ПАКЕР Российский патент 2000 года по МПК E21B33/12 

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

Известен пакер с перекрывающим 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 верхний связан штифтами с нижним рядом (а.с. N 670720, М.Кл2 E 21 B 33/12, Б.И. N 24, 1979).

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 скользящие по направляющим пазам по конусу, усложняет конструкции пакера и снижает надежность его работы.

Известен пакер, содержащий шток, уплотнительный элемент с конусами, раздвижные опоры (плашки), переводники и жестко связанные с ними втулки с внутренними выступами, подпружиненные упоры (а.с. N 1016484, E 21 B 33/12, Б. И. N 17, 1983). 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 этом пакере для предотвращения попадания твердых частиц породы в боковые зазоры между плашками после их раскрытия, плашки в утолщенной части снабжены с одной боковой стороны козырьком, а с другой - выступом.

Предложенный пакер с вышеупомянутыми плашками успешно применяется на практике, когда имеется опасность засорения плашек породой, выпавшей из стенок скважины. Такая конструкция пакера имеет крупногабаритные детали и они предназначены для работы в необсаженных нефтяных и газовых скважинах больших диаметров.

Однако при использовании предложенной конструкции в малогабаритных пакерах, имеющих малые диаметральные размеры, предназначенных для работы в обсаженных нефтяных и газовых скважинах, наличие в плашках боковых козырьков и выступов ухудшает их прочностные характеристики, а в отдельных случаях приводит к их поломке. Кроме того, наличие в плашках боковых козырьков и выступов осложняет технологию их изготовления. При этом увеличивается металлоемкость изготовления плашек пакера.

Поэтому в скважине, обсаженной колонной труб, когда опасность засорения плашек породой исключается, применение предложенной конструкции пакера нецелесообразно.

Цель изобретения - повышение надежности работы пакера.

Указанная цель достигается тем, что в пакере, содержащем шток, уплотнительный элемент с конусами, переводники и жестко связанные с ними втулки с внутренними выступами, подпружиненные упоры с плашками, взаимодействующие коническими поверхностями, плашки в утолщенной части выполнены в виде одинакового с обеих сторон по боковым поверхностям симметрично разрезанного из цилиндрической трубы конуса.

Существенным отличием заявленного решения от известных является то, что плашки выполнены в виде одинакового с обеих сторон по боковым поверхностям симметрично разрезанного из цилиндрической трубы конуса.

На фиг. 1 изображен пакер в исходном положении; на фиг. 2 - разрез по сечению А-А на фиг. 1.

Пакер содержит шток 1, уплотнительный элемент 2 с конусами 3, плашки 4 с пальцами 5, упоры 6, верхний 7 и нижний 8 переводники, на которые навернуты втулки 9 с внутренними выступами. На выступах втулок 9 имеются пазы 10. Упоры 6 с плашками 4 подпружинены с помощью пружины 11 и взаимодействуют друг с другом коническими поверхностями. Плашки 4 в утолщенной части выполнены в виде одинакового с обеих сторон по боковым поверхностям симметрично разрезанного из цилиндрической трубы конуса (фиг. 2).

При использовании пакера без упора на забой вместо муфты 12 к нижнему концу штока 1 наворачивается якорь, а вместо нижнего переводника 8 устанавливается переводник с коническим концом (не показаны).

Все верхние и нижние узлы перекрытия пакера выполнены взаимозаменяемыми.

После спуска оборудования в скважину до намеченного интервала на пакер создают осевую сжимающую нагрузку. При этом верхний переводник 7 вместе с втулкой 9 и штоком 1 перемещаются вниз относительно нижнего переводника 8. В процессе деформации уплотнительного элемента 2 при определенном значении осевой нагрузки, пружины 11 сжимаются, и плашки 4, размещенные над и под уплотнительным элементом 2, передвигаясь по конусам 3, расходятся в радиальном направлении до диаметра обсадной колонны и перекрывают кольцевое пространство между конусом 3 и стенкой обсадной колонны. При этом упор 6, размещенный в верхней части пакера, перемещается вверх относительно верхних плашек 4, а упор 6, размещенный в нижней части, перемещается вниз относительно нижних плашек 4.

В процессе эксплуатации плашки 4, соприкасаясь со стенкой обсадной колонны, воспринимают радиальную сжимающую нагрузку.

Для распакеровки скважины перепад давления с пакера снимают, а затем создают растягивающее усилие. В результате верхний переводник 7 вместе со штоком 1 перемешаются вверх относительно нижнего переводника 8, уплотнительный элемент 2 принимает первоначальное положение. Под действием усилия пружины 11 плашки 4 возвращаются в исходное положение, как показано на фиг. 1.

В предложенном устройстве отсутствие в утолщенной части плашек тонкослойных элементов позволит повысить прочностные характеристики малогабаритных пакеров и использовать его для герметизации в обсаженной колонной труб скважине при больших перепадах давления и осевой сжимающей нагрузки. При этом облегчается технология изготовления и уменьшается металлоемкость изготовления пакера.

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

Использование: в нефтегазодобывающей промышленности, конкретно, в пакерах для герметизации затрубного пространства. Обеспечивает повышение надежности в работе. Сущность изобретения: пакер содержит шток, уплотнительный элемент с конусами и переводники. С переводниками жестко связаны втулки с внутренними выступами, подпружиненные с помощью пружины. Устройство имеет упоры с плашками, взаимодействующие коническими поверхностями. В малогабаритных пакерах с малыми диаметральными размерами и для обсаженных скважин плашки в утолщенной части выполнены с обеих сторон по боковым поверхностям в виде разрезанного из цилиндрической трубы конуса. 2 ил.

Пакер, содержащий шток, уплотнительный элемент с конусами, переводники и жестко связанные с ними втулки с внутренними выступами, подпружиненные упоры с плашками, взаимодействующие коническими поверхностями, отличающийся тем, что в малогабаритных пакерах с малыми диаметральными размерами и для обсаженных скважин плашки в утолщенной части выполнены с обеих сторон по боковым поверхностям в виде разрезанного из цилиндрической трубы конуса.