ПАКЕР-ПРОБКА РАЗБУРИВАЕМЫЙ Российский патент 2022 года по МПК E21B33/127 E21B33/16 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для временного перекрытия ствола скважины при проведении капитального ремонта разведочных и эксплуатационных нефтяных и газовых скважин путем контролируемой доставки тампонажного раствора в заданный интервал скважины для создания цементного моста.

Известен разбуриваемый пакер-пробка (патент на полезную модель №173024, опубл. 07.08.2017 г.), содержащий корпус, в котором имеются каналы в виде отверстий для нагнетания технологической жидкости во внутреннюю полость, находящуюся между резиновым уплотнительным элементом и непосредственно корпусом пакер-пробки, уплотнительный элемент пакер-пробки, закрепленный к корпусу с помощью нижних и верхних стопорных колец, закрепленных к корпусу пакер-пробки с помощью резьбовых соединений, внутри пакер-пробки над буртиком, находящимся в нижней части корпуса, расположена пружина, сверху которой находится подвижная втулка, сверху подвижная втулка внутри пакер-пробки подпирается выступом, подвижная втулка имеет седло под диаметр сбрасываемого шара, сверху и снизу имеется резьбовые соединения для присоединения труб НКТ.

Недостатком известного решения является незащищенность уплотнительного элемента от возможных порезов во время спуска колонны, высокая сложность сборки, большие потери давления под уплотнительным элементомм из-за недостатков конструкции запирающего узла.

Известен разбуриваемый пакер (патент на изобретение №2296853, опубл. 10.04.2007), содержащий ствол с резьбовой нарезкой на наружной поверхности, установленные на стволе уплотнительный элемент, верхний и нижний конусы, верхние и нижние захваты, а также содержит упор, расположенный на стволе в нижней его части и представляющий собой пробку или пробку с корпусом (выбран в качестве прототипа).

Недостатком известного решения является малая площадь контакта с пакеруемой поверхностью, малый коэффициент пакеровки, а также невозможность сделать захваты (поз. 9 и 4) из материалов достаточной твердости. Совокупность данных недостатков не позволяет использовать конструкцию при требуемых нагрузках.

Техническая задача изобретения состоит в повышении надежности эксплуатации пакер-пробки, повышении удерживающей способности пакера и уменьшении времени его разбуривания.

Технический результат - упрощение процесса установки цементного моста в заданном интервале скважины, высокая надежность и герметизация пакера-пробки, сокращение времени разбуривания цементного моста.

Технический результат достигается тем, что пакер-пробка разбуриваемый, включает ствол в виде цилиндрической трубы с центральным каналом, размещенную на стволе оболочку, сообщающуюся с центральным каналом и включающую слой растяжимого упругого материала, а также дополнительно содержит установленный в нижней части ствола башмак с боковыми каналами и седлом под шар, установленный в верхней части ствола клапан с осевым отверстием и затвором, а оболочка состоит из последовательно расположенных слоев, включающих внутренний резиновый рукав, кевларовый чулок, полиуретановый рукав и арселоновый чулок.

Общий вид разбуриваемой пакер-пробки представлен на фиг.1 и 2.

Пакер-пробка состоит из направляющего, уплотнительного и клапанного узлов.

Направляющий узел включает башмак 1 с боковыми каналами 2 и седельной частью 3. Седло 3 с опорной втулкой 4 герметично закреплены в башмаке 1. Боковые каналы 2 в башмаке 1 предназначены для промывки зоны пакеровки до раздутия пакер-пробки. Выполнение башмака 1 с боковыми каналами 2 обеспечивает надежную и герметичную установку пакера-пробки за счет повышения эффективности промывки и подготовки стенок ствола скважины.

Уплотнительный узел включает ствол 5 в виде цилиндрической трубы, герметично установленный на башмаке 1, резиновый рукав 6, кевларовый чулок 7, полиуретановый рукав 8 и арселоновый чулок 9.

Резиновый рукав изготавливается из материала с твердостью 70-75 ед. по Шору А и удлинением при разрыве не менее 400%.

Полиуретановый рукав изготавливается из материала с твёрдостью 65-70 ед. по Шору А и сопротивлением раздиру не менее 20 кН/м.

Опорная втулка 4, кольцевой упор 10 и стакан 14 в нижней части ствола 5 герметично соединены с башмаком 1 с использованием уплотнительных колец.

В нижней и верхней части ствола 5 винтами закреплены кольцевые упоры 10 с выступами 11 для фиксирования от продольного смещения кевларового чулка 7. Кевларовый чулок 7 с верхней и нижней стороны закреплен с отворотом на кольцах 12, размещенных в свою очередь на кольцевых упорах 10 таким образом, что выступы 11 препятствуют продольному смещению колец 12 относительно резинового рукава 6. Заворот концов кевларового материала обеспечивает двойной слой в верхней и нижней части и препятствует непроизводительному расширению резинового рукава на данных участках, а также препятствие соскальзыванию кевларового чулка с колец 12. Дополнительно поверх кевларового чулка закреплен проволочный хомут 13. Поверх кевларового чулка 7 установлен полиуретановый рукав 8 и арселоновый чулок 9, при этом арселоновый чулок 9 расположен с нахлестом на кольца 12 и закреплен посредством стаканов 14. Резиновый и полиуретановый рукава, а также кевларовый и арселоновый чулки образуют расширяемую под давлением оболочку пакер-пробки. Стаканы 14 обеспечивают надежное удержание концов расширяемой оболочки пакер-пробки на стволе 5. В стволе 5 выполнены по меньшей мере три сквозных отверстия 15 для подачи жидкости из центрального канала ствола под резиновый рукав.

Выполнение расширяемой оболочки уплотнительного узла с внешним слоем в виде полиуретанового рукава при создании внутри ствола заданного рабочего давления обеспечивает заполнение всех неровностей поверхности скважины высокоэластичным полиуретановым слоем, при этом внешний арселоновый чулок обеспечивает целостность полиуретанового рукава как во время спуска пакер-пробки, так и во время его прижатия к стенкам скважины, предохраняя полиуретановый рукав от пореза о выступы стенок скважины, герметичность всей системы в целом и соответственно надежность эксплуатации пакера-пробки. Внутренний слой расширяемой оболочки, выполненный из растяжимого упругого материала в виде резинового рукава, окруженного кевларовым чулком, обеспечивает при повышении давления внутри ствола создание силы, необходимой для прижатия уплотнительного узла к стенкам скважины для обеспечения герметизации пакер-пробки. Кевларовый чулок обеспечивает равномерное распределение давления по резиновому рукаву при расширении и препятствует его разрыву.

Клапанный узел размещен в верхней части пакер-пробки и содержит клапан 16, герметично закрепленный на стволе 5 с использованием резьбового соединения и уплотнительных колец и разделитель-переходник 17 с осевым отверстием. В нижней части клапана 16 размещен затвор 18, шарнирно закрепленный на оси 19, установленной в стойках, выполненных на корпусе клапана 16, и обеспечивающий перекрытие подачи жидкости в центральный канал ствола 5 при достижении заданного рабочего давления. На оси 19 установлена пружина (не показана), обеспечивающая поджатие затвора. Левая резьба разъединителя-переходника 17 обеспечивает разъединение пакер-пробки от транспортировочной колонны.

Ствол, клапанный и направляющий узлы изготовлены из легкоразбуриваемых материалов (алюминий и алюминиевые сплавы).

Разбуриваемый пакер-пробка работает следующим образом:

Пакер-пробку спускают в скважину на колонне бурильных или насосно-компрессорных труб. При достижении пакер-пробкой заданной глубины сбрасывают шар 20 (фиг.1), который, проходя через клапан 16, обеспечивает открытие затвора 18, а достигнув седла 3 башмака 1, перекрывает проточные каналы пакер-пробки. Далее осуществляют нагнетание бурового или цементирующего раствора во внутреннюю зону ствола 5, при этом происходит нарастание давления в данной зоне и распирание расширяемой оболочки до заданной величины, определяемой характеристиками упругости резинового и политуретанового рукавов.

При достижении заданного рабочего давления расширение уплотнительного узла прекращается и под действием пружины затвор 18 клапана 16 перекрывает проходной канал пакер-пробки. Отсоединяют транспортировочную колонну от пакер-пробки правым вращением и приподнимают колонну наверх, при этом удержание пакер-пробки на заданной глубине осуществляется за счет раздутой оболочки пакер-пробки. Далее осуществляют цементирование надпакерной зоны скважины с образованием цементного моста. Герметично установленная в скважине оболочка пакер-пробки препятствует проникновению цементирующего состава в подпакерную зону и удерживает цемент в нужном интервале.

По завершении изоляционных работ цементный мост вместе с пакером разбуриваются. Выполнение ствола, клапанного и направляющего узлов пакер-пробки из алюминия или алюминиевых сплавов не оказывает существенного влияния на скорость разбуривания цементного моста.

Использование предлагаемого технического решения дает возможность подготовки зоны пакеровки с помощью промывки через боковые каналы в башмаке до раздутия пакер-пробки, позволяет упростить процесс установки разбуриваемого пакера и цементного моста, повысить надежность разбуриваемого пакер-пробки, снизить себестоимость и материальные затраты при ремонте скважины, сократить время на разбуривание пакер-пробки.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для временного перекрытия ствола скважины при проведении капитального ремонта разведочных и эксплуатационных нефтяных и газовых скважин путем контролируемой доставки тампонажного раствора в заданный интервал скважины для создания цементного моста. Пакер-пробка разбуриваемый включает ствол в виде цилиндрической трубы с центральным каналом, размещенную на стволе оболочку, сообщающуюся с центральным каналом и включающую слой растяжимого упругого материала. Пакер-пробка дополнительно содержит установленный в нижней части ствола башмак с боковыми каналами и седлом под шар и установленный в верхней части ствола клапан с осевым отверстием и затвором. Оболочка состоит из последовательно расположенных слоев, включающих внутренний резиновый рукав, кевларовый чулок, полиуретановый рукав и арселоновый чулок. Ствол, башмак и клапан изготовлены/выполнены из разбуриваемых материалов, обеспечивающих разбуривание пакер-пробки вместе с цементным мешком. Технический результат – упрощение процесса установки цементного моста в заданном интервале скважины, высокая надежность и герметизация пакера-пробки, сокращение времени разбуривания цементного моста. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пакер-пробка разбуриваемый, включающий ствол в виде цилиндрической трубы с центральным каналом, размещенную на стволе оболочку, сообщающуюся с центральным каналом и включающую слой растяжимого упругого материала, отличающийся тем, что дополнительно содержит установленный в нижней части ствола башмак с боковыми каналами и седлом под шар и установленный в верхней части ствола клапан с осевым отверстием и затвором, а оболочка состоит из последовательно расположенных слоев, включающих внутренний резиновый рукав, кевларовый чулок, полиуретановый рукав и арселоновый чулок, при этом ствол, башмак и клапан изготовлены/выполнены из разбуриваемых материалов, обеспечивающих разбуривание пакер-пробки вместе с цементным мешком.

2. Пакер-пробка по п.1, отличающийся тем, что клапан соединен с разделителем-переходником, снабженным резьбой для соединения с транспортировочной колонной.

3. Пакер-пробка по п.1, отличающийся тем, что оболочка в верхней и нижней части закреплена посредством стаканов.

4. Пакер-пробка по п.3, отличающийся тем, что содержит кольцевые упоры с выступами, закрепленные на стволе, а кевларовый и арселоновый чулки закреплены от продольного перемещения кольцами, зацепляемыми за выступы кольцевых упоров, при этом арселоновый чулок расположен с нахлестом на кольца и закреплен посредством стаканов.

5. Пакер-пробка по п.1, отличающийся тем, что кевларовый чулок зафиксирован от продольного смещения проволочными хомутами.

6. Пакер-пробка по п.1, отличающийся тем, что резиновый рукав изготовлен из материала с твердостью 70-75 ед. по Шору А и удлинением при разрыве не менее 400 %.

7. Пакер-пробка по п.1, отличающийся тем, что полиуретановый рукав изготовлен из материала с твёрдостью 65-70 ед. по Шору А и сопротивлением раздиру не менее 20 кН/м.