колонны, фиксируя пакер в месте посадки и предохраняя его от осевых перемещений при изменении режима закачки.

При повышении давления до определенной величины клапанный узел 11 срезается, освобождая проходной канал в подпакерную зону.

Давлением жидкости под пакером создается осевое усилие, которое через самоуплотняющуюся манжету 5 и разъединительную шайбу 4 передается на цилиндрическую манжету 3, дополнительно перекрывающую эксплуатационную колонну.

Такая конструкция пакера повышает надежность его работы, т.к. размещение цилиндрической манжеты 3 непосредственно на стволе 1 исключает вероятность ее повреждения, а срезка шарикового клапанного узла 11 после посадки пакера обеспечивает свободный проход жидкости из НКТ в подпакерную зону.

Кроме того, применение посадочного узла в виде гидравлического якоря 13 при подвеске нескольких НКТ к переводнику 12 дает возможность осуществлять технологические операции по воздействию на призабойную зону с целью восстановления или увеличения приемистости пласта и промывки забоя с допуском НКТ без подъема пакера из скважины, поскольку при снятии давления плашки 14 пружиной 15 возвращаются в первоначальное положение, осевые усилия с манжет 3 и 5 снимаются. Таким образом, предоставляется возможность свободного перемещения пакера по стволу скважины.

При создании давления в НКТ пакер снова принимает рабочее положение.

Использование: в нефтегазодобывающей промышленности, а именно в технических средствах для защиты эксплуатационной колонны нагнетательных и поглощающих скважин от высокого давления и воздействия закачиваемой жидкости. Обеспечивает повышение надежности работы устройства при одновременном упрощении его конструкции и возможность проведения технологических операций на забое и в призабойной зоне пласта без его подъема из скважины. Сущность изобретения: устройство содержит ствол. На нем размещена самоуплотняющаяся манжета. Кроме того, имеется цилиндрическая манжета, нижний и верхний упоры для манжет. Самоуплотняющуюся манжету перекрывает защитный кожух с поршнем. имеется посадочный узел и клапанный узел. Клапанный узел выполнен срезным. Он имеет запорный элемент. Этот элемент выполнен в виде сбрасываемого шарика. Посадочный узел выполнен в виде выдвижных плашек. Они связаны между собой пластинчатой пружиной. При этом они выполнены с возможностью возврата плашек в транспортное положение. Цилиндрическая уплотнительная манжета посажена на ствол. 1 ил.

Пакер, содержащий ствол с размещенной на нем самоуплотняющейся манжетой, цилиндрическую манжету, нижний и верхний упоры для самоуплотняющейся и цилиндрической манжет, защитный кожух с поршнем, перекрывающий самоуплотняющуюся манжету, посадочный узел и клапанный узел, отличающийся тем, что клапанный узел выполнен срезным и имеет запорный элемент в виде сбрасываемого шарика, а посадочный узел выполнен в виде выдвижных плашек, связанных между собой пластинчатой пружиной, и возможностью возврата плашек в транспортное положение, при этом цилиндрическая уплотнительная манжета посажена на ствол.