Пакер механический с узлом защиты от присыпания Российский патент 2024 года по МПК E21B33/129 

Изобретение относится к оборудованию для нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для длительного герметичного разобщения интервалов ствола обсадной колонны при освоении и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, в частности к защите механических пакеров от механических примесей.

Известен пакер механический, содержащий переводник, шток с пазом на наружной поверхности, уплотнительные элементы, размещенные над и под уплотнительными элементами конусы, установленные с возможностью взаимодействия с ответными верхними и нижними радиальными раздвижными опорами, подпружиненными через верхний и нижний упоры, размещенные соответственно в верхнем и нижнем кожухах, подпружиненный разрезной конус, верхний механический якорь, состоящий из верхнего

корпуса с подпружиненными верхними плашками, нижний механический якорь, состоящий из нижнего корпуса с подпружиненными нижними плашками и планками, конуса, соединенного с нижним кожухом, фиксатор. Между переводником и верхним корпусом верхнего механического якоря установлена опорная втулка с уплотнительной манжетой (патент №191401, МПК Е21В 33/129, опубликован 05.08.2019).

Недостатками известного механического пакера являются неравномерное сжатие манжеты по объему, передавливание и вырывание манжеты, отсутствие крепления манжеты в месте зацепления при эксплуатации пакера.

Известен пакер скважинный механический, выбранный в качестве прототипа, содержащий переводник, шток, уплотнительные элементы, механический якорь, механизм регулятора нагрузки, установленную между переводником и корпусом механического якоря втулку с манжетой. Втулка соединена с переводником и выполнена со ступенчатой наружной поверхностью. Между верхней и нижней ступенями выполнен конический переход. Манжета размещена на нижней ступени втулки, имеет внутреннюю коническую поверхность, взаимодействующую с коническим переходом втулки, и установлена с возможностью перемещения па верхнюю ступень втулки. Механизм регулятора нагрузки содержит фиксирующий элемент, установленный с возможностью взаимодействия с наружным выступом штока (патент №2739175‚ МПК Е21В 33/12, Е21В 33/1208, опубликован 21.12.2020).

Недостатками известного пакера механического являются неравномерное сжатие манжеты по объему, передавливание и вырывание манжеты, отсутствие крепления манжеты в месте зацепления при эксплуатации пакера.

Задачей изобретения является сохранение полноценного функционирования и защита пакера механического от присыпания механическими примесями в процессе эксплуатации его в скважине.

Техническим результатом является исключение передавливания и вырывания манжеты при эксплуатации пакера механического с узлом защиты от присыпания, равномерное сжатие манжеты по объему и крепление манжеты в месте зацепления при эксплуатации пакера механического с узлом защиты от присыпания.

Исключение передавливания и вырывания манжеты при эксплуатации пакера механического с узлом защиты от присыпания достигается тем, что подвижная втулка имеет постоянный наружный диаметр, который соответствует внутреннему диаметру манжеты, и размещена на штоке между прямой упорной поверхностью переводника и верхней частью корпуса.

Равномерное сжатие манжеты по всему объему и крепление манжеты в месте зацепления при эксплуатации пакера механического с узлом защиты от присыпания достигается тем, что нижняя часть переводника имеет коническую канавку и прямую упорную поверхность, которые взаимодействуют с коническим выступом манжеты и прямой поверхностью манжеты соответственно, в нижней части манжеты выполнен выступ, который взаимодействует с внутренним выступом верхнего корпуса.

На фиг.1 приведена схема пакера механического с узлом защиты от присыпания.

На фиг. 2. приведена схема узла защиты пакера механического от присыпания механическими примесями в процессе эксплуатации его в скважине.

Цифрами на фигурах обозначены: 1 - шток; 2 - переводник; 3 - верхний корпус; 4 - верхние плашки; 5 - верхняя пружина; 6 - упор; 7 - верхний конус; 8 - радиальный выступ; 9 - механизм регулятора нагрузки; 10 - кожух; 11 - средний корпус; 12 - уплотнительные элементы; 13 - нижний конус; 14 - нижний корпус; 15 - нижние плашки; 16 - нижняя пружина; 17 - планки; 18 - покрышки; 19 - винты; 20 - фиксатор; 21 - паз; 22 - узел защиты от присыпания; 23 - манжета; 24 - конический выступ; 25 - прямая поверхность; 26 - выступ; 27 - коническая канавка; 28 - прямая упорная поверхность; 29 - внутренний выступ; 30 - подвижная втулка; 31 - внутренний буртик.

Пакер механический с узлом защиты от присыпания (фиг.1) содержит шток 1, в верхней части которого размещены переводник 2 и верхний механический якорь, состоящий из верхнего корпуса 3, верхних плашек 4, поджатых верхней пружиной 5 через упор 6. Верхняя часть штока 1 через переводник 2 соединяется с колонной труб (на фиг. не показана). Верхний конус 7 размещен под верхним механическим якорем. На внутренней поверхности штока 1 расположен радиальный выступ 8. Механизм регулятора нагрузки 9 размещен внутри кожуха 10, соединенного со средним корпусом 11. Механизм регулятора нагрузки 9 может быть выполнен в виде колец или цангового механизма, состоящего из внутреннего буртика цанги и внешнего буртика штока. Над и/или под уплотнительными элементами 12 могут быть размещены конусы (на фиг. не показаны), установленные с возможностью взаимодействия с ответными верхними и нижними радиальными раздвижными опорами, подпружиненными через верхний и нижний упоры.

В нижней части штока 1 расположен нижний механический якорь, состоящий из нижнего конуса 13, нижнего корпуса 14, нижних плашек 15, прижатых к штоку 1 нижней пружиной 16, планок 17, удерживаемых на нижнем корпусе 14 покрышками 18 при помощи винтов 19. В нижней части штока 1 размещен фиксатор 20, концевая часть которого находится в пазу 21 штока 1.

Узел защиты от присыпания 22 (фиг.2) пакера механического размещен в верхней части пакера механического и включает нижнюю часть переводника 2, манжету 23, подвижную втулку 30 и верхнюю часть верхнего корпуса 3. Манжета 23 в верхней части имеет конический выступ 24, прямую поверхность 25, которые взаимодействуют с конической канавкой 27 и прямой упорной поверхностью 28 переводника 2 соответственно и обеспечивают равномерное сжатие манжеты 23 по всему объему и крепление манжеты 23 в месте зацепления при эксплуатации пакера механического с узлом защиты от присыпания. Манжета 23 в нижней части имеет выступ 26, который взаимодействует с внутренним выступом 29 верхнего корпуса 3. Верхний корпус 3 имеет внутренний буртик 31.

Подвижная втулка 30 имеет постоянный наружный диаметр, который соответствует внутреннему диаметру манжеты 23, и размещена па штоке 1 между прямой упорной поверхностью 28 переводника 2 и верхней частью верхнего корпуса 3 и служит для исключения передавливания и вырывания манжеты 23 при эксплуатации пакера механического с узлом защиты от присыпания, а также ограничения перемещения верхнего корпуса 3, который при переводе пакера механического с узлом защиты от присыпания из

транспортного в рабочее положение упирается внутренним буртиком 31 в подвижную втулку 30.

Пакер механический с узлом защиты от присыпания работает следующим образом.

Пакер механический с узлом защиты от присыпания спускают в скважину на колонне труб на требуемую глубину. При спускоподъемных операциях планки 17 нижнего механического якоря постоянно прижаты к стенкам эксплуатационной колонны. Пакер механический с узлом защиты от присыпания устанавливается в скважине без упора на забой известным способом путем осевых перемещений колонны труб, на которых он спускается в скважину.

Вначале приводится в действие нижний механический якорь. Нижний конус 13 (фиг.1), соприкасаясь с нижними плашками 15, сжимая нижнюю пружину 16, переместит нижние плашки 15 в радиальном направлении до зацепления со стенками эксплуатационной колонны. Далее уплотнительные элементы 12 сжимаются до соприкосновения их со стенками эксплуатационной колонны, герметизируя подпакерную зону. При движении вниз штока 1 и определенном значении осевой сжимающей нагрузки, создаваемой весом колонны труб, произойдет срабатывание механизма регулятора нагрузки 9, выполненного в виде колец или цангового механизма, и установка верхнего механического якоря. Радиальный выступ 8 штока 1 при движении штока 1 вниз переместит в радиальном направлении верхний конус 7 до соприкосновения с верхними плашками 4. При дальнейшем движении штока 1 вниз и создании определенной сжимающей осевой нагрузки на пакер механический с узлом защиты от присыпания, верхние плашки 4, взаимодействуя с верхним конусом 7, раздвигаются радиально и зацепляются за стенки эксплуатационной колонны. При этом верхние плашки 4 через верхний корпус 3 передают усилие на сжатие манжеты 23 (фиг.2). Верхний корпус 3 упирается внутренним буртиком 31 в подвижную втулку 30 и уплотнительная манжета 23 сжимается, перекрывая затрубное пространство выше верхнего механического якоря, тем самым обеспечивая защиту пакера

механического от присыпания механическими примесями в процессе эксплуатации. Таким образом, пакер механический с узлом защиты от присыпания переведен в рабочее положение.

Перевод пакера механического с узлом защиты от присыпания в транспортное положение осуществляют натяжением колонны труб. При этом шток 1 перемещается вверх относительно верхнего и нижнего механических якорей. В результате манжета 23 и уплотнительные элементы 12 принимают исходную форму, происходит переход верхних 4 и нижних 15 плашек, соответственно, верхнего и нижнего механических якорей, в транспортное положение.

Заявляемое изобретение позволяет сохранить полноценное функционирование и обеспечить защиту пакера механического в процессе эксплуатации его в скважине, исключить передавливание и вырывание манжеты при эксплуатации пакера механического с узлом защиты от присыпания, равномерно сжимать манжету по объему и закреплять манжету в месте зацепления при эксплуатации пакера механического с узлом защиты от присыпания.

Изобретение относится к оборудованию для нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для длительного герметичного разобщения интервалов ствола обсадной колонны при освоении и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, в частности к защите механических пакеров от механических примесей. Техническим результатом является исключение передавливания и вырывания манжеты при эксплуатации пакера механического, равномерное сжатие манжеты по объему и крепление манжеты в месте зацепления при эксплуатации пакера механического. Заявлен пакер скважинный механический с узлом защиты от присыпания, содержащий шток, в верхней части которого последовательно размещены переводник, узел защиты от присыпания, верхний механический якорь, состоящий из верхнего корпуса, верхних плашек, поджатых верхней пружиной через упор, верхнего конуса, механизм регулятора нагрузки, размещенный внутри кожуха, соединенного со средним корпусом, нижний механический якорь, состоящий из нижнего корпуса с нижними плашками, прижатыми к штоку нижней пружиной, нижнего конуса, планок, удерживаемых на нижнем корпусе покрышками при помощи винтов, уплотнительные элементы. При этом узел защиты от присыпания включает подвижную втулку с манжетой и размещен в верхней части пакера скважинного механического. Манжета в своей верхней части имеет конический выступ и прямую поверхность, которые взаимодействуют с соответствующими им конической канавкой и прямой упорной поверхностью в нижней части переводника. В нижней части манжеты выполнен выступ, который взаимодействует с внутренним выступом верхнего корпуса. Подвижная втулка имеет постоянный наружный диаметр, который соответствует внутреннему диаметру манжеты, и размещена на штоке между прямой упорной поверхностью переводника и верхней частью верхнего корпуса. 2 ил.

Пакер скважинный механический с узлом защиты от присыпания, содержащий шток, в верхней части которого последовательно размещены переводник, узел защиты от присыпания, верхний механический якорь, состоящий из верхнего корпуса, верхних плашек, поджатых верхней пружиной через упор, верхнего конуса, механизм регулятора нагрузки, размещенный внутри кожуха, соединенного со средним корпусом, нижний механический якорь, состоящий из нижнего корпуса с нижними плашками, прижатыми к штоку нижней пружиной, нижнего конуса, планок, удерживаемых на нижнем корпусе покрышками при помощи винтов, уплотнительные элементы, при этом узел защиты от присыпания включает подвижную втулку с манжетой и размещен в верхней части пакера скважинного механического, отличающийся тем, что манжета в своей верхней части имеет конический выступ и прямую поверхность, которые взаимодействуют с соответствующими им конической канавкой и прямой упорной поверхностью в нижней части переводника, в нижней части манжеты выполнен выступ, который взаимодействует с внутренним выступом верхнего корпуса, при этом подвижная втулка имеет постоянный наружный диаметр, который соответствует внутреннему диаметру манжеты, и размещена на штоке между прямой упорной поверхностью переводника и верхней частью верхнего корпуса.