ПАКЕР ТЕРМОСТОЙКИЙ Российский патент 2004 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно, к скважинным пакерующим устройствам, применяемым при эксплуатации скважин с помощью нагнетания в пласт теплоносителей.

Известен термостойкий пакер, содержащий корпус, установленные на нем посадочную головку, уплотнительную оболочку с кольцевыми выступами на наружной поверхности и с основанием, и кольцевой гидроцилиндр с поршнем, соединенным жестко с основанием уплотнительной оболочки, причем пакер снабжен концентрично установленной относительно уплотнительной оболочки наружной оболочкой из легкоплавкого металла, образующей с уплотнительной оболочкой кольцевую полость, заполненную термитным зарядом с электрозапалом, и микровыключателем, установленным с возможностью взаимодействия с поршнем (см. а.с. СССР №1252477, кл. Е 21 В 33/12, 1986 г.).

Недостатками данного пакера являются его сложность и невысокая надежность при эксплуатации, ввиду неуправляемости процессом пакеровки за счет того, что оболочка выполнена из легкоплавкого материала и подвержена деформации от воздействия термитного заряда.

Известен термостойкий пакер, содержащий полый корпус, установленный на корпусе уплотнительный элемент в виде тонкостенной цилиндрической оболочки из пластичного термостойкого материала с кольцевой полостью, заполненной наполнителем, размещенный подвижно на корпусе, взаимодействующий с верхним концом уплотнительного элемента и соединенный с колонной труб, нажимной элемент в виде кольцевого поршня, конец которого размещен между корпусом и верхним концом уплотнительного элемента по скользящей посадке относительно внутренней его поверхности и корпуса, причем в качестве наполнителя в нем использована резина (см. а.с. СССР №1361303, кл. Е 21 В 33/13, 1987 г.).

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и невысокая надежность из-за возникающих микротрещин при эксплуатации, а также потеря герметичности за счет разных коэффициентов температурных расширений уплотнительного элемента и обсадной колонны.

Известен пакер термостойкий, включающий ствол, герметизирующие элементы с защитными и опорными шайбами, пружины узла предварительной гидравлической посадки, состоящей из двух гидроцилиндров с поршнями, узла фиксации обжатия уплотнительных элементов, включающих стакан и фиксатор, втулку, амортизатор и кольцо прижимное, причем, герметизирующие элементы состоят из асбографитовых уплотнительных элементов с насыпным сердечником (см. “Оборудование скважинное термостойкое ОС-140 Т”, 1967 г., прототип).

Недостатками устройства являются сложность конструкции и невысокая надежность пакера при эксплуатации за счет невозможности обеспечения герметичности между обсадной колонной и внутренним оборудованием, частого выхода из строя кольцевых изгибающих пружин, необходимости приложения большого усилия для обжатия уплотнительного элемента.

Настоящим изобретением решается задача упрощения конструкции и повышения надежности за счет использования упругости материала манжет и возможности поддержания герметичности уплотнения.

Техническая задача решается тем, что в пакере термостойком, включающем ствол, на котором размещены герметизирующий элемент, пружина компенсации, узел предварительной посадки и узел фиксации, герметизирующий элемент выполнен из углеграфитовых манжет с проставочными втулками, охваченных с обеих сторон экструзивными шайбами, а пружина компенсации выполнена в виде тарельчатых пружин, причем узел предварительной посадки представляет собой гидроцилиндр с поршнем и узлом фиксации, что соответствует критерию изобретения “новизна”.

Сравнение заявляемого пакера термостойкого с известными показывает, что предлагаемое устройство обеспечивает надежную герметизацию межтрубного пространства за счет применения в герметизирующем узле углеграфитовых манжет ромбического сечения, которые создают эффект изгибающе-сжимающих напряжений, обеспечивая дополнительное обжатие, причем, после окончания процесса герметизации, фиксатор удерживает блок тарельчатых пружин в сжатом состоянии, поддерживая герметичность межтрубного пространства за счет постоянного поджатия уплотнительного элемента, это создает двукратный запас надежности пакера, причем наличие эластичных манжет позволяет использовать один гидроцилиндр и один поршень, что значительно упрощает конструкцию; проставочная втулка обеспечивает диаметральную установку манжет, что способствует сохранению герметичности межтрубного пространства и защищает уплотнительный элемент от воздействия гидравлического давления сверху и снизу; экструзивная шайба обеспечивает защиту уплотнительного элемента в процессе доставки пакера к месту установки и от воздействия внешних давлений, что соответствует критерию изобретения “изобретательский уровень”.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 - схема динамики деформации герметизирующего элемента.

Устройство состоит из ствола 1 с боковым отверстием А.

На стволе 1 термостойкого пакера установлен термостойкий герметизирующий элемент, состоящий из углеграфитовых манжет 2 ромбического сечения, охваченных с обеих сторон экструзивными шайбами 3, и промежуточной втулки 4.

На стволе 1 над уплотнительным элементом установлен блок тарельчатых пружин 5, над которыми через проставочную втулку 6 установлен поршень 7, размещенный в гидроцилиндре 8. В выточке проставочной втулки 6 расположен фиксатор 9.

Устройство работает следующим образом.

Жидкость (техническая вода) закачивается в ствол 1 термостойкого пакера через боковое отверстие А. В стволе 1 создается гидравлическое давление, под воздействием которого поршень 7 перемещается в гидроцилиндре 8, передвигая при этом проставочную втулку 6 и фиксатор 9. Проставочная втулка 6 воздействует на блок тарельчатых пружин 6, который деформируется и передает усилия сжатия на углеграфитовые манжеты 2. Происходит деформация углеграфитовых манжет 2 ромбического сечения, которые за счет эффекта изгибающе-сжимающих напряжений герметизируют кольцевое межтрубное пространство обсадной колонны скважины.

После окончания процесса герметизации, фиксатор 9 удерживает блок тарельчатых пружин 5 в сжатом состоянии.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно, к скважинным пакерующим устройствам, применяемым при эксплуатации скважин с помощью нагнетания в пласт теплоносителей. Технический результат - упрощение конструкции и повышение надежности за счет использования упругости материала манжет и возможности поддержания герметичности уплотнения. Пакер включает ствол, на котором размещены герметизирующий элемент, пружина компенсации, узел предварительной посадки и узел фиксации. Герметизирующий элемент выполнен из углеграфитовых манжет с проставочной втулкой, охваченных с обеих сторон экструзивными шайбами. Пружина компенсации выполнена в виде тарельчатых пружин. Узел предварительной посадки представляет собой гидроцилиндр с поршнем и узлом фиксации. 2 ил.

Пакер термостойкий, включающий ствол, на котором размещены герметизирующий элемент, пружина компенсации, узел предварительной посадки и узел фиксации, отличающийся тем, что герметизирующий элемент выполнен из углеграфитовых манжет с проставочной втулкой, охваченных с обеих сторон экструзивными шайбами, а пружина компенсации выполнена в виде тарельчатых пружин, причем узел предварительной посадки представляет собой гидроцилиндр с поршнем и узлом фиксации.