Пакер гидромеханический Российский патент 2021 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к пакерам для герметичного разобщения интервалов ствола в необсаженной скважине для проведения различных технологических операций: пробной эксплуатации пластов, определения зоны неконтролируемого ухода жидкости путем закачки технологической жидкости, закачки других типов жидкости, ликвидации зоны поглощения, а также закачки цемента для установки временного цементного моста.

Известен пакер гидромеханический ПМГ-195-01, предназначенный для установки в необсаженных скважинах нефтяных и газовых месторождений при исследовании и изоляции зон поглощения производства ОАО «Торговый дом «Воткинский завод». Пакер состоит из трех основных узлов: якорного, уплотнительного и штуцерного (http://oil.topol.ru/production/paker/paker-gidromekhanicheskiy-pmg-195-01/).

Известен гидромеханический пакер ПМС-ГМ для герметичного разобщения кольцевого пространства в необсаженном стволе скважины производства ООО «Югсон-Сервис» (http://www.yugson.ru/catalog/pakery/paker_gidromehanicheskiy_pms_gm/).

Известен пакер гидромеханический, включающий ствол, выполненный в виде двух труб, уплотнительные элементы с нажимным устройством, верхний якорь с гидравлическим приводом, нижний якорь с механическим приводом, соединенные друг с другом посредством байонетного соединения. Нижний механический якорь содержит подпружиненные фрикционные планки (патент РФ №2370628, опубликован 20.10.2009).

Недостатком известных пакеров является то, что они устанавливаются в скважине созданием избыточного давления в трубах. Данный принцип установки пакера неосуществим при некоторых технологических операциях, например, при испытании пластов. Также недостатком является попадание цементного раствора на подвижные части якоря при проведении установки цементного моста вследствие размещения якорного узла ниже уплотнительного элемента, что может привести к невозможности снятия пакера с места установки.

Технической задачей является создание надежного пакера, устанавливаемого гидромеханическим способом без необходимости создания избыточного давления в трубах, предотвращение преждевременного срабатывания пакера, а также предотвращение прихвата пакера при установке цементного моста.

Поставленная задача решается пакером гидромеханическим, содержащим ствол, корпус, уплотнительный элемент, якорный узел, состоящий из конуса, плашек и подпружиненных планок, при этом, согласно изобретению, содержит шток, надетый на ствол с образованием кольцевого канала, якорный узел установлен на штоке и содержит в нижней части цангу с внутренней упорной резьбой, входящей в зацепление с ответной упорной резьбой на наружной поверхности штока, уплотнительный элемент установлен ниже якорного узла, при этом над якорным узлом имеется верхняя камера с жидкостью, выполненная с возможностью сообщения через кольцевой канал с нижней камерой, расположенной над опорой уплотнительного элемента.

На фиг. 1 приведена схема пакера гидромеханического в транспортном положении, на фиг. 2 – в рабочем положении.

Пакер гидромеханический содержит ствол 1, корпус 2, шток 3, надетый на ствол 1 с образованием кольцевого канала 4, якорный узел, установленный на штоке 3 и состоящий из конуса 5, выполненного за одно целое с корпусом 2 на представленной схеме, плашек 6 и подпружиненных планок 7. Верхний шток 8 связан с корпусом 2 при помощи шпоночного или шлицевого соединения (на фиг. не показано). В нижней части якорного узла размещена цанга 9 с внутренней упорной резьбой, входящей в зацепление с ответной упорной резьбой на наружной поверхности штока 3. В нижней части пакера между опорой 10 и воронкой 11 установлен уплотнительный элемент 12. Под верхним штоком 8 между верхней частью 13 ствола 1 и корпусом 2 имеется верхняя камера 14 с жидкостью, выполненная с возможностью сообщения через канал 15, кольцевой канал 4 и отверстия 16 в нижнем корпусе 17 с нижней камерой 18, расположенной над опорой 10 уплотнительного элемента 12.

Пакер гидромеханический работает следующим образом.

Пакер спускают в скважину на колонне труб на требуемую глубину. Наличие цанги 9, связанной со штоком 3 при помощи упорной резьбы, предотвращает преждевременное срабатывание пакера при спуске в скважину. После спуска пакера в необходимый интервал скважины производят посадку пакера путем вращения колонны труб. Крутящий момент от верхнего штока 8 через шпоночное или шлицевое соединение (на фиг. не показано) передается корпусу 2 и далее на ствол 1 и шток 3. Цанга 9 при этом не проворачивается относительно ствола скважины за счет подпружиненных планок 7,опирающихся на стенки скважины под усилием пружин сжатия. В результате проворота колонны труб упорная резьба штока 3 выходит из зацепления с цангой 9. Затем осевой сжимающей нагрузкой осуществляют установку якорного узла. При этом за счет силы трения между подпружиненными планками 7 и стенкой скважины, происходит перемещение ствола 1, штока 3 с корпусом 2 и конусом 5 относительно плашек 6 с планками 7 (фиг. 2). Конус 5 перемещает плашки 6 в радиальном направлении до соприкосновения со стенкой скважины. Дальнейшая осевая сжимающая нагрузка передает усилие на сжатие верхней камеры 14 с жидкостью: верхний шток 8 перемещается вдоль корпуса 2, и происходит переток жидкости из верхней камеры 14 через кольцевой канал 4 и отверстия 16 нижнего корпуса 17 в нижнюю камеру 18, что создает перемещение опоры 10 и сжатие уплотнительного элемента 12. Происходит герметизация кольцевого пространства (на фиг. не показано).

Срыв пакера осуществляется натяжением колонны труб, при котором происходит уменьшение влияния сжимающей нагрузки на внутренние камеры, и жидкость переходит из нижней камеры 18 в верхнюю камеру 14, в результате уплотнительный элемент 12 переходит в исходное состояние. Конус 5 выходит из-под плашек 6, тем самым деактивируя якорный узел. При перемещении ствола 1 вверх происходит зацепление упорной резьбы цанги 9 с ответной упорной резьбой штока 3. Пакер приводится в транспортное положение.

Таким образом, изобретение обеспечивает установку пакера гидромеханическим способом без необходимости закачки жидкости в скважину для создания давления. Установка уплотнительного элемента ниже якорного узла предотвращает прихват пакера при установке цементного моста.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к пакерам для герметичного разобщения интервалов ствола в необсаженной скважине, для проведения различных технологических операций. Пакер гидромеханический содержит ствол, корпус, уплотнительный элемент, якорный узел, состоящий из конуса, плашек и подпружиненных планок. Пакер содержит также шток, надетый на ствол с образованием кольцевого канала. Якорный узел установлен на штоке и содержит в нижней части цангу с внутренней упорной резьбой, входящей в зацепление с ответной упорной резьбой на наружной поверхности штока, выполненный с возможностью установки при создании осевой сжимающей нагрузки. Уплотнительный элемент установлен ниже якорного узла в нижней части пакера между опорой и воронкой. Над якорным узлом имеется верхняя камера с жидкостью, выполненная с возможностью гидравлической передачи осевой сжимающей нагрузки через кольцевой канал в нижнюю камеру, расположенную над опорой, с перемещением опоры и сжатием уплотнительного элемента при герметизации кольцевого пространства. Технической задачей является создание надежного пакера, устанавливаемого гидромеханическим способом без необходимости создания избыточного давления в трубах, предотвращение преждевременного срабатывания пакера, а также предотвращение прихвата пакера при установке цементного моста. 2 ил.

Пакер гидромеханический, содержащий ствол, корпус, уплотнительный элемент, якорный узел, состоящий из конуса, плашек и подпружиненных планок, отличающийся тем, что содержит шток, надетый на ствол с образованием кольцевого канала, якорный узел, установленный на штоке и содержащий в нижней части цангу с внутренней упорной резьбой, входящей в зацепление с ответной упорной резьбой на наружной поверхности штока, выполненный с возможностью установки при создании осевой сжимающей нагрузки, и уплотнительный элемент, установленный ниже якорного узла в нижней части пакера между опорой и воронкой, при этом над якорным узлом имеется верхняя камера с жидкостью, выполненная с возможностью гидравлической передачи осевой сжимающей нагрузки через кольцевой канал в нижнюю камеру, расположенную над опорой, с перемещением опоры и сжатием уплотнительного элемента при герметизации кольцевого пространства.