ПАКЕР Российский патент 2001 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для проведения изоляционных работ при капитальном ремонте скважин, для временного перекрытия ствола скважины.

Известен пакер, содержащий ствол с нижним упором, установленный на последнем уплотнительный элемент, якорный узел, запорный конус с механизмом фиксации, связанный со стволом силовой узел, взаимодействующий с запорным конусом (1).

Недостатком пакера является невозможность создания постоянной нагрузки на штифт предельного момента как при посадке пакера, так и после посадки ввиду того, что внутренний диаметр обсадных труб колеблется в пределах 3% и, следовательно, усилия среза штифта будут иметь различные значения, что может привести к срыву пакера до его расцепления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пакер, содержащий полый ствол с заглушкой и упором, установочный фиксатор, приводной корпус и шток установочного гидроцилиндра, размещенные на стволе конус со шлипсами, уплотнительный элемент и фиксатор положения уплотнительного элемента с удерживающими губками (2).

Недостатком пакера является сложность конструкции, обусловленная наличием сложных деталей, таких как конус, фиксатор положения уплотнительного элемента с удерживающими губками, конические вкладыши, которые требуют высокой точности при изготовлении и значительно усложняют сборку, что возможно выполнить только в специализированных мастерских. Невыполнение жестких требований при изготовлении и сборке снижает надежность работы пакера.

Задачей изобретения является создание пакера, надежного в работе и простой конструкции.

Указанная задача решается описываемым устройством, включающим ствол с заглушкой и упорами, уплотнительный элемент, фиксатор положения уплотнительного элемента, конус со шлипсами, корпус и шток посадочного инструмента, установочный фиксатор и съемный узел с зубчатой насечкой.

Новым является то, что ствол в верхней части выполнен с кольцевой выборкой по наружной поверхности с кольцевым выступом наверху, вертикальными сквозными пазами и радиальными отверстиями, в которой установлена втулка с возможностью продольного перемещения с наружным кольцевым выступом в нижней части и снабжена сферической кольцевой выборкой, обращенной к оси устройства, в которой установлены фиксирующие шарики, взаимодействующие посредством радиальных отверстий в стволе со съемным узлом, а также снабжена вертикальными сквозными пазами в верхней части, причем съемный узел через палец и пазы в стволе взаимодействует со втулкой и соединен со стволом через срезаемый элемент, а фиксатор положения уплотнительного элемента выполнен в виде пружинной шайбы, взаимодействующей с кольцевой насечкой на втулке.

На фиг. 1 изображен предлагаемый пакер в продольном разрезе.

На фиг. 2 - после операции запакеровки.

Пакер состоит (см. фиг. 1) из ствола 1 с заглушкой 2 и упором 3 в нижней части, уплотнительного элемента 4 и верхнего упора 5. Ствол в верхней части выполнен с кольцевой выборкой 6 по наружной поверхности, кольцевым выступом 7, вертикальными сквозными пазами 8 и радиальными отверстиями 9. В кольцевой выборке установлена втулка 10 с возможностью продольного перемещения с наружным кольцевым выступом 11 в нижней части и снабжена вертикальными сквозными пазами 12 и сферической кольцевой выборкой 13, обращенной к оси устройства, в которой установлены фиксирующие шарики 14, взаимодействующие посредством радиальных отверстий 9 в стволе 1 со съемным узлом 15, представляющим собой цилиндрический стержень с зубчатой насечкой в верхней части. Съемный узел 15 с помощью пальца 16 через пазы 8 и 12 взаимодействует с втулкой 10 и соединен со стволом 1 срезаемым элементом 17. На втулке 10 снаружи находится конус 18, в пазах 19 которого через соединение "ласточкин хвост" установлены шлипсы 20, нижним концом опирающиеся на упор 5. От несанкционированного перемещения относительно втулки 10 конус 18 удерживается пружинной шайбой 21, под которую на наружной поверхности втулки 10 имеются кольцевые насечки 22. На конус 18 сверху опирается корпус 23 посадочного инструмента, а ствол 1 пакера присоединен к штоку 24 посадочного инструмента с помощью срезаемого элемента 25 (установочный фиксатор).

Работает устройство следующим образом.

Пакер в транспортном положении (см. фиг. 1) опускают в требуемый интервал скважины, после чего приводят в действие посадочный инструмент. При этом корпус 23 посадочного инструмента оказывает давление на конус 18, а шток 24 тянет вверх ствол 1 пакера вместе с втулкой 10. Конус 18, перемещаясь вниз вдоль втулки 10, раздвигает шлипсы 20 до соприкосновения со стенками скважины, а ствол 1, перемещаясь вверх, сжимает уплотнительный элемент 4 и перекрывает внутреннее пространство скважины. Конечное положение конуса 18 относительно втулки 10 фиксируется пружинной шайбой 21. По достижении расчетной нагрузки посадки пакера срезной элемент 25 разрушается, освобождая тем самым посадочный инструмент, который после этого извлекается из скважины, а пакер остается в изолируемом интервале скважины (см. фиг. 2).

Для снятия пакера в скважину спускают ловильный инструмент (на фиг. не показан) и соединяют его со съемным узлом 15. После чего ловильный инструмент вместе со съемным узлом поднимают вверх, при этом срезной элемент 17 разрушается, съемный узел 15 освобождается и перемещается относительно ствола 1 вверх до упора пальца 16 в верхнюю кромку паза 12 втулки 10, открывая тем самым радиальные отверстия 9 ствола 1 и освобождая фиксирующие шарики 14, которые из-за несоосного размещения относительно внутренней плоскости втулки 10 и наружной плоскости ствола 1 выпадают во внутрь ствола и перестают фиксировать втулку 10 относительно ствола 1. При дальнейшем поднятии съемного узла 15 с ним начинает перемещаться и втулка 10, которая своим кольцевым выступом 11 упирается в конус 18 и увлекает его вверх, выводя тем самым из зацепления с обсадной колонной шлипсы 20, которые после полного освобождения будут перемещаться вверх вместе с втулкой 10 до упора пальца 16 в верхнюю кромку паза 8 ствола 1. При этом под действием упругих сил уплотнительный элемент 4 возвращается в свое первоначальное состояние. Затем пакер полностью извлекается из скважины.

Технико-экономические преимущества предлагаемого пакера складываются из того, что он состоит из узлов и деталей простой конструкции, не требующих при изготовлении высокой точности, сборка его также не вызывает трудностей. Все эти факторы способствуют повышению его надежности и снижают материальные затраты по его изготовлению и эксплуатации.

Использованная информация
1. Аналог: Патент России N 2.092.675, МКИ 6 E 21 B 33/128, 1997.

2. Прототип: Патент России N 2.137.901, МКИ 6 E 21 B 33/12, 1999.

Использование: в нефтедобывающей промышленности для проведения изоляционных работ при капитальном ремонте скважин, для временного перекрытия ствола скважины. Обеспечивает упрощение конструкции и повышение надежности в работе. Сущность изобретения: устройство содержит ствол с заглушкой и упорами, уплотнительный элемент, фиксатор положения уплотнительного элемента, конус со шлипсами, корпус и шток посадочного инструмента, установочный фиксатор и съемный узел с зубчатой насечкой. Ствол выполнен с кольцевой выборкой по наружной поверхности, сквозными пазами и радиальными отверстиями, в которой установлена втулка со сферической кольцевой выборкой, с фиксирующими шариками, взаимодействующими со съемным узлом. Втулка снабжена сквозными пазами, а съемный узел взаимодействует с втулкой и соединен со стволом через срезаемый элемент. Фиксатор положения уплотнительного элемента выполнен в виде пружинной шайбы, взаимодействующей с кольцевой насечкой на втулке. Эта насечка выполнена под пружинную шайбу. 2 ил.

Пакер, включающий ствол с заглушкой и упорами, уплотнительный элемент, фиксатор положения уплотнительного элемента, конус со шлипсами, корпус и шток посадочного инструмента, установочный фиксатор и съемный узел с зубчатой насечкой, отличающийся тем, что ствол в верхней части выполнен с кольцевой выборкой по наружной поверхности с кольцевым выступом наверху, вертикальными сквозными пазами и радиальными отверстиями, в которой установлена втулка с возможностью продольного перемещения с наружным кольцевым выступом в нижней части и снабжена сферической кольцевой выборкой, обращенной к оси устройства, в которой установлены фиксирующие шарики, взаимодействующие через посредство радиальных отверстий в стволе со съемным узлом, а также снабжена вертикальными сквозными пазами в верхней части, причем съемный узел через палец и пазы в стволе взаимодействует со втулкой и соединен со стволом через срезаемый элемент, а фиксатор положения уплотнительного элемента выполнен в виде пружинной шайбы, взаимодействующей с кольцевой насечкой на втулке, выполненной под пружинную шайбу.