ПАКЕР Российский патент 2010 года по МПК E21B33/1295 

Изобретение относится к технике и технологии добычи углеводородов и может быть применено для разобщения межтрубного пространства в насосной, фонтанной, газлифтной или нагнетательной скважине с одним или несколькими эксплуатационными объектами - пластами.

Известен пакер механический содержащий ствол, фигурный паз с равномерно расположенными чередующимися продольными короткими и длинными участками, жестко связанную со стволом опору, расположенные под ней нажимной уплотнительный элемент и конус, установленный с возможностью осевого перемещения относительно ствола, расположенную с возможностью осевого перемещения обойму, направляющий штифт, размещенный в фигурном пазу, установленные в обойме, равномерно по ее окружности, шлипсы (плашки), подпружиненные относительно нее в радиальном направлении и выполненные в виде двуплечих рычагов, причем пакер дополнительно содержит кодовую втулку, установленную на стволе ниже конуса с возможностью радиального вращения и осевого перемещения, а фигурный паз выполнен на наружной поверхности кодовой втулки, при этом обойма с помощью направляющих штифтов установлена на кодовой втулке, а шлипсы в нижней части выполнены с направляющими кулачками (центратором) с возможностью трения последних о стенки скважины и исключения радиального проворота обоймы со шлипсами в транспортном положении устройства (см. патент RU №2148700, кл. E21B 33/12, 10.05.2000).

Однако в данной конструкции пакера плашки могут поломаться как при посадке пакера, так и при его срыве, в частности, в наклонных скважинах, в случае накопления грязи или попадания в них постороннего предмета или нарушения их центровки. Плашки пакера, во всех случаях, отделены от конуса, из-за чего нарушается центровка движения плашек при вводе под них конуса, что в свою очередь снижает надежность работы пакера. Кроме того, пакер не имеет кабельного ввода для спуска его выше насоса, а также неприемлем для управления кабельных скважинных устройств (клапанов, регуляторов и пр.) при одновременно-раздельной эксплуатации нескольких пластов одной насосной, нагнетательной, фонтанной или газлифтной скважиной.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пакер, содержащий ствол с расположенными на нем уплотнительным элементом, выполненным в виде пакета манжет, и якорем, включающим плашкодержатель, плашки и конус, и электрический кабель (см. патент RU №2295625, кл. E21B 33/128, 20.03.2007).

Данный пакер имеет кабельный ввод для спуска его выше насоса и управления кабельных скважинных устройств (клапанов, регуляторов и пр.) при одновременно-раздельной эксплуатации нескольких пластов одной насосной, нагнетательной, фонтанной или газлифтной скважиной. Однако выполнение пакера с уплотненным под манжетами продольным глухим каналом для пропуска силового кабеля, что приводит к усложнению конструкции пакера и, как следствие, снижению надежности его работы.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является упрощение конструкции пакера за счет исключения выполнения каких-либо каналов на наружной поверхности ствола пакера под манжетами.

Технический результат заключается в повышении надежности работы пакера.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что пакер содержит ствол с расположенными на нем уплотнительным элементом, выполненным в виде пакета манжет, и гидравлическим якорем, включающим плашкодержатель, плашки и конус, и электрический кабель, гидравлический якорь выполнен с корпусом-поршнем, соединенным со стволом и образующим с охватывающим его плашкодержателем поршневую полость, сообщенную через отверстие в стенке ствола с внутренней полостью ствола, корпус-поршень гидравлического якоря и ствол пакера выше уплотнительного элемента соединены с ниппелями, внутри ствола и корпуса-поршня расположена прилегающая к их внутренней поверхности серповидная трубка, сообщенная с выполненными в ниппелях наклонными отверстиями, через серповидную трубку пропущен электрический кабель, жилы которого входят в наклонные отверстия ниппелей и соединены с размещенными на выходе наклонных отверстий кабельными разъемами, посредством которых жилы кабеля, пропущенного через серповидную трубку, соединены с кабелями удлинителями, при этом ниппель, соединенный со стволом, соединен с колонной труб, посредством которой пакер установлен в скважине с возможностью подачи по колонне труб через ниппели, ствол пакера и корпус-поршень гидравлического якоря добываемой из скважины среды, при этом взаимное расположение наклонных отверстий ниппелей и концов серповидной трубки в одной плоскости обеспечено путем фиксации положения ниппеля относительно, соответственно, ствола пакера и корпуса-поршня гидравлического якоря, посредством гайки-упора, навинченной на ствол пакера, вращение которой относительно ствола пакера ограничено стопорным винтом, а ниппели соединены со стволом посредством накидных гаек, навернутых на резьбу ниппеля до упора ее внутреннего торца в гайки-упоры.

Предпочтительно ниппель корпуса-поршня соединен посредством резьбы с патрубком, соединенным под пакером с колонной труб через выполненный с наконечником эксцентричный переводник, при этом вращение наконечника относительно эксцентричного переводника ограничено завернутыми в переводник винтами, концы которых входят в шлицевые пазы наконечника.

Предпочтительно внутренняя полость серповидной трубки с расположенным в ней электрическим кабелем и наклонные отверстия ниппелей заполнены диэлектрическим герметикой.

Пакер может быть снабжен газоотводной трубкой, а в ниппелях может быть выполнен дополнительный канал с уплотнительными элементами, уплотняющими газоотводную трубку, прилегающую к его внутренней поверхности и параллельную серповидной трубке и предназначенную для отвода подпакерного газа в надпакерную область скважины, при этом дополнительный канал ниппеля, соединенного со стволом пакера и расположенного над уплотнительным элементом, выполнен с резьбовым участком для соединения дополнительного канала с обратным клапаном или газоотводной колонной.

Как показали проведенные исследования, выполнение пакера описанным выше образом позволило упростить конструкцию пакера, который собран из конструктивно простых, легко заменяемых, в случае необходимости, деталей, причем представляется возможность собирать пакер с различным набором манжет практически без переделки пакера. Расположение кабеля внутри ствола предотвращает возможность его повреждения при установке пакера и других технологических операциях в скважине.

На чертеже показан продольный разрез пакера.

Пакер содержит ствол 1 с расположенными на нем уплотнительным элементом 2, выполненным в виде пакета манжет 3, и гидравлическим якорем 4, включающим плашкодержатель 5, плашки 6 и конус 7, и электрический кабель 8. Гидравлический якорь 4 выполнен с корпусом-поршнем 9, соединенным со стволом 1 и образующим с охватывающим его плашкодержателем 5 поршневую полость 10, сообщенную через отверстие 11 в стенке ствола 1 с внутренней полостью 12 ствола 1. Корпус-поршень 9 гидравлического якоря 4 и ствол 1 пакера выше уплотнительного элемента 2 соединены с ниппелями 13 и 14. Внутри ствола 1 и корпуса-поршня 9 расположена прилегающая к их внутренней поверхности серповидная трубка 15, сообщенная с выполненными в ниппелях 13 и 14 наклонными отверстиями, соответственно 16 и 17. Через серповидную трубку 15 пропущен электрический кабель 8, жилы которого входят в наклонные отверстия 16 и 17 ниппелей 13 и 14 и соединены с размещенными на выходе наклонных отверстий 16 и 17 кабельными разъемами 18 и 19, посредством которых жилы электрического кабеля 8, пропущенного через серповидную трубку 15, соединены с кабелями удлинителями 20 и 21, при этом ниппель 13, соединенный со стволом 1, соединен с колонной труб (не показана на чертеже), посредством которой пакер установлен в скважине с возможностью подачи по колонне труб через ниппели 13 и 14, ствол 1 пакера и корпус-поршень 9 гидравлического якоря 4 добываемой из скважины среды. Взаимное расположение наклонных отверстий 16 и 17 ниппелей 13 и 14 и концов серповидной трубки 15 в одной плоскости обеспечено путем фиксации положения каждого ниппеля 13 и 14 относительно, соответственно, ствола 1 пакера и корпуса-поршня 9 гидравлического якоря 4 посредством гайки-упора, соответственно 22 и 23, навинченной, соответственно, на ствол 1 пакера и на корпус-поршень 9, вращение которых относительно ствола 1 пакера корпуса-поршня 9 ограничено стопорным винтом, соответственно 24 и 25, а ниппели 13 и 14 соединены со стволом 1 и корпусом-поршнем 9 посредством накидных гаек 26 и 27, навернутых на резьбу ниппеля, соответственно 13 и 14, до упора ее внутреннего торца в гайки-упоры 22 и 23.

Ниппель 14 корпуса-поршня 9 соединен посредством резьбы с патрубком 28, соединенным под пакером с колонной труб через выполненный с наконечником 29 эксцентричный переводник 30, при этом вращение наконечника 29 относительно эксцентричного переводника 30 ограничено завернутыми в переводник 30 винтами 31, концы которых входят в шлицевые пазы наконечника 29.

Внутренняя полость серповидной трубки 15 с расположенным в ней электрическим кабелем 8 и наклонные отверстия 16 и 17 ниппелей 13 и 14 заполнены диэлектрическим герметиком.

Пакер снабжен газоотводной трубкой 32, а в ниппелях 13 и 14 может быть выполнен дополнительный канал 33 с уплотнительными элементами, уплотняющими газоотводную трубку 32, прилегающую к его внутренней поверхности и параллельную серповидной трубке 15 и предназначенную для отвода подпакерного газа в надпакерную область скважины, при этом дополнительный канал 33 ниппеля 13, соединенного со стволом 1 пакера и расположенного над уплотнительным элементом 2, выполнен с резьбовым участком для соединения дополнительного канала с обратным клапаном или газоотводной колонной (не показаны на чертеже).

Пакер работает следующим образом.

После спуска нижней части колонны насосно-компрессорных труб с расположенным на ней насосом, верхняя муфта насосно-компрессорных труб устанавливается на элеватор.

Наконечник 29 переводника 29 пакера заворачивается в указанную муфту (не показана на чертеже). При этом все винты 31 освобождены, что дает возможность наконечнику 29 свободно вращаться относительно эксцентричного переводника 30. После соединения наконечника 29 с муфтой насосно-компрессорных труб разворачивают пакер так, чтобы ликвидировать возможный его эксцентриситет относительно ствола скважины. Заворачивают винты 31 до входа их концов в шлицевые пазы наконечника 29, ограничивая тем самым возможность вращения эксцентричного переводника 30 и пакера относительно наконечника 29 и насосно-компрессорных труб.

К нижнему и верхнему кабельным разъемам 18 и 19 ниппелей 13 и 14 присоединяются кабели-удлинители 20 и 21, соединяя жилы кабеля 8 с кабелем насоса.

К верхнему ниппелю 13 присоединяется верхняя часть колонны насосно-компрессорных труб, на которой пакер с присоединенной к нему нижней частью колонны насосно-компрессорных труб, подсоединенным кабелем 8 и насосом, спускается, в скважину.

После достижения необходимой глубины установки пакера в колонке насосно-компрессорных труб создается избыточное давление жидкости, которое через отверстие 11 попадает в поршневую полость 10 и действует на плашкодержатель 5. Под действием этого избыточного давления происходит срез винтов и осевое перемещение плашкодержателя 5. Плашки 6, натягиваясь на конус 7, прижимаются к стенке эксплуатационной колонны скважины. Обеспечивается заякоривание пакера и создает упор для уплотнительного элемента 2 пакера.

Колонна насосно-компрессорных труб разгружается на ствол 1 пакера, в результате чего осевое усилие от их массы через упор действует на манжеты 3 и расположенную между ними уплотнительную манжету, сжимая и прижимая ее к стенке эксплуатационной колонны скважины, и обеспечивает ее герметичное разобщение.

Освобождение и извлечение пакера происходит при подъеме колонны насосно-компрессорных труб. При этом снимается осевое усилие (нагрузка с пакера), а уплотнительный элемент 2 освобождается от сжатия за счет сил упругости. При подъеме ствола 1 вытягивают конус 7 из-под плашек 6, освобождая пакер от заякоривания. Пакер извлекается с колонной труб.

Настоящее изобретение может найти применение в нефтегазовой и других отраслях промышленности, где осуществляется добыча жидких сред из скважин.

Изобретение относится к технике и технологии добычи углеводородов и может быть применено для разобщения межтрубного пространства в насосной, фонтанной, газлифтной или нагнетательной скважине с одним или несколькими эксплуатационными объектами - пластами. Пакер содержит ствол с расположенными на нем уплотнительным элементом, выполненным в виде пакета манжет, и гидравлическим якорем, включающим плашкодержатель, плашки и конус, и электрический кабель, при этом гидравлический якорь выполнен с корпусом-поршнем, соединенным со стволом и образующим с охватывающим его плашкодержателем поршневую полость, сообщенную через отверстие в стенке ствола с внутренней полостью ствола, корпус-поршень гидравлического якоря и ствол пакера выше уплотнительного элемента соединены с ниппелями, внутри ствола и корпуса-поршня расположена прилегающая к их внутренней поверхности серповидная трубка, сообщенная с выполненными в ниппелях наклонными отверстиями, через серповидную трубку пропущен электрический кабель, жилы которого входят в наклонные отверстия ниппелей и соединены с размещенными на выходе наклонных отверстий кабельными разъемами, посредством которых жилы кабеля, пропущенного через серповидную трубку, соединены с кабелями удлинителями, при этом ниппель, соединенный со стволом, соединен с колонной труб, посредством которой пакер установлен в скважине с возможностью подачи по колонне труб через ниппели, ствол пакера и корпус-поршень гидравлического якоря добываемой из скважины среды, при этом взаимное расположение наклонных отверстий ниппелей и концов серповидной трубки в одной плоскости обеспечивают путем фиксации положения ниппеля относительно, соответственно, ствола пакера и корпуса-поршня гидравлического якоря посредством гайки-упора, навинченной на ствол пакера, вращение которой относительно ствола пакера ограничено стопорным винтом, а ниппели соединены со стволом посредством накидных гаек, навернутых на резьбу ниппеля до упора ее внутреннего торца в гайки-упоры. В результате достигается повышение надежности работы пакера. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Пакер, содержащий ствол с расположенными на нем уплотнительным элементом, выполненным в виде пакета манжет, и гидравлическим якорем, включающим плашкодержатель, плашки и конус, и электрический кабель, отличающийся тем, что гидравлический якорь выполнен с корпусом-поршнем, соединенным со стволом и образующим с охватывающим его плашкодержателем поршневую полость, сообщенную через отверстие в стенке ствола с внутренней полостью ствола, корпус-поршень гидравлического якоря и ствол пакера выше уплотнительного элемента соединены с ниппелями, внутри ствола и корпуса-поршня расположена прилегающая к их внутренней поверхности серповидная трубка, сообщенная с выполненными в ниппелях наклонными отверстиями, через серповидную трубку пропущен электрический кабель, жилы которого входят в наклонные отверстия ниппелей и соединены с размещенными на выходе наклонных отверстий кабельными разъемами, посредством которых жилы кабеля, пропущенного через серповидную трубку, соединены с кабелями удлинителями, при этом ниппель, соединенный со стволом, соединен с колонной труб, посредством которой пакер установлен в скважине с возможностью подачи по колонне труб через ниппели, ствол пакера и корпус-поршень гидравлического якоря добываемой из скважины среды, при этом взаимное расположение наклонных отверстий ниппелей и концов серповидной трубки в одной плоскости обеспечено путем фиксации положения ниппеля относительно, соответственно, ствола пакера и корпуса-поршня гидравлического якоря, посредством гайки-упора, навинченной на ствол пакера, вращение которой относительно ствола пакера ограничено стопорным винтом, а ниппели соединены со стволом посредством накидных гаек, навернутых на резьбу ниппеля до упора ее внутреннего торца в гайки-упоры.

2. Пакер по п.1, отличающийся тем, что ниппель корпуса-поршня соединен посредством резьбы с патрубком, соединенным под пакером с колонной труб через выполненный с наконечником эксцентричный переводник, при этом вращение наконечника относительно эксцентричного переводника ограничено завернутыми в переводник винтами, концы которых входят в шлицевые пазы наконечника.

3. Пакер по п.1, отличающийся тем, что внутренняя полость серповидной трубки с расположенным в ней электрическим кабелем и наклонные отверстия ниппелей заполнены диэлектрическим герметиком.

4. Пакер по п.1, отличающийся тем, что он снабжен газоотводной трубкой, а в ниппелях выполнен дополнительный канал с уплотнительными элементами, уплотняющими газоотводную трубку, прилегающую к его внутренней поверхности и параллельную серповидной трубке и предназначенную для отвода подпакерного газа в надпакерную область скважины, при этом дополнительный канал ниппеля, соединенного со стволом пакера и расположенного над уплотнительным элементом, выполнен с резьбовым участком для соединения дополнительного канала с обратным клапаном или газоотводной колонной.