ПАКЕР ДЛЯ СТРУЙНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 1998 года по МПК F04F5/44 E21B33/128 

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к устройствам, используемым при проведении технологических операций по изоляции зон поглощения в процессе проводки в искривленных, вертикальных и глубоких скважинах.

Известен пакер, содержащий ствол с опорой и нажимным уплотнительным элементом в виде манжет, конус и обойму с выступом. В обойме установлены шлипсы с пружинами. Для управления положением шлипсов выполнен фигурный паз на теле ствола, содержащий короткий и длинный участки, при этом длинный участок выполнен с заходом под конус. Для того, чтобы вывести пакер из транспортного положения в рабочее, необходим поворот колонны спускаемых труб (см. "Справочник мастера по капитальному ремонту скважин". - М.: Недра, 1985, с. 104 -105).

Однако работа с данным пакером малоэффективна в искривленных, горизонтальных и глубоких скважинах, так как поворот колонны спускаемых труб в данных условиях практически неосуществим.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пакер для струйной установки, содержащий центральный ствол, жестко связанную со стволом опору и расположенные под ней нажимной уплотнительный элемент и конус, а на стволе с возможностью осевого перемещения размещена обойма с установленными в верхней части обоймы равномерно по окружности шлипсами, подпружиненными относительно обоймы в радиальном направлении (см. патент США, 2291911, кл. 417-172, 1942).

Однако при работе с данным пакером при переходе из транспортного положения в рабочее затруднено перемещение обоймы, что снижало надежность установки пакера.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение надежности работы, путем обеспечения бесперебойного перехода пакера из транспортного положения в рабочее без проворота обоймы при одновременном повышении качества установки пакера и обеспечении проходимости приборов для проведения геофизических исследований.

Указанная выше задача решается за счет того, что пакер, содержащий центральный ствол, жестко связанную со стволом опору и расположенные под ней нажимной уплотнительный элемент и конус, а на стволе с возможностью осевого перемещения размещена обойма с установленными в верхней части обоймы равномерно по окружности шлипсами, подпружиненными относительно обоймы в радиальном направлении, при этом пакер снабжен размещенной в нижней части обоймы поворотной втулкой, установленной с возможностью поворота вокруг ствола, на наружной поверхности ствола выполнен кольцевой фигурный паз, ограниченный с нижней стороны остроконечными нижними наклонными фасками и с верхней стороны - равномерно расположенными по окружности попеременно чередующимися короткими и длинными продольными участками паза, сопряженными между собой посредством верхних наклонных фасок, а со стороны внутренней поверхности поворотной втулки выполнен, по крайней мере, один выступ, размещенный в фигурном пазу ствола.

Описываемая конструкция пакера позволяет обеспечить переход шлипсов из транспортного положения в рабочее без проворота обоймы. Попеременное чередующееся выполнение коротких и длинных участков пазов позволяет обеспечить качественный контакт шлипсов с конусом, что повышает надежность качественной установки пакера.

На фиг. 1 представлен продольный разрез описываемого пакера, на фиг. 2 представлена развертка - циклограмма перемещения элементов конструкции при работе пакера и переводе его из транспортного положения в рабочее.

Пакер содержит ствол 1 с опорой 2 и нажимным уплотнительным элементом в виде манжет 3, 4. На стволе 1 подвижно установлен конус 5, ниже которого с возможностью осевого перемещения установлена обойма 6. В верхней части тела обоймы 6 в гнездах установлены шлипсы 7, поджимаемые в радиальном направлении пружинами 8, а в нижней части расположена поворотная втулка 9 с выступом 10. Для управления положением шлипсов 7 выполнен кольцевой фигурный паз 13 на наружной поверхности ствола 1. Кольцевой фигурный паз 13 органичен с нижней стороны остроконечными нижними наклонными фасками 15, 17 и с верхней стороны - равномерно расположенными по окружности попеременно чередующимися короткими (12) и длинными (11) продольными участками паза 13, сопряженными между собой посредством верхних наклонных фасок 14, 16. Длинные участки 11 выполнены с заходом на некоторое расстояние под конус 5. Наклонные фаски 14, 15, 16, 17 выполнены для обеспечения перехода выступа 10 из коротких участков 12 в длинные 11 и обратно.

Перед установкой пакера выступ 10 находится в крайнем нижнем положении (точка 1' по фиг. 2). При этом шлипсы 7 разжаты пружинами 8 и находятся в контакте с эксплуатационной колонной скважины.

При спуске пакера в скважину происходит некоторое обжатие шлипсов 7 и сжатие пружин 8, при этом за счет трения о стенки эксплуатационной колонны шлипсы 7 увлекают обойму 6 и поворотную втулку 9 с выступом 10 вверх. При перемещении выступа 10 по верхней наклонно фаске 14 за счет ее наклона к оси ствола 1 происходит поворот втулки 9 и переход выступа 10 в короткий участок 12. Дальнейшее осевое перемещение обоймы 6 приводит к тому, что выступ 10 достигает наивысшей точки 2' (по фиг. 2) короткого участка 12. При этом шлипсы 7 не входят в контакт с конусом 5. То есть, пакер находится в транспортном положении.

При достижении места установки производится остановка спуска и затем производят некоторый подъем. При этом, за счет силы трения шлипсов 7 о стенку эксплуатационной колонны происходит перемещение обоймы 6 вниз относительно ствола 1. Выступ 10 скользит в это время по короткому участку 12 и далее по нижней наклонной фаске 15, достигая своего крайнего нижнего положения (точка 3' по фиг. 2) и поворачивая втулку 9.

Затем производят перемещение ствола 1 вниз. За счет трения шлипсов 7 о стенку эксплуатационной колонны обойма 6 вновь перемещается вверх относительно ствола 1, выступ 10 скользит по верхней наклонной фаске 16, поворачивая втулку 9, и переходит в длинный участок 11, достигая точки 4' (по фиг. 2). При этом шлипсы 7 входят в контакт с конусом 5 и по мере дальнейшего движения обоймы 6 вверх прижимаются к внутренней поверхности стенки эксплуатационной колонны, что обеспечивает установку пакера в рабочее положение.

После проведения всего регламента работ производят распакеровку для подъема из скважины или установки в новом месте пакера. Для этого, установленный на колонне труб ствол 1 перемещают вверх. При этом шлипсы 7 сходят с конуса 5 и прижимаются к стенке эксплуатационной колонны только незначительным усилием пружин 8. В результате обойма 6 и поворотная втулка 9 с выступом 10 перемещаются вниз относительно ствола 1. Выступ 10 скользит по длинному участку 11 и затем по наклонной фаске 17, достигая при этом крайнего нижнего положения соответствующего точке 1' по фиг. 2.

Данный пакер может быть использован при эксплуатации в искривленных, вертикальных, глубоких скважинах, где использование других пакеров практически невозможно, либо требует больших эксплуатационных затрат.

Пакер предназначен для изоляции зон поглощения в скважинах. Пакер снабжен размещенной в нижней части обоймы поворотной втулкой, установленной с возможностью поворота вокруг ствола. На наружной поверхности ствола выполнен кольцевой фигурный паз, ограниченный с нижней стороны остроконечными нижними наклонными фасками, а с верхней стороны равномерно расположенными по окружности попеременно чередующимися короткими и длинными продольными участками паза, сопряженными между собой посредством верхних наклонных фасок. Со стороны внутренней поверхности поворотной втулки выполнен по крайней мере один выступ, размещенный в фигурном пазу ствола. В результате повышается надежность работы пакера. 2 ил.

Пакер для струйной установки, содержащий центральный ствол, жестко связанную со стволом опору и расположенные под ней нажимной уплотнительный элемент и конус, на стволе с возможностью осевого перемещения обойма с установленными в верхней части обоймы равномерно по окружности шлипсами, подпружиненными относительно обоймы в радиальном направлении, отличающийся тем, что он снабжен размещенной в нижней части обоймы поворотной втулки, установленной с возможностью поворота вокруг ствола, на наружной поверхности ствола выполнен кольцевой фигурный паз, ограниченный с нижней стороны остроконечными нижними наклонными фасками, а с верхней стороны равномерно расположенными по окружности попеременно чередующимися короткими и длинными продольными участками паза, сопряженными между собой посредством верхних наклонных фасок, со стороны внутренней поверхности поворотной втулки выполнен по крайней мере один выступ, размещенный в фигурном пазу ствола.