ПАКЕР Российский патент 1998 года по МПК E21B33/12 E21B33/06 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к пакеру для герметизации затрубного пространства.

Известен пакер с перекидывающим устройством, включающий толкатель, конус и взаимосвязанные между собой верхний и нижний ряды раздвижных опор (плашек) пакера, причем нижний ряд раздвижных опор пакера находится в зацеплении с толкателем, а верхней связан штифтами с нижним рядом [1]
В этой конструкции перекрывающее устройство удерживается в сложенном состоянии только под действием веса труб ниже пакера, что приведет к преждевременному срабатыванию раздвижных опор при спуске пакера в скважину. Кроме того, использование раздвижных опор (плашек), связанных штифтами и скользящих по направляющим пазам по конусу, усложняет конструкцию пакера и снижает надежность его работы.

Известен пакер, содержащий шток, уплотнительный элемент с конусами, раздвижные опоры (плашки) с хвостовиком, переводники и жестко связанные с ними втулки с внутренними выступами, подпружиненные упоры [2]
Взаимодействующие поверхности раздвижных опор с кожухами и упорами выполнены коническими, причем раздвижные опоры установлены на выступах втулок и имеют пальцы, а выступы втулок торцевые пазы под них.

В предложенной конструкции для зацепления раздвижных опор с выступом втулки в хвостовой части раздвижной опоры предусмотрен радиальный паз. Однако размещение выступа втулки внутри радиального паза раздвижных опор уменьшает возможность более широкого их раскрытия, тем самым уменьшается возможность перекрытия кольцевого пространства с увеличением диаметра скважины. При этом уменьшается полезная площадь проходного штока пакера для прохождения жидкости и приборов. В результате ухудшается технологические возможности конструкции. Кроме того, наличие радиального паза для зацепления с выступом втулки уменьшает прочностные характеристики раздвижных опор.

По вышеуказанным причинам уменьшается надежность работы пакера и поэтому применение предложенного оборудования имеет ограничение.

Цель изобретения повышение надежности работы пакера.

Достигается это тем, что в пакере, содержащем шток, уплотнительный элемент с конусами, подпружиненные упоры, переводчики и жестко связанные в ними втулки с выступами, раздвижные опоры с хвостовиком, размещенные на выступах втулки, выступ втулки выполнен с внутренними пазами, а хвостовик раздвижной опоры с боковыми пазами и боковыми выступами, причем хвостовик раздвижной опоры размещен внутри паза выступа втулки и находится в зацеплении с ним боковыми выступами.

Существенным отличием заявленного решения от известных является то, что выступ втулки выполнен с внутренними, а хвостовик раздвижной опоры с боковыми пазами и боковыми выступами, причем хвостовик раздвижной опоры размещен внутри паза выступа втулки и находится в зацеплении с ним боковыми выступами.

На фиг. 1 изображен пакер в исходном положении; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 внешний вид раздвижной опоры снаружи; на фиг. 4 внешний вид раздвижной опоры с торца.

Пакер содержит шток 1, уплотнительный элемент 2 с конусами 3, подпружиненные с помощью пружин 4 упоры 5, верхний 6 и нижний 7 переводники, на которые навернуты жестко связанные с ними втулки 8 с выступами. Между штоками 1 и втулкой 8 имеются раздвижные опоры 9. Выступ втулки 8 выполнен с внутренними пазами 10, а хвостовик раздвижной опоры 9 с боковыми пазами 11 и боковыми выступами, причем хвостовик раздвижной опоры 9 размещен внутри паза 10 выступа втулки 8 и находится в зацеплении с ним боковыми выступами 12.

Для передачи крутящего момента от штока к нижнему переводнику 7 предусмотрена шпонка 13. Для предотвращения попадания твердых частиц пород в зазоры между раздвижными опорами 9 после их раскрытия они снабжены козырьками 14 и выступом 15.

Выполнение взаимодействующих поверхностей упора 5 и хвостовика раздвижной опоры 9 коническими обеспечивает постоянное прижатие раздвижных опор к штоку 1.

Все перекрывающие узлы пакера выполнены взаимозаменяемыми.

После спуска оборудования в скважину до намеченного интервала на пакер создают сжимающую нагрузку. При этом верхний переводник 6 вместе с верхней втулкой 8 и штоком 1 перемещаются вниз относительно нижнего переводника 7. В процессе деформации уплотнительного элемента 2, при определенном значении осевой нагрузки, пружины 4 сжимаются и раздвижные опоры 9, размещенные над и под уплотнительным элементом 2, под действием конусов 3 расходятся по внутренним пазам 10 выступа втулки 8 в радиальном направлении до диаметра скважины и перекрывают кольцевое пространство между конусом 3 и стенкой скважины. При этом упор 5, размещенный в верхней части пакера, перемещается вверх, а упор 5, размещенный в нижней части, перемещается вниз относительно втулки 8. Размеры козырька 14 и выступа 15 раздвижных опор подобраны с таким расчетом, чтобы при их раскрытии было исключено образование бокового сквозного зазора во внутрь между раздвижными опорами.

Для распакеровки скважины на пакер создают растягивающее усилие. В результате верхний переводник 6 вместе с штоком 1 перемещается вверх относительно нижнего переводника 7, уплотнительный элемент 2 принимает первоначальное положение. Под действием подпружиненного упора 5 раздвижные опоры 9 возвращаются в исходное положение (фиг. 1).

Все узлы перекрытия пакера выполнены взаимозаменяемыми.

В предложенном пакере, при таком конструктивном исполнении, увеличивается диапазон раскрытия раздвижных опор. Поэтому этот пакер может быть использован для перекрытия кольцевого пространства в скважинах с различными внутренними диаметрами. Конструктивно, при технологической необходимости диаметр проходного канала штока предложенного пакера можно выполнить большим, чем у прототипа, не уменьшая при этом прочностные характеристики раздвижных опор.

В зависимости от технологических условий применения узлы перекрытия пакера могут быть установлены по обоим концам уплотнительного элемента (фиг. 1) или только с одного конца уплотнительного элемента.

Экономический эффект от применения предложенного пакера достигается за счет повышения надежности его в работе.

Использование: в нефтегазодобывающей промышленности, конкретно в пакерах. Обеспечивает повышение надежности в работе. Сущность изобретения: в пакере, содержащем шток, уплотнительный элемент с конусами, подпружиненные упоры, переводники и жестко связанные с ними втулки с выступами имеются раздвижные опоры с хвостовиком. Эти опоры размещены на выступах втулки. Выступ втулки выполнен с внутренними пазами, а хвостовик раздвижной опоры - с боковыми пазами и боковыми выступами. Хвостовик раздвижной опоры размещен внутри паза выступа втулки и находится в зацеплении с ним боковыми выступами. 4 ил.

Пакер, содержащий шток, уплотнительный элемент с конусами, подпружиненные упоры, переводники и жестко связанные с ними втулки с выступами, раздвижные опоры с хвостовиком, размещенные на выступах втулки, отличающийся тем, что выступ втулки выполнен с внутренними пазами, а хвостовик раздвижной опоры с боковыми пазами и боковыми выступами, причем хвостовик раздвижной опоры размещен внутри паза выступа втулки и находится в зацеплении с ним боковыми выступами.