ПАКЕР С КАБЕЛЬНЫМ ВВОДОМ Российский патент 2015 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтедобывающей промышленности, и может быть использовано для разобщения полостей скважин пакерами с кабельным вводом для подключения электроприводных насосов.

Известен пакер, содержащий полый ствол и уплотнительный элемент. Пакер снабжен, по меньшей мере, одним сквозным многофункциональным каналом в виде паза, расположенным на внешней поверхности ствола и пересекающим зону расположения уплотнительного элемента. В многофункциональном канале размещен, по меньшей мере, один кабель и/или контрольно-измерительный прибор, и/или один регулирующий прибор, заполненный наполнителем из газопроницаемого и/или герметизирующего материала (Патент RU №56939 U1. Пакер Гарипова. - МПК: Е21В 33/12 - 27.08.2006).

Известен пакер механический, включающий ствол с наружным буртом и фигурным пазом, установленные на стволе центратор в виде корпуса с наружными подпружиненными элементами сопротивления и внутренним стопором, взаимосвязанные между собой плашкодержатель и плашки, конус, манжету, регулировочную гайку и муфту. Ствол выполнен с наружным продольным глухим покрытым или непокрытым каналом для ввода или размещения и уплотнения в нем силового кабеля с наружной защитой и/или покрытием. Стопор выполнен в виде свободного осевого вращающегося шара с возможностью полного или ограниченного кольцевого перемещения в корпусе центратора и фигурном пазе ствола. Конус выполнен с наружными пазами в виде ласточкина хвоста и в них установлены соответствующие плашки с ограниченными осевым и радиальным перемещениями относительно ствола. Плашкодержатель, в свою очередь, выполнен или с пазами в виде ласточкина хвоста и в них соответственно размещены нижние торцы плашек, или же с окнами, в которых изнутри размещены плашки. Для исключения преждевременного срабатывания пакера и перемещения плашек относительно конуса при спуске пакера в скважину плашкодержатель или плашки и конус оснащены фиксаторами (Патент RU №2380518 С1. Пакер механический для скважины с одним или несколькими пластами (варианты) - МПК: Е21В 33/12 - 27.12.2006).

Известен пакер с кабельным вводом, включающий вал, переводники, соединенные с валом, механический якорь с подпружиненными сухарями и управляющими пальцами, размещенными в фигурных пазах, упоры и уплотнительный элемент, установленный между упорами. Пакер содержит два кронштейна, размещенных на концах вала, сопряженных с переводниками и имеющих продольные отверстия и боковые отверстия с уплотнителями, трубу, закрепленную в кронштейнах и установленную эксцентрично относительно вала, расположенного внутри последней, на которой размещен механический якорь, упоры, уплотнительный элемент и выполнены фигурные пазы для управляющих пальцев, и кабельный канал, размещенный между валом и трубой, кабельные вводы которого расположены в продольных отверстиях кронштейнов, снабженных боковыми отверстиями с уплотнителями, при этом эксцентричность вала и трубы определяет поперечное сечение кабельного канала (Патент RU №77634 U1. Пакер с кабельным вводом - МПК: Е21В 33/12 - 27.10.2008).

Известен пакер опорно-механический, включающий ствол, состоящий из двух телескопических взаимосвязанных верхней и нижней частей с возможностью их осевого перемещения между собой, и оснащенный уплотнительными кольцами и манжетами, переходником, регулировочной гайкой и фиксатором. Ствол дополнительно оснащен фиксированным на нем механическим заякоривающим или центрующим устройством, состоящим из взаимосвязанных между собой конуса, плоских плашек и плашкодержателя, установленным ниже или выше уплотнительных манжет, и/или пакер выполнен с кабельным вводом в виде герметизирующей продольной глухой прорези на его стволе внутри уплотнительных манжет (Патент RU №2365739 С2 Пакер опорно-механический Шарифова (варианты) - МПК: Е21В 33/12 - 27.08.2009).

Известен двуствольный пакер с кабельным вводом, содержащий наружный и внутренний стволы, образующие между собой межствольное пространство, уплотнительный элемент, герметизатор, состоящий из прижимного элемента, по меньшей мере, из одного герметизирующего элемента, и, по меньшей мере, одного упорного элемента, соединительный узел, расположенный на наружном стволе с возможностью перемещения, и корпус, расположенный на наружном стволе над или под уплотнительным элементом противоположно соединительному узлу с возможностью перемещения. Корпус выполнен с отверстием, в котором герметично установлен наружный ствол, и выходящими из этого отверстия каналами, в одном из каналов герметично установлен внутренний ствол, а в другом канале герметично закреплен силовой кабель посредство герметизатора. Внутренний ствол герметично установлен в соединительном узле. Герметизирующий элемент представляет собой герметизирующий состав в виде компаунда (Патент RU №130342 U1. Двуствольный пакер с кабельным вводом (варианты) - МПК: Е21В 33/12 - 20.07.2013).

Известен пакер механический для скважины с одним или несколькими пластами, включающий ствол с выполненным на его поверхности фигурным пазом и установленные на нем подвижный центратор с внутренним стопором, механический якорь, состоящий из плашкодержателя, плашек и конуса, манжеты и регулировочную гайку. Стопор в подвижном центраторе выполнен в виде свободного шара, ограниченного либо расположенными над и/или под ним подпружиненными элементами, либо действием магнитного поля. Шар имеет возможность осевого вращения и кольцевого перемещения по фигурному пазу, состоящему из замкнутой или незамкнутой и прямолинейной, соединенных между собой глухих лабиринтных прорезей. На поверхности ствола выполнен продольный глухой канал, в котором размещен и уплотнен под манжетами силовой кабель. Плашки снизу взаимосвязаны с плашкодержателем, а сверху - с конусом. На поверхности ствола имеется фиксирующая канавка для плашкодержателя, на теле которого выполнены два, продольный и радиальный, сквозных канала, соединенных между собой. В радиальном канале размещен фиксатор в виде шара, а в продольном канале установлен подпружиненный стержень переменного диаметра с возможностью перемещения и освобождения шара из фиксирующей канавки ствола при упоре плашкодержателя в подвижный центратор для срабатывания пакера (Патент RU №2295625 С2. Пакер механический для скважины с одним или несколькими пластами - МПК: Е21В 33/128 - 20.03.2007).

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является пакер с кабельным вводом, в котором наружный продольный паз ствола по всей его длине выполнен наподобие ласточкиного хвоста. На участке под уплотнительными манжетами паз выполнен в виде прямоугольного паза, а сверху его установлена и застопорена защитная скоба из твердого или мягкого материала. При этом наружный продольный паз по всей наружной поверхности кабеля на участке ствола под уплотнительными манжетами заполнен герметизатором из эластичного материала. В качестве герметизатора используется сплошная или разрезанная полая резина, фторопласт либо же другие эластичные материалы (Патент RU №2439297 С1. Пакерная кабельная система для эксплуатации одного или одновременно-раздельно нескольких пластов скважины (варианты) - МПК: Е21В 43/14 - 10.01.2012). Данное изобретение принято за прототип.

Недостатком известных пакеров с кабельным вводом является низкая надежность разобщения полости скважины манжетами с радиальным расширением из-за неровности компаунда вдоль кабеля в канале ствола, проседания в канале и/или продольного смещения защитной скобы.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности герметизации пакером с кабельным вводом разобщенной полости скважины.

Техническим результатом является повышение надежности разобщения полости скважины пакером с кабельным вводом.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном пакере с кабельным вводом, содержащем ствол, смонтированные на стволе сжимаемые кольцевые манжеты с возможностью радиального расширения до герметичного разобщения полости скважины и якорь, снаружи ствола под кольцевыми манжетами и якорем выполнен продольный глухой канал для проводки силового кабеля, причем на участке под кольцевыми манжетами кабель размещается в канале герметично посредством компаунда, в котором на уровне наружной поверхности ствола установлена защитная накладка с радиусом наружной цилиндрической поверхности, равным половине диаметра наружной поверхности ствола, согласно предложенному техническому решению, по краям продольного канала под силовой кабель на длине, по меньшей мере, разжатых кольцевых манжет выполнены уступы, фиксирующие положение защитной накладки, последняя выполнена с дугообразным профилем на уровне наружной поверхности ствола с возможностью уплотнения герметизирующего компаунда охватом внутренней цилиндрической поверхностью и ограничена от смещения вдоль ствола полукольцевыми сухариками, которые установлены в кольцевых канавках, выполненных на стволе по обе стороны кольцевых манжет.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного пакера с кабельным вводом, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Предложенный пакер с кабельным вводом используется на нефтяных скважинах, что соответствует критерию «промышленная применимость».

На фиг. 1 представлена конструкция пакера с кабельным вводом; на фиг. 2 - то же, с дугообразным профилем накладки, сечение А-А на фиг. 1.

Пакер с кабельным вводом содержит ствол 1, смонтированные на стволе сжимаемые кольцевые манжеты 2 с возможностью радиального расширения до герметичного разобщения полости скважины и якорь 3. Снаружи ствола 1 под кольцевыми манжетами 2 и якорем 3 выполнен продольный глухой канал 4 для проводки силового кабеля 5, причем под кольцевыми манжетами 2 силовой кабель 5 размещается в канале 4 герметично посредством компаунда 6 (Фиг. 1). В канале 4 с размещенным в нем силовым кабелем 5, герметизированным посредством компаунда 6, на участке под кольцевыми манжетами 2 на уровне наружной поверхности ствола 1 установлена защитная накладка 7 дугообразного профиля с радиусом R кривизны, равным половине диаметра D наружной поверхности ствола 1. По краям канала 4 выполнены уступы 8 на длине, по меньшей мере, разжатых кольцевых манжет 2, фиксирующие положение защитной накладки 7 на уровне наружной поверхности ствола 1 с возможностью уплотнения герметизирующего компаунда охватом внутренней цилиндрической поверхностью. (Фиг. 2). Защитная накладка 7 ограничена от смещения вдоль ствола 1 полукольцевыми сухариками 9 и 10, последние установлены в кольцевых канавках, выполненных на стволе 1 по обе стороны кольцевых манжет 2.

Пакер с кабельным вводом работает следующим образом.

При монтаже пакера силовой кабель 5 для подводки электропитания к электроприводному насосу проводят через продольный глухой канал 4, выполненный на стволе 1 под кольцевыми манжетами 2 и якорем 3. На участке канала 4 под кольцевыми манжетами 2 кабель 5 герметизируют посредством компаунда 6 с защитной накладкой 7 дугообразного профиля, уплотняя охватом внутренней цилиндрической поверхности герметизирующий компаунд 6. Защитную накладку 7 устанавливают в уступах 8 канала 4 на длине, по меньшей мере, разжатых кольцевых манжет 2, которыми фиксируют ее положение на уровне наружной поверхности ствола 1, а вдоль ствола 1 защитную накладку 7 фиксируют полукольцевыми сухариками 9 и 10.

Пакер с пропущенным через него силовым кабелем 5 и электрооборудованием на колонне труб спускают в скважину. В заданном интервале скважины пакер с кабельным вводом монтируют в полости скважины известным способом путем закрепления пакера якорем 3 с герметичным разобщением полости скважины сжатием кольцевых манжет 2. При сжатии кольцевых манжет 2, последние внутренней поверхностью перемещаются относительно наружных поверхностей ствола 1 и защитной накладки 7 с радиальным расширением до герметичного разобщения полости скважины, ограниченной от смещения вдоль ствола 1 полукольцевыми сухариками 9 и 10, установленными в кольцевых канавках на наружной поверхности ствола 1 по обе стороны кольцевых манжет 2. Одновременно кольцевые манжеты 2 при радиальном расширении нажимают на защитную накладку 7, которая охватом внутренней цилиндрической поверхности дополнительно уплотняет герметизирующий компаунд в канале 4 с силовым кабелем 5. После этого устанавливают устьевую арматуру, присоединяют силовой кабель 5 к наземной станции управления (условно не показаны) и запускают скважину в эксплуатацию, при этом герметизация силового кабеля 5 в канале 4 пакера исключает перетек внутрискважинной жидкости.

Предложенная конструкция пакера с кабельным вводом позволяет повысить герметичность разобщения скважин.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтедобывающей промышленности, и может быть использовано для разобщения полостей скважин пакерами с кабельным вводом для подключения электроприводных насосов. Пакер с кабельным вводом содержит ствол, смонтированные на стволе сжимаемые кольцевые манжеты с возможностью радиального расширения до герметичного разобщения полости скважины и якорь. Снаружи ствола под кольцевыми манжетами и якорем выполнен продольный глухой канал для проводки силового кабеля, причем под кольцевыми манжетами кабель размещается в канале герметично посредством компаунда. В продольном канале с размещенным в нем силовым кабелем, на участке под кольцевыми манжетами, герметизированным компаундом, на уровне наружной поверхности ствола установлена защитная накладка дугообразного профиля с радиусом наружной поверхности, равным половине диаметра ствола, с возможностью уплотнения охватом внутренней цилиндрической поверхностью герметизирующего компаунда. По краям продольного канала на длине, по меньшей мере, разжатых кольцевых манжет выполнены уступы, фиксирующие положение защитной накладки на уровне наружной поверхности ствола, и ограниченная от смещения вдоль ствола полукольцевыми сухариками, последние установлены в кольцевых канавках, выполненных на наружной поверхности ствола по обе стороны кольцевых манжет. Изобретение обеспечивает повышение надежности разобщения полости скважины. 2 ил.

Пакер с кабельным вводом, содержащий ствол, смонтированные на стволе сжимаемые кольцевые манжеты с возможностью радиального расширения до герметичного разобщения полости скважины и якорь, снаружи ствола под кольцевыми манжетами и якорем выполнен продольный глухой канал для проводки силового кабеля, причем на участке под кольцевыми манжетами кабель размещается в канале герметично посредством компаунда, в котором на уровне наружной поверхности ствола установлена защитная накладка с радиусом наружной цилиндрической поверхности, равным половине диаметра наружной поверхности ствола, отличающийся тем, что по краям продольного канала под силовой кабель на длине, по меньшей мере, разжатых кольцевых манжет выполнены уступы, фиксирующие положение защитной накладки, последняя выполнена с дугообразным профилем на уровне наружной поверхности ствола с возможностью уплотнения герметизирующего компаунда охватом внутренней цилиндрической поверхностью и ограничена от смещения вдоль ствола полукольцевыми сухариками, которые установлены в кольцевых канавках, выполненных на стволе по обе стороны кольцевых манжет.