УСТЬЕВОЙ ПАКЕР Российский патент 1998 года по МПК E21B33/03 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к строительству нефтяных и газовых скважин.

Известен устьевой пакер [1], содержащий ствол с установленным на нем башмаком, уплотнительным элементом, плашками, конусами, упорным кольцом и поворотной гайкой.

Его недостатком является опасность заклинивания ствола пакера резиновым уплотнительным элементом при его сжатии, а также плашками при его извлечении из кондуктора, т. к. плашки имеют возможность свободно перемещаться вдоль ствола.

Известен также устьевой пакер [2], содержащий ствол с нижним упором под уплотнительный элемент, размещенный на втулке с верхним упором, установленный с зазором относительно ствола и замковое устройство.

Недостатком указанного пакера является сложность конструкции из-за наличия таких узлов и деталей, как заякоривающий узел, конус, пружина, разрезной патрубок, башмак и т.д.

Кроме того, действие осевых и горизонтальных нагрузок от распирающего усилия плашек якоря, которые в ряде случаев могут оказаться выше прочностных характеристик обсадных труб приводит к нарушению целостности последних, что ограничивает применение устройства.

Целью изобретения является упрощение конструкций пакера и предохранение стенок колонны от действия высоких нагрузок.

Поставленная цель достигается описываемым устьевым пакером, содержащим ствол с нижним упором под уплотнительный элемент, размещенный на втулке с верхним упором, установленным с зазором относительно ствола.

Новым является то, что верхний упор выполнен с хвостовиком, имеющим кулачки с возможностью соединения и отсоединения с колонным фланцем, верхний конец хвостовика загерметизирован относительно ствола и снабжен рукояткой для его кругового поворота, причем в нижнем упоре выполнен радиальный канал, сообщающий зазор между стволом и упорами с затрубным пространством, а хвостовик над кулачками выполнен с радиальным каналом и снабжен подводящим патрубком.

Указанные отличительные признаки пакера, по нашему мнению, соответствуют критерию "существенные отличия изобретения, поскольку они не являются идентичными и эквивалентными в сравнении со сходными признаками известных устройств и позволяют получить новый положительный эффект, не свойственный известным устройствам того же назначения.

Так, выполнение пакера такой конструкции позволяет значительно упростить, исключить заякоривающий узел и ряд деталей, включая и замковое устройство. В результате появляется возможность объединить втулку, на которой установлен уплотнительный элемент, с его верхним упором и хвостовиком и выполнить их за одно целое, что повышает его работоспособность и надежность в работе, конструкция упрощается до минимума.

Кроме того, у заявленного пакера расширены функциональные возможности. Он позволяет при необходимости осуществить прямую или обратную промывку скважины, что очень важно при ремонтных работах в скважине.

На фиг. 1 изображен предлагаемый устьевой пакер, соединенный с колонным фланцем скважины, в частичном продольном разрезе; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Устьевой пакер содержит ствол 1 (фиг.1) с нижним упором 2 для уплотнительного элемента 3. Последний размещен на втулке 4 с верхним упором 5. Нижний упор 2, втулка 4 и верхний упор 5 установлены относительно ствола с зазором 6. Верхний упор 5 выполнен с хвостовиком 7, имеющим кулачки 8 и снабжен рукояткой 9 для кругового его поворота. Втулка 4, верхний упор 5 с хвостовиком 7 выполнены за одно целое, т.е. представляют одну деталь. Кулачки 8 предназначены для соединения и отсоединения хвостовика 7 с колонным фланцем 10 скважины типа байонетного соединения. Для этого на колонном фланце выполнены продольные пазы 11 (фиг.2) и радиальные проточки 12 с органическими упорами 13 в осевом направлении с возможностью взаимодействия с кулачками 8 хвостовика. Верхняя часть ствола оканчивается муфтой 14, а нижняя - соединительной резьбой 15. С целью возможности осуществления прямой или обратной промывки скважины верхний конец хвостовика загерметизирован относительно ствола уплотнительными кольцами 16 и выполнен радиальный канал 17, снабженный подводящим патрубком 18 с краном 19, в нижнем упоре выполнен радиальный канал 20, сообщающий зазор 6 с затрубным пространством 21.

Устьевой пакер работает следующим образом.

Талевой системой (талевая система на фиг. 1 не изображена) его опускают в кондуктор 22 и устанавливают муфтой 14 на элеваторе (элеватор также на фиг. 2 не изображен). Затем поворотом рукоятки 9 хвостовика верхнего упора 5 добиваются совпадения кулачков 8 с продольными пазами 11. Далее подачей пакера вниз до упора кулачков 8 о радиальную проточку 12 и поворотом хвостовика 7 рукояткой обеспечивают фиксирование кулачков. После этого талевой системой создают натяжку, при которой ствол 1 перемещается вверх до контакта уступа нижнего упора 2 с втулкой 4. Происходит сжатие уплотнительного элемента 3 и перекрытие кольцевого пространства 21 между пакером и кондуктором 22. При необходимости освобождения талевой системы под ушки элеватора подкладываются бруски. При таком положении пакера скважина готова к исследованию путем нагнетания в нее жидкости под избыточным давлением насосами через квадратную штангу или через головку цементировочными агрегатами, закрыв кран 19. Осуществляют прямую или обратную промывку ствола скважины, предварительно открыв кран 19 или другие технологические операции.

Чтобы извлечь пакер из скважины, после окончания работ производят натяжку элеватора талевой системой и убирают из- под ушек элеватора бруски. Затем опускают талевую систему при этом ствол 1, перемещаясь вниз, освобождает уплотнительный элемент, который возвращается в исходное положение. Поворотом рукоятки 9 кулачки 8 выводят из зацепления с проточкой 12 колонного фланца 10 и пакер извлекают на поверхность.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в следующем:
- значительно упрощается конструкция пакера; отпадает необходимость в применении таких узлов и деталей, как заякоривающий узел, замковое устройство, конус, башмак, пружина и т.д.;
- исключается опасность нарушения целостности стенки обсадной трубы (кондуктора) от распирающих усилий плашек заякоривающего узла, поскольку в предлагаемом пакере заякоривающий узел отсутствует;
- обеспечивается простота в изготовлении и эксплуатации;
-расширяются функциональные возможности, обеспечивается операция прямой или обратной промывки скважины при необходимости или другие технологические операции.

Использование: в нефтегазодобывающей промышленности, а именно в пакерующих устройствах, применяемых для перекрытия затрубного пространства на устье скважины, например, между кондуктором и стволом пакера. Обеспечивает упрощение конструкции пакера и предохранение стенок обсадной колонны от действия высоких нагрузок. Сущность изобретения: устройство содержит пакер, ствол с нижним упором и втулку. На ней установлен уплотнительный элемент. Он ограничен сверху верхним упором, выполненным с хвостовиком, имеющим кулачки. Верхний конец хвостовика снабжен рукояткой для кругового поворота его относительно ствола. Втулка, упор и хвостовик выполнены за одно целое и установлены с зазором относительно ствола. Кулачки хвостовика имеют возможность соединения и отсоединения с колонным фланцем. В нижнем упоре выполнен радиальный канал. Он сообщает зазор между стволом и упорами с затрубным пространством. Хвостовик над кулачками выполнен с радиальным каналом и снабжен подводящим патрубком. 2 ил.

Устьевой пакер, содержащий ствол с нижним упором под уплотнительный элемент, размещенный на втулке с верхним упором, установленной с зазором относительно ствола, отличающийся тем, что верхний упор выполнен с хвостовиком, имеющим кулачки с возможностью соединения и отсоединения с колонным фланцем, при этом верхний конец хвостовика загерметизирован относительно ствола и снабжен рукояткой для его кругового поворота, причем в нижнем упоре выполнен радиальный канал, сообщающий зазор между стволом и упорами с затрубным пространством, а хвостовик над кулачками выполнен с радиальным каналом и снабжен подводящим патрубком.