Пакер гидравлический автономный Российский патент 2023 года по МПК E21B33/1295 

Изобретение относится к оборудованию для нефтегазовой промышленности и может быть использовано для разобщения интервалов обсадной колонны (межтрубного пространства) при освоении и эксплуатации нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин.

Известен извлекаемый пакер с гидравлическим приводом, двойным уплотнением, двусторонними плашками, штоком производства компании «Schlumberger» (BluePack RH Retrievable hydraulic-set production packer, https://www.slb.com/-/media/files/co/product-sheet/bluepack-rh-ps.ashx).

Известен извлекаемый гидравлически устанавливаемый скважинный пакер, который фиксируется в заданном положении без необходимости вращения насосно-компрессорных труб (НКТ) и может быть освобожден из заданного положения путем срезания извлекающего звена либо прямым натяжением НКТ, либо приложением высокого давления через насосно-компрессорную трубу. Двойные противолежащие конусы используются для удержания клиньев пакера, закрепленными независимо от направления перепада давления, действующего на пакер, и без необходимости в дополнительной втулке для передачи усилий, вызванных давлением, на конусы. Уплотнения используются для надежной фиксации плашек против продольного смещения в обоих направлениях, не полагаясь на наличие перепада давления на установленном пакере. Уплотнения используются в виде двух отдельных узлов, которые располагаются над и под плашками, чтобы изолировать часть сил, создаваемых давлением, от извлекающего звена (US 4018272 A, E21B 33/12, 19.04.1977).

Недостаток данного пакера заключается в том, что все узлы пакера активируются почти одновременно при помощи срезных элементов и после активации пакера его повторная установка в скважине невозможна, необходимо извлечение и проведение полной ревизии пакера для восстановления его рабочего состояния.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности установки пакера в скважине за счет обеспечения последовательной передачи усилия при установке пакера сначала на верхний уплотнительный элемент, затем на якорь и только потом на нижний уплотнительный элемент, исключая сжатие нижнего уплотнительного элемента до установки якоря, что предотвращает потерю сжимающего усилия на верхний уплотнительный элемент и якорь, а также обеспечение возможности повторной установки пакера для проведения технологических операций в другом интервале скважины за одну спуско-подъемную операцию (СПО).

Технический результат достигается в пакере гидравлическом автономном, содержащем шток, муфту, якорь, состоящий из верхнего и нижнего конусов, подвижно соединенных с кожухом, и подпружиненных плашек, установленных в пазах кожуха, уплотнительные элементы, втулку, соединенную с якорем через нижний конус при помощи срезных элементов, поршень, герметично установленный в корпусе, при этом, согласно изобретению, пакер содержит верхний и нижний узлы регулятора нагрузки, выполненные с возможностью последовательной передачи усилия на уплотнительные элементы и якорь при установке пакера, каждый из которых состоит из втулки с зубчатыми проточками, выполненными по наружному диаметру втулки, и цанги. При этом в нижнем узле регулятора нагрузки втулка неподвижно закреплена на штоке и взаимодействует с цангой, установленной внутри поршня, а в верхнем узле регулятора нагрузки втулка соединена с нижним конусом и взаимодействует с цангой, неподвижно установленной на штоке.

На чертеже изображен пакер гидравлический автономный.

Пакер содержит несущий шток 1, на верхнюю часть которого накручена присоединительная муфта 2. Между верхним 3 и нижним 4 уплотнительными элементами установлен якорь, предназначенный для установки пакера и удерживания его от перемещения как вниз, так и вверх, который состоит из верхнего 5 и нижнего 6 конусов и подпружиненных плашек 7, установленных в пазах кожуха 8. Плашки 7 могут быть выполненными двусторонними для удержания пакера в обоих направлениях перепада давления. Верхний конус 5 внутренней торцевой поверхностью упирается в бурт 9, выполненный на штоке 1. Кожух подвижно закреплен на верхнем 5 и нижнем 6 конусах при помощи направляющих винтов 10. Нижний уплотнительный элемент 4 надет на наружный диаметр втулки 11, герметично установленной на штоке 1 и соединенной с нижним конусом 6 при помощи срезных элементов 12. Снизу втулка 11 соединена при помощи резьбы с поршнем 13. Поршень 13 герметично размещен в корпусе 14, неподвижно и герметично установленном на штоке 1, и образует с ним камеру 15, которая сообщается с внутренней полостью штока 1 через боковые отверстия 16. Внутри поршня находится нижний узел регулятора нагрузки, состоящий из цанги 17 и втулки 18, которые взаимодействуют друг с другом через зубчатые проточки 19, причем втулка 18 неподвижно установлена на штоке 1. В верхней части пакера размещен верхний узел регулятора нагрузки, содержащий цангу 20, неподвижно закрепленную на штоке 1, например, при помощи резьбы, и втулку 21, соединенную с нижним конусом 4 и имеющую на наружной поверхности зубчатые проточки 22. Цанга 20 жестко упирается в наклонную поверхность зубчатых проточек 22 втулки 21.

Зубчатые проточки 19 и 22 выполнены под разными заходными углами, что дает возможность регулировать усилие передвижения цанг 17 и 20 при установке пакера.

Пакер работает следующим образом.

Пакер спускают на колонне труб на требуемую глубину и устанавливают в скважине гидравлическим способом подачей в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) и далее во внутреннюю полость штока 1 жидкости под давлением. Жидкость через боковые отверстия 16 поступает в камеру 15 и приводит в движение вверх поршень 13, усилие от которого передается цанге 17. При достижении необходимого усилия цанга 17 перескакивает через зубчатые проточки 19 втулки 18 и передает усилие через втулку 11, нижний 6 и верхний 5 конусы на верхний уплотнительный элемент 3, в результате чего происходит его сжатие и увеличение в диаметре до упора в стенки эксплуатационной колонны (на фиг. не показана). Далее при достижении определенной нагрузки цанга 20 начинает взаимодействовать с зубчатыми проточками 22 втулки 21, в результате чего верхний 5 и нижний 6 конусы сближаются, плашки 7 радиально выдвигаются наружу до надежного зацепления с внутренней стенкой обсадной колонны, происходит установка якоря. При дальнейшем усилении и достижении определенной нагрузки происходит разрушение срезных элементов 12, нижний уплотнительный элемент 4 сжимается втулкой 11 и герметизирует кольцевое пространство между пакером и обсадной колонной. Пакер находится в рабочем положении. Перевод пакера в транспортное положение осуществляют натяжением колонны труб.

Узлы регулятора нагрузки позволяют повторно установить пакер в новом интервале скважины без извлечения его на поверхность.

Таким образом, наличие верхнего и нижнего узлов регулятора нагрузки позволяет передать последовательное усилие сначала на верхний уплотнительный элемент 3, якорь и только затем, при достижении определенного усилия и разрушения срезных элементов 12, на нижний уплотнительный элемент 4, исключая сжатие нижнего уплотнительного элемента 4 до установки якоря, что предотвращает потерю сжимающего усилия на верхний уплотнительный элемент 3 и якорь, тем самым повышая надежность установки пакера, а также обеспечивает возможность повторной установки пакера за одну СПО.

Изобретение относится к оборудованию для нефтегазовой промышленности и может быть использовано для разобщения интервалов обсадной колонны при освоении и эксплуатации нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин. Пакер гидравлический автономный содержит шток, установленную в верхней части штока присоединительную муфту, верхний и нижний уплотнительные элементы, между которыми установлен якорь, состоящий из верхнего и нижнего конусов, подвижно соединенных с кожухом, и подпружиненных плашек, втулку, соединенную с якорем через нижний конус при помощи срезных элементов, поршень, герметично установленный в корпусе. Корпус неподвижно и герметично установлен на штоке и образует с поршнем камеру, сообщающуюся с внутренней полостью штока через боковые отверстия. Втулка, соединенная с якорем через нижний конус при помощи срезных элементов, снизу соединена с поршнем, который выполнен с возможностью движения вверх при подаче жидкости под давлением во внутреннюю полость штока и передачи усилия цанге нижнего узла регулятора нагрузки. Верхний и нижний узлы регулятора нагрузки выполнены с возможностью последовательной передачи усилия на уплотнительные элементы и якорь при установке пакера. Каждый узел состоит из втулки с зубчатыми проточками, выполненными по наружному диаметру втулки, и цанги. В нижнем узле регулятора нагрузки втулка, взаимодействующая с цангой, установленной внутри поршня, неподвижно закреплена на штоке, а в верхнем узле регулятора нагрузки втулка, взаимодействующая с цангой, неподвижно установленной на штоке, соединена с нижним конусом. Техническим результатом является повышение надежности установки пакера в скважине за счет обеспечения последовательной передачи усилия при установке пакера сначала на верхний уплотнительный элемент, затем на якорь и только потом на нижний уплотнительный элемент, исключая сжатие нижнего уплотнительного элемента до установки якоря, что предотвращает потерю сжимающего усилия на верхний уплотнительный элемент и якорь, а также обеспечение возможности повторной установки пакера для проведения технологических операций в другом интервале скважины за одну спуско-подъемную операцию. 1 ил.

Пакер гидравлический автономный, содержащий шток, установленную в верхней части штока присоединительную муфту, верхний и нижний уплотнительные элементы, между которыми установлен якорь, состоящий из верхнего и нижнего конусов, подвижно соединенных с кожухом, и подпружиненных плашек, втулку, соединенную с якорем через нижний конус при помощи срезных элементов, поршень, герметично установленный в корпусе, отличающийся тем, что корпус неподвижно и герметично установлен на штоке и образует с поршнем камеру, сообщающуюся с внутренней полостью штока через боковые отверстия; втулка, соединенная с якорем через нижний конус при помощи срезных элементов, снизу соединена с поршнем, который выполнен с возможностью движения вверх при подаче жидкости под давлением во внутреннюю полость штока и передачи усилия цанге нижнего узла регулятора нагрузки, при этом верхний и нижний узлы регулятора нагрузки выполнены с возможностью последовательной передачи усилия на уплотнительные элементы и якорь при установке пакера, причем каждый узел состоит из втулки с зубчатыми проточками, выполненными по наружному диаметру втулки, и цанги, при этом в нижнем узле регулятора нагрузки втулка, взаимодействующая с цангой, установленной внутри поршня, неподвижно закреплена на штоке, а в верхнем узле регулятора нагрузки втулка, взаимодействующая с цангой, неподвижно установленной на штоке, соединена с нижним конусом.