ПАКЕР ОПОРНЫЙ 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 радиальным расширением под действием осевого давления.

Известен пакер с упором на забой, содержащий ствол с верхним упором, нижним ограничителем хода и установленным на нем уплотнительным элементом, нижний упор со втулкой, в которые телескопически вставлен ствол с ограничителем хода и опорным на забой патрубком. Ограничитель хода снизу снабжен кольцевым сужением, на котором зафиксирована срезными элементами втулка с наружными кольцевыми выборками в верхней части. Между нижним упором и втулкой во внутренней выборке установлено пружинное кольцо с внутренними кольцевыми проточками, выполненными с возможностью взаимодействия с кольцевыми выборками втулки при перемещении вверх относительно ограничителя хода и фиксации в них от перемещений вниз. (Патент RU №81248 U1. Пакер с упором на забой. МПК: E21B 33/12. - 10.03.2009).

Известен пакер технологический, содержащий ствол, башмак с плашками якоря, разжимной конус, подвижную опору со стопорными пружинными кольцами, уплотнительный элемент. Пакер снабжен хвостовиком с внутренней резьбой, кольцевым карманом и проточкой в осевом канале, связанным со стволом в месте торцевого контакта рядом выступов и впадин. В осевом канале ствола выполнена резьба и установлена цанга с головками, входящими в проточку хвостовика. Внутрь головок цанги введена втулка с посадочным седлом в верхней части и наружной расточкой, установленная с образованием герметичного контакта с хвостовиком и связанная со стволом срезным элементом. На ствол наведена тяга с головкой на верхнем конце и коническим переходником на нижнем, установленным в расточке разжимного конуса и снабженным кольцевой канавкой. Подвижная опора снабжена грундбуксой и удлинителем с выступом и установлена с возможностью образования подвижного герметичного соединения с тягой. Хвостовик снабжен опорной гайкой, установленной между грундбуксой и головкой тяги. На наружной поверхности ствола выполнена кольцевая проточка, снабженная разрезным пружинным кольцом, установленным с возможностью взаимодействия с кольцевой проточкой конического переходника. Кольцевой зазор между тягой и стволом герметизирован уплотнительными кольцами в головке и коническом переходнике. (Патент RU №2473781 C1. Пакер технологический. - МПК: E21B 33/12. - 27.01.2013).

Наиболее близким аналогом является пакер опорно-механический, включающий ствол с упорными наружными буртами и канавками под срезные винты, 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 фиксированным на нем механическим заякоривающим или центрующим устройством, состоящим из взаимосвязанных между собой конуса, плоских плашек и плашкодержателя, установленным ниже или выше уплотнительных манжет. (Патент RU №2365739 C2. Пакер опорно-механический Шарифова (варианты) - МПК: E21B 33/12. - 27.08.2009). Данное изобретение принято за прототип.

Недостатком известных пакеров является низкая надежность разобщения полости скважины из-за нарушения фиксации опорного пакера в стволе многопластовой скважины в процессе эксплуатации.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение возможности поблочного монтажа скважинных установок и надежности фиксации пакера в стволе многопластовой скважины за счет постоянного нажима на заякоривающее устройство.

Техническим результатом является обеспечение возможности поблочного монтажа скважинных установок и надежности фиксации пакера в стволе многопластовой скважины.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном пакере опорном, включающем подвижное соединение ствола с хвостовиком, при этом ствол оснащен уплотнительными манжетами и зафиксированным на нем механическим заякоривающим устройством, расположенным выше уплотнительных манжет и состоящим из взаимодействующих между собой конуса с резьбовыми отверстиями, плоских плашек, сжимаемых браслетной пружиной, и плашкодержателя, срезные штифты, установленные в резьбовых отверстиях конуса, и кольцевую канавку на наружной поверхности ствола под срезные штифты согласно предложенному техническому решению,

уплотнительные манжеты ограничены упорами с тарельчатым торцом, верхний из которых соединен с конусом заякоривающего устройства, а нижний - с хвостовиком, при этом плашкодержатель снабжен кожухом, внутри которого размещена цилиндрическая пружина сжатия с возможностью нажима на плашкодержатель относительно пары полукольцевых сухариков, установленных в кольцевой канавке, выполненной на наружной поверхности ствола, при взаимодействии плоских плашек с конусом заякоривающего устройства, а в верхнем упоре выполнена расточка, в которой перемещается вторая пара полукольцевых сухариков, установленных в кольцевой канавке, выполненной на наружной поверхности ствола, ограничивающих продольное перемещение ствола с плашкодержателем при сжатии уплотнительных манжет после разрушения срезных штифтов, для чего к нижнему концу ствола дополнительно присоединена втулка, подвижно расположенная в хвостовике с возможностью продольного перемещения ствола на величину сжатия уплотнительных манжет в процессе их фиксации и закрепления заякоривающего устройства в скважине;

уплотнительные манжеты разобщены промежуточными шайбами с двухсторонними тарельчатыми торцами под уплотнительные манжеты;

в стенках кожуха и дополнительной втулки, а также снаружи конуса и нижнего упора уплотнительных манжет выполнены гнезда под гаечный ключ.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного пакера опорного, 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».

Заявленное техническое решение может быть реализовано на любом предприятии машиностроения из общеизвестных материалов и принятой технологии и успешно использовано на нефтегазовых скважинах. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

На фиг.1 показан пакер опорный.

Пакер опорный включает подвижное соединение ствола 1 с хвостовиком 2, при этом ствол 1 оснащен уплотнительными манжетами 3, разобщенными промежуточными шайбами 4 с двухсторонними тарельчатыми торцами, и зафиксированным на нем механическим заякоривающим устройством, расположенным выше уплотнительных манжет 3 и состоящим из взаимодействующих между собой конуса 5 с резьбовыми отверстиями 6, плоских плашек 7, сжимаемых браслетной пружиной 8, и плашкодержателя 9, а также срезные штифты 10, установленные в резьбовых отверстиях 6 конуса 5, и кольцевую канавку 11 на наружной поверхности ствола 1 под срезные штифты 10. Уплотнительные манжеты 3 ограничены упорами 12 и 13 с тарельчатым торцом. Верхний упор 12 соединен с конусом 5 заякоривающего устройства, а нижний упор 13 с хвостовиком 2. Плашкодержатель 9 снабжен кожухом 14, внутри которого размещена цилиндрическая пружина сжатия 15 с возможностью нажима на плашкодержатель 9 относительно пары полукольцевых сухариков 16, установленных в кольцевой канавке 17, выполненной на наружной поверхности ствола 1, при взаимодействии плоских плашек 7 с конусом 5 заякоривающего устройства. В верхнем упоре 12 выполнена расточка 18, в которой перемещается вторая пара полукольцевых сухариков 19, установленных в кольцевой канавке 20, выполненной на наружной поверхности ствола 1, ограничивающих продольное перемещение ствола 1 с плашкодержателем 9 при сжатии уплотнительных манжет 3 после разрушения срезных штифтов 10. К нижнему концу ствола 1 дополнительно присоединена втулка 21, подвижно расположенная в хвостовике 2 с возможностью продольного перемещения ствола 1 на величину сжатия уплотнительных манжет 3 в процессе их фиксации и закрепления заякоривающего устройства в скважине. В стенках кожуха 14 и дополнительной втулки 21, а также снаружи конуса 5 и нижнего упора 13 уплотнительных манжет 3 выполнены гнезда 22, 23, 24 и 25 соответственно под гаечный ключ.

Пакер опорный работает следующим образом.

Пакер спускают в скважину с помощью, например, колонны насосно-компрессорных труб до упора хвостовиком 2 в ниже посаженный, например, забойный пакер. После упора хвостовика 2 создается осевая нагрузка на ствол 1, последний под нагрузкой посредством срезных штифтов 10 смещает вниз конус 5 заякоривающего устройства вместе с верхним упором 12, последний сжимает уплотнительные манжеты 3 с промежуточными шайбами 4 относительно неподвижного нижнего упора 13, при этом ствол 1 пакера проскальзывает внутри уплотнительных манжет 3 с промежуточными шайбами 4 и дополнительной втулкой 21 на конце ствола 1 и смещается вниз через полость неподвижного хвостовика 2. С достижением стволом 1 пакера усилия нажима, превышающего усилия среза срезных штифтов 10, последние разрушаются и встречным движением плоских плашек 7 под воздействием усилий нажима стволом 1 пакера, с одной стороны, и конуса 5 под действием реактивной силы сжатых уплотнительных манжет 3 - с другой стороны, плоские плашки 7, сжимаемые браслетной пружиной 8 плашкодержателя 9, начинают взаимодействовать с конусом 5 заякоривающего устройства, при этом вторая пара полукольцевых сухариков 19, установленных в кольцевой канавке 20 ствола 1, смещается в нижнее положение расточки 18, выполненной в верхнем упоре 12. Перемещая вниз ствол 1 с дополнительным усилием, стволом 1 с помощью второй пары полукольцевых сухариков 19 дожимают уплотнительные манжеты 3 до усилия радиального расширения герметичного разобщения полости скважины, превышающего усилие полной герметизации разобщения скважины. Вместе с этим пара полукольцевых сухариков 16, установленных в кольцевой канавке 17 на стволе 1, нажимает на цилиндрическую пружину сжатия 15, последняя давит на плашкодержатель 9 с плоскими плашками 7, которые надвигаются на конус 5 заякоривающего устройства. После этого нагрузка со ствола 1 пакера снимается и под действием реактивных сил сжатых уплотнительных манжет 3 и цилиндрической пружины 15 заякоривающее устройство окончательно фиксируется в скважине, удерживая пакер от осевых перемещений, независимо от внешней нагрузки на пакер.

Предлагаемая конструкция пакера опорно-механического проста и технологична в изготовлении и позволяет использовать его, не нарушая герметичности скважины.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтедобывающей промышленности, и может быть использовано для разобщения полостей скважин пакерами с радиальным расширением под действием осевого давления. Пакер опорный включает подвижно соединенные ствол и хвостовик. Ствол оснащен уплотнительными манжетами и зафиксированным на нем механическим заякоривающим устройством, расположенным выше уплотнительных манжет. Якорь состоит из взаимодействующих между собой конуса с резьбовыми отверстиями, плоских плашек, сжимаемых браслетной пружиной, и плашкодержателя. В резьбовых отверстиях конуса установлены срезные штифты. На наружной поверхности ствола под срезные штифты выполнена кольцевая канавка. Уплотнительные манжеты разобщены промежуточными шайбами с двухсторонними тарельчатыми торцами и ограничены упорами с тарельчатым торцом. Верхний из которых соединен с конусом заякоривающего устройства, а нижний - с хвостовиком. Плашкодержатель снабжен кожухом, внутри которого размещена цилиндрическая пружина сжатия с возможностью нажима на плашкодержатель относительно пары полукольцевых сухариков, установленных в кольцевой канавке, выполненной на наружной поверхности ствола, при взаимодействии плоских плашек с конусом заякоривающего устройства. В верхнем упоре выполнена расточка, в которой перемещается вторая пара полукольцевых сухариков, установленных в кольцевой канавке, выполненной на наружной поверхности ствола, ограничивающих продольное перемещение ствола с плашкодержателем при сжатии уплотнительных манжет после разрушения срезных штифтов. К нижнему концу ствола дополнительно присоединена втулка, подвижно расположенная в хвостовике с возможностью продольного перемещения ствола на величину сжатия уплотнительных манжет в процессе их фиксации и закрепления заякоривающего устройства в скважине. Изобретение обеспечивает повышение надежности фиксации пакера в стволе скважины и возможность поблочного монтажа скважинных установок. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Пакер опорный, включающий подвижное соединение ствола с хвостовиком, при этом ствол оснащен уплотнительными манжетами и зафиксированным на нем механическим заякоривающим устройством, расположенным выше уплотнительных манжет и состоящим из взаимодействующих между собой конуса с резьбовыми отверстиями, плоских плашек, сжимаемых браслетной пружиной, и плашкодержателя, срезные штифты, установленные в резьбовых отверстиях конуса, и кольцевую канавку на наружной поверхности ствола под срезные штифты, отличающийся тем, что уплотнительные манжеты ограничены упорами с тарельчатым торцом, верхний из которых соединен с конусом заякоривающего устройства, а нижний - с хвостовиком, при этом плашкодержатель снабжен кожухом, внутри которого размещена цилиндрическая пружина сжатия с возможностью нажима на плашкодержатель относительно пары полукольцевых сухариков, установленных в кольцевой канавке, выполненной на наружной поверхности ствола, при взаимодействии плоских плашек с конусом заякоривающего устройства, а в верхнем упоре выполнена расточка, в которой перемещается вторая пара полукольцевых сухариков, установленных в кольцевой канавке, выполненной на наружной поверхности ствола, ограничивающих продольное перемещение ствола с плашкодержателем при сжатии уплотнительных манжет после разрушения срезных штифтов, для чего к нижнему концу ствола дополнительно присоединена втулка, подвижно расположенная в хвостовике с возможностью продольного перемещения ствола на величину сжатия уплотнительных манжет в процессе их фиксации и закрепления заякоривающего устройства в скважине.

2. Пакер по п. 1, отличающийся тем, что уплотнительные манжеты разобщены промежуточными шайбами с двухсторонними тарельчатыми торцами под уплотнительные манжеты.

3. Пакер по п. 1, отличающийся тем, что в стенках кожуха и дополнительной втулки, а также снаружи конуса и нижнего упора уплотнительных манжет выполнены гнезда под гаечный ключ.