СИСТЕМА И СПОСОБ ПРИВЕДЕНИЯ ПАКЕРА В ПОЛОЖЕНИЕ УПЛОТНЕНИЯ И ЗАХВАТА ВДОЛЬ СТВОЛА СКВАЖИНЫ Российский патент 2024 года по МПК E21B33/128 E21B33/129 E21B23/06 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[0001] Настоящий документ основан на предварительной заявке США № 62/923575, поданной 20 октября 2019 г., и предварительной заявке США № 63/051019, поданной 13 июля 2020 г., и испрашивает приоритет по ним, содержание которых полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Во многих скважинных применениях для герметизации секций ствола скважины применяют пакеры вдоль колонны скважины (см. например US 2004/0069502 A1, E21B33/12, 15.04.2004). Как правило, пакер содержит уплотнительный элемент, который может расширяться в направлении радиально наружу для формирования уплотнения между центральной оправкой пакера и окружающей поверхностью ствола скважины, например, внутренней поверхностью обсадной колонны. Пакер также может содержать или работать совместно с клиньями, которые имеют захватывающие элементы, ориентированные для зацепления окружающей поверхности ствола скважины. Клинья также могут расширяться в направлении радиально наружу до тех пор, пока они не войдут в захватывающее зацепление с окружающей поверхностью ствола скважины, чтобы надежно разместить пакер в желаемом месте вдоль ствола скважины.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В целом, предлагается система и способ для обеспечения возможности приведения пакера в положение уплотнения и захвата вдоль ствола скважины. Пакер может быть расположен вдоль различных колонн скважины и может содержать центральную конструкцию, например, оправку, через которую проходит проход. Конструкция пакерного элемента установлена вокруг центральной конструкции и содержит уплотнительный элемент, установленный на расширяемом основании так, что уплотнительный элемент может быть расширен в радиальном направлении. Кроме того, пакер содержит приводной элемент, соединенный с частью конструкции пакерного элемента посредством механизма высвобождения, например, работающего на срез элемента. Множество клиньев может быть расположено на приводном элементе таким образом, что линейное перемещение приводного элемента вызывает последовательное перемещение уплотнительного элемента пакера, а затем клиньев в направлении радиально наружу. Пакер может быть выполнен таким образом, что это последовательное установочное движение создает ударный эффект для обеспечения надежного вдавливания клиньев в окружающую поверхность ствола скважины, например, в поверхность обсадной колонны.

[0004] Тем не менее, многочисленные модификации могут быть осуществлены без существенного отступления от идей настоящего изобретения. Соответственно, такие модификации предназначены для включения в объем настоящего изобретения, определенный в формуле изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0005] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения далее в настоящем документе будут описаны со ссылкой на прилагаемые графические материалы, в которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы. Однако следует понимать, что прилагаемые фигуры показывают различные варианты реализации, описанные в настоящем документе, и не предназначены для ограничения объема различных технологий, описанных в настоящем документе, и при этом:

[0006] на фиг. 1 представлена схематическая иллюстрация примера пакера, расположенного вдоль колонны скважины, расположенной в стволе скважины, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0007] на фиг. 2 представлен вид в разрезе другого примера пакера, расположенного вдоль колонны скважины, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0008] на фиг. 3 представлена иллюстрация поперечного сечения части пакера, изображенного на фиг. 2, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0009] на фиг. 4 представлена иллюстрация поперечного сечения, показывающая особенности примера конструкции пакерного элемента согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0010] на фиг. 5 представлена иллюстрация, демонстрирующая приведение в действие пакера, изображенного на фиг. 2 и 3, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0011] на фиг. 6 показана система верхних пакеров хвостовика согласно одному или более вариантам осуществления настоящего изобретения; и

[0012] на фиг. 7-8 показаны сравнительные результаты сил, испытываемых системой верхних пакеров хвостовика во время установки верхнего пакера хвостовика.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] В последующем описании изложены многочисленные подробности, чтобы обеспечить понимание некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения. Тем не менее, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что указанная система и/или методология могут быть реализованы на практике без этих подробностей и что возможны многочисленные вариации или модификации описанных вариантов осуществления.

[0014] Настоящее изобретение в целом включает систему и способ для обеспечения возможности приведения пакера в положение уплотнения и захвата вдоль ствола скважины. Пакер сконструирован таким образом, чтобы обеспечить последовательное приведение в действие уплотнительного элемента, а затем клиньев посредством приводного входа, например, механического привода или входного сигнала давления вдоль кольцевого пространства и/или внутри колонны скважины. Пакер может быть расположен вдоль различных колонн скважины и может находиться во многих типах стволов скважин, например, в вертикальных или наклонных стволах скважины, включая обсаженные стволы скважины.

[0015] Согласно одному варианту осуществления пакер может содержать центральную конструкцию, например, конструкцию оправки, через которую проходит проход. Конструкция пакерного элемента расположена вокруг центральной конструкции и содержит уплотнительный элемент, установленный на расширяемом основании так, что уплотнительный элемент может быть расширен в радиальном направлении. Уплотнительный элемент может быть выполнен из подходящего эластомерного материала, а расширяемое основание может содержать множество металлических элементов основания, которые могут быть смещены в направлении радиально наружу. Кроме того, пакер содержит приводной элемент, соединенный с частью конструкции пакерного элемента посредством механизма высвобождения, например, работающего на срез элемента. Работающий на срез элемент может содержать выступ или множество выступов, проходящих между расширяемым основанием и приводным элементом. Работающий на срез элемент эффективно обеспечивает работающий на срез механизм на радиально расширяемой конструкции пакерного элемента, выполненной из уплотнительного элемента и металлической подложки, для последовательной установки пакера. Последовательная установка включает сначала установку уплотнительного элемента, затем срез работающего на срез элемента, что позволяет затем установить клинья. Этот последовательный способ обеспечивает ударный эффект, что обеспечивает вдавливание элементов зацепления, например, зубьев, клиньев в окружающую поверхность ствола скважины или более твердый металл обсадной колонны.

[0016] На фиг. 1 в целом изображен пример скважинной системы 30. В этом варианте осуществления скважинная система 30 содержит колонну 32 скважины, содержащую по меньшей мере один пакер 34, имеющий конструкцию 36 пакерного элемента с уплотнительным элементом 38. Пакер 34 также содержит секцию 40 клиньев, которая может иметь множество клиньев 42. В данном примере колонна 32 скважины размещена в стволе 44 скважины, например, стволе скважины, имеющем поверхность 46 ствола скважины, относительно которой может быть установлен пакер 34. В некоторых вариантах применения ствол 44 скважины может быть обсажен обсадной колонной 48, а поверхность 46 ствола скважины может представлять собой внутреннюю поверхностью обсадной колонны, окружающую пакер 34.

[0017] На фиг. 2 в целом показан пакер 34 согласно одному или более вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано, пакер 34 имеет центральную конструкцию 50 с наружной поверхностью 54, которая содержит конический/наклонный участок 56, наклоненный в радиально наружном направлении относительно продольной оси 58 пакера 34. В данном примере коническая/наклонная поверхность 56 центральной конструкции 50 образована конусом 88, установленным вдоль оправки 90. Конус 88 может быть закреплен на оправке 90 с помощью различных механизмов крепления, таких как крепежные элементы 92. Как также показано на фиг. 2, пакер 34 также содержит конструкцию 36 пакерного элемента, имеющую уплотнительный элемент 38 пакера, который является расширяемым и установлен на расширяемом основании 60 (фиг. 3-4), расположенном вдоль наружной поверхности 54 центральной конструкции 50. Уплотнительный элемент 38 пакера может быть выполнен, например, из подходящего эластомерного материала.

[0018] На фиг. 2 и 3 пакер 34 может также содержать приводной элемент 62, соединенный с конструкцией 36 пакерного элемента. Как показано на фиг. 3, в одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения, например, приводной элемент 62 может быть выполнен в виде нажимной цанги 64. Как также показано на фиг. 3, приводной элемент 62 может быть соединен с расширяемым основанием 60 посредством механизма 66 высвобождения. Механизм 66 высвобождения может быть выполнен в виде работающего на срез элемента 68, например, по меньшей мере, одного работающего на срез выступа. В соответствии с изображенным вариантом осуществления на фиг. 3, работающий на срез элемент 68 может содержать по меньшей мере один работающий на срез выступ, выступающий из расширяемого основания 60 в соответствующее углубление 70 приводного элемента. Снова обратимся к фиг. 2; следует отметить, что один из способов обеспечения линейного приводного движения приводного элемента 62 включает подачу давления в кольцевом пространстве в герметичную камеру давления через отверстия 94. Давление применяется для линейного перемещения приводного элемента 62 вдоль оправки 90.

[0019] Снова обратимся к фиг. 2 и 3; пакер 34 согласно одному или более вариантам осуществления настоящего изобретения также содержит конструкцию 40 с клиньями, имеющую множество клиньев 42. В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения клинья 42 содержат зацепляющие элементы 76, например, зубья, выполненные с возможностью надежного зацепления с окружающей поверхностью 46 ствола скважины, например, внутренней поверхностью обсадной колонны, когда клинья 42 радиально расширяются во время установки пакера 34. Как показано на фиг. 3, например, в одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения клинья 42 и соответствующие зубья 76 расположены на приводном элементе 62, например, на нажимной цанге 64. Дополнительно, как показано на фиг. 3, часть расширяемого основания 60 имеет наклоненную наружу поверхность 80, например, коническую поверхность. В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения приводной элемент 62 может перемещаться линейно для установки уплотнительного элемента 38 пакера и последующего среза работающего на срез элемента 68. После среза работающего на срез элемента 68 продолжающееся линейное перемещение приводного элемента 62 заставляет клинья 42 радиально расширяться, когда они скользят по наклоненной наружу поверхности 80 расширяемого основания 60.

[0020] Более конкретно, во время операции установки пакера приводной элемент 62 смещается линейно, например, в направлении к уплотнительному элементу 38 пакера вдоль оси 58. Смещение приводного элемента 62 может быть достигнуто путем приложения давления вдоль внутреннего прохода 52 и/или вдоль кольцевого пространства между колонной 32 скважины и окружающей поверхностью 46 ствола скважины. В данной области техники известны различные способы приведения в действие поршня под давлением и другие способы приведения в действие под давлением. В некоторых вариантах применениях, однако, приводной элемент 62 может быть выполнен с возможностью его механического смещения.

[0021] Линейное перемещение приводного элемента 62 вызывает линейное/осевое перемещение конструкции 36 пакерного элемента вдоль наклонного участка 56 наружной поверхности 54 благодаря тому, что приводной элемент 62 соединен с расширяемым основанием 60 посредством работающего на срез элемента 68. Из-за наклона в направлении радиально наружу участка 56 расширяемое основание 60 и уплотнительный элемент 38 пакера также перемещаются в радиальном направлении наружу до тех пор, пока уплотнительный элемент 38 пакера не окажется в герметичном зацеплении с окружающей поверхностью 46 ствола скважины.

[0022] По мере того, как уплотнительный элемент 38 пакера входит в зацепление с поверхностью 46, дальнейшее линейное перемещение ограничивается. Продолжающееся линейное перемещение приводного элемента 62 затем способно срезать работающий на срез элемент 68 таким образом, чтобы освободить приводной элемент 62 от конструкции 36 пакерного элемента. В результате приводной элемент 62 может скользить по наклонной поверхности 80 расширяемого основания 60, в результате чего клинья 42 перемещаются в направлении радиально наружу до тех пор, пока зацепляющие элементы/зубья 76 не упрутся в окружающую поверхность 46 стенки. Высвобождение за счет среза работающего на срез элемента 68 создает ударный эффект во время установки клиньев 42, что приводит к улучшенному зацеплению элементов/зубьев 76 с окружающей поверхностью 46 стенки. Таким образом, пакер 34 способен самостоятельно устанавливать уплотнительный элемент 38 пакера с последующей установкой клиньев 42.

[0023] Снова обратимся к фиг. 3; конструкция 36 пакерного элемента согласно одному или более вариантам осуществления настоящего изобретения имеет форму уплотнения с отклоняющимися ребрами 82. Ребра 82 проходят от радиально внутренней части расширяемого основания 60 так, что они располагаются в уплотнительном элементе 38 пакера. Ребра 82 отклоняются во время установки и при воздействии давления в стволе скважины с любой стороны, например, выше или ниже, уплотнительного элемента 38 пакера. Расширяющееся основание 60 и уплотнительный элемент 38 пакера совместно обеспечивают расширяющееся цельное уплотнение, которое приводится в действие при приложении давления. Такая конструкция 36 пакерного элемента может быть применена в различных пакерах 34, включая верхние пакеры хвостовика. В сочетании с отклоняющимися ребрами 82 конструкция 36 пакерного элемента может содержать дополнительные ребра 84, например, вертикальные ребра, выступающие наружу в уплотнительный элемент 38 пакера.

[0024] В изображенном примере отклоняющиеся ребра 82 находятся на верхней и нижней стороне дополнительных ребер 84. Например, нижнее отклоняющееся ребро 82 может быть ориентировано в общем направлении наружу и вниз, а верхнее отклоняющееся ребро 82 может быть ориентировано в общем направлении наружу и вверх. Центрально расположенные ребра 84 могут быть ориентированы так, чтобы выступать в направлении радиально наружу и служить для предотвращения излишнего сжатия уплотнительного элемента 38 пакера, а также служить в качестве жесткого упора, ограничивающего величину отклонения отклоняющихся ребер 82.

[0025] Отклоняющиеся ребра 82 отклоняются, когда уплотнительный элемент 38 пакера устанавливается в положение уплотнения вплотную к окружающей поверхности 46 ствола скважины посредством приложения силы. Отклонение ребер 82 эффективно накапливает энергию установки, когда уплотнительный элемент 38 находится в положении уплотнения. Преимуществом является то, что конструкция уплотнения с отклоняющимися ребрами согласно одному или более вариантам осуществления настоящего изобретения может потребовать только приблизительно 50000 фунтов-силы или менее установочной нагрузки, что составляет по меньшей мере половину того, что требуется в узлах уплотнения предшествующего уровня техники. В некоторых вариантах осуществления эластомерный материал уплотнительного элемента 38 пакера может иметь такой профиль, что при приложении давления эластомер дополнительно прижимает отклоненные ребра 82 к окружающей поверхности 46 ствола скважины, например, окружающей поверхности обсадной колонны. Это обеспечивает надежное уплотнение с окружающей поверхностью 46 ствола скважины.

[0026] Ребра 82, 84 и уплотнительный элемент 38 пакера взаимодействуют друг с другом, обеспечивая самоуплотняющееся уплотнение. Например, отклоняющиеся ребра 82 помогают привести в действие уплотнительный элемент 38 пакера при приложении давления, которое заставляет уплотнительный элемент 38 пакера улучшать уплотнение с окружающей поверхностью 46 ствола скважины. Такие элементы, как отклоняющиеся ребра 82, также способствуют уплотнительному действию при приложении давления в кольцевом пространстве. Например, когда давление прикладывается с одного/обоих направлений (см. правую сторону фиг. 5), отклоняющиеся ребра 82 помогают активизировать уплотнение как на наружном диаметре, так и на внутреннем диаметре конструкции 36 пакерного элемента. Эта активизация помогает уплотнительному элементу 38 удерживаться против повышенного давления в кольцевом пространстве, действующего на пакер 34, например, давления до 15000 фунтов/кв. дюйм. В различных вариантах применения отклоняющиеся ребра 82 могут быть расположены под углом вверх и вниз, чтобы отклоняться при установке и дополнительно приводиться в действие при приложении давления сверху или снизу.

[0027] В некоторых вариантах осуществления расширяемое основание 60 также может содержать внутренние металлические выступы 86, ориентированные для формирования улучшенного уплотнения металл-металл с соответствующей наружной поверхностью 54 центральной конструкции 50. Внутренние металлические выступы 86 создают высокое контактное давление, когда уплотнительный элемент 38 пакера устанавливается вплотную к окружающей поверхности 46 стенки ствола скважины. Такое уплотнение металл-металл обеспечивает более высокую устойчивость к откату. Когда давление прикладывается, например, с любой стороны пакера 34, отклоняющиеся ребра 82 и металлические выступы 86 помогают сохранить уплотнение вдоль наружной и внутренней части конструкции 36 пакерного элемента. Следует отметить, что внутреннее уплотнение 78, например, кольцевое уплотнение, может быть расположено между наружной поверхностью 54 и расширяемым основанием 60, например, между внутренними металлическими выступами 86, чтобы сформировать подходящее уплотнение вдоль внутренней части конструкции элемента.

[0028] Согласно одному варианту осуществления конструкция 36 пакерного элемента может представлять собой уплотнение типа переводника, имеющее расширяемое основание 60 в виде металлической подложки. Металлическая подложка может состоять из вязкого металлического материала, например, стали 8620 или другой подходящей вязкой стали. В данном примере уплотнительный элемент 38 пакера может быть выполнен в виде подходящего эластомера, например, HNBR, соединенного с металлическим расширяемым основанием 60. В зависимости от параметров конкретного применения и/или окружающей среды, материалы и конфигурации, выбранные для расширяемого основания 60 и уплотнительного элемента 38 пакера, могут быть соответствующим образом изменены.

[0029] Согласно одному примеру клинья 42 могут быть установлены на приводном элементе 62, например, цанге 64, или выполнены как единое целое с ним, и расположены для скользящего зацепления с вспомогательным наклонным участком, созданным наклонной поверхностью 80 расширяемого основания 60 (см. фиг. 3). Вспомогательный наклонный участок/наклонная поверхность 80 помогает привести в движение клинья 42 для улучшения вдавливания клиньев при приложении давления, например, к уплотнительному элементу 38 пакера. Этот тип конструкции эффективно обеспечивает высокую удерживающую нагрузку при относительно компактной длине клиньев, позволяя привести в движение клинья 42 при приложении давления.

[0030] Как также показано на фиг. 4, следует отметить, что конструкция 36 пакерного элемента может быть аналогична той, что описана со ссылкой на фиг. 3, и имеет отклоняющиеся ребра 82, центрально расположенные ребра 84, уплотнительный элемент 38 пакера и внутренние металлические выступы 86, причем этот тип конструкции уменьшает откат для улучшения давления уплотнения, как описано ранее. Например, эта конфигурация предотвращает откат уплотнительного элемента 38 пакера при приложении пониженного давления в кольцевом пространстве и обеспечивает вдавливание клиньев 42 при повышении давления (см. фиг. 5).

[0031] Кроме того, как показано на фиг. 5, больший угол наклона или сложный угол наклона вспомогательного наклонного участка/наклонной поверхности 80 может быть применен для уменьшения радиальной нагрузки, испытываемой обсадной колонной 48 и оправкой 90, обеспечивая тем самым более высокую удерживающую способность. В этом примере зубья 76 клиньев 42 полностью поддерживаются вспомогательным наклонным участком/наклонной поверхностью 80, чтобы помочь каждому зубу вдавливаться в окружающую обсадную колонну 48. Как и в других вариантах осуществления изобретения, клинья 42 последовательно приводятся в действие с помощью последовательности среза, как описано выше, поэтому клинья 42 устанавливаются после того, как уплотнительный элемент 38 пакера полностью установлен. Последовательность среза может быть применена для достижения желаемого ударного эффекта, который обеспечивает вдавливание клиньев 42 в более твердые металлы, связанные с определенными типами обсадных колонн 48.

[0032] Следует отметить, что пакер 34 может быть выполнен в различных размерах и конфигурациях. Например, центральная конструкция 50, конструкция 36 пакерного элемента, приводной элемент 62 и клинья 42 могут иметь различные размеры и конфигурации. В некоторых вариантах осуществления клинья 42 выполнены как единая часть приводного элемента 60, в то время как в других вариантах осуществления клинья 42 выполнены как кольцо клиньев или другая конструкция, отдельная от приводного элемента 60. Конструкция 36 пакерного элемента может содержать различные типы материалов и конфигураций для формирования уплотнительного элемента 38 пакера, а также расширяемого основания 60. Кроме того, при формировании наклонных поверхностей 56 и/или 80 могут применяться различные встроенные или отдельные компоненты.

[0033] На фиг. 6 показана система верхних пакеров хвостовика, содержащая пакерный элемент 36, конус 88 и оправку 90, согласно одному или более вариантам осуществления настоящего изобретения. В типичной системе верхних пакеров хвостовика весь пакерный элемент расположен на конусе в неустановленном положении. Эта типичная конфигурация уменьшает поперечное сечение пакерного элемента, поскольку внутренний диаметр (ID) пакерного элемента ограничен наружным диаметром (OD) конуса, а OD пакерного элемента ограничен OD пакера. Напротив, в системе верхних пакеров хвостовика согласно одному или более вариантам осуществления настоящего изобретения, к оправке 90 под наконечником конуса добавляется подрез 96, что позволяет ID пакерного элемента быть меньше наконечника конуса и быть ограниченным только OD оправки. Как также показано на фиг. 6, пакерный элемент 36 частично отходит от конуса 88 в неустановленном состоянии, что увеличивает поперечное сечение пакерного элемента 36. Более того, благодаря добавлению подреза 96 к оправке 90, уплотнительный элемент 36 может устанавливаться на конус 88 без провисания. Такое увеличение поперечного сечения пакерного элемента 36 позволяет уменьшить OD пакера и увеличить площадь обхода пакера. Подрез 96 оправки может принимать различные формы и конфигурации, без отступления от объема настоящего изобретения.

[0034] На фиг. 7 и 8 показаны сравнительные результаты сил, испытываемых системой верхних пакеров хвостовика во время установки верхнего пакера хвостовика. В частности, на фиг. 7 показаны результирующие силы, испытываемые системой верхних пакеров хвостовика без подреза оправки, а на фиг. 8 показаны результирующие усилия, испытываемые системой верхних пакеров хвостовика, имеющей подрез оправки, согласно одному или более вариантам осуществления настоящего изобретения.

[0035] Как показано на фиг. 7, без подреза оправки, возникают чрезмерно высокие силы для прохождения пакерного элемента над краем конуса наконечника, о чем свидетельствует, например, пиковая нагрузка (обведено кружком). Однако, в результате добавления подреза оправки согласно одному или более вариантам осуществления настоящего изобретения, пиковая нагрузка, показанная на фиг. 7, устранена на фиг. 8. Устранение чрезмерных нагрузочных сил во время установки верхнего пакера хвостовика таким образом особенно полезно при срезе, инициирующем установку верхнего пакера хвостовика, согласно одному или более вариантам осуществления настоящего изобретения.

[0036] Несмотря на то, что выше подробно описаны несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, специалисты в данной области техники легко поймут, что возможно множество модификаций без существенного отступления от идей настоящего изобретения. Соответственно, такие модификации предназначены для включения в объем настоящего изобретения, определенный в формуле изобретения.

Группа изобретений относится к системе и способу приведения пакера в положение уплотнения и захвата вдоль ствола скважины. Система приведения пакера в положение уплотнения и захвата вдоль ствола скважины содержит: колонну скважины, имеющую пакер, установленный вдоль колонны скважины, причем пакер содержит: центральную конструкцию, имеющую наружную поверхность, наклоненную в направлении радиально наружу относительно продольной оси пакера; конструкцию пакерного элемента, имеющую уплотнительный элемент, установленный на расширяемом основании, расположенном вдоль наружной поверхности центральной конструкции; приводной элемент, соединенный с частью расширяемого основания конструкции пакерного элемента посредством работающего на срез элемента; и множество клиньев, расположенных на приводном элементе. Линейное перемещение приводного элемента вызывает перемещение конструкции пакерного элемента в осевом направлении вдоль наружной поверхности таким образом, что наружная поверхность заставляет расширяемое основание и уплотнительный элемент расширяться радиально наружу до тех пор, пока не произойдет срез работающего на срез элемента. Дальнейшее линейное перемещение приводного элемента вызывает последующее расширение множества клиньев в направлении радиально наружу. Технический результат заключается в создании ударного эффекта, что приводит к улучшенному зацеплению с поверхностью стенки ствола скважины. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Система приведения пакера в положение уплотнения и захвата вдоль ствола скважины, содержащая:

колонну скважины, имеющую пакер, установленный вдоль колонны скважины, причем пакер содержит:

центральную конструкцию, имеющую наружную поверхность, наклоненную в направлении радиально наружу относительно продольной оси пакера;

конструкцию пакерного элемента, имеющую уплотнительный элемент, установленный на расширяемом основании, расположенном вдоль наружной поверхности центральной конструкции;

приводной элемент, соединенный с частью расширяемого основания конструкции пакерного элемента посредством работающего на срез элемента; и

множество клиньев, расположенных на приводном элементе, причем линейное перемещение приводного элемента вызывает перемещение конструкции пакерного элемента в осевом направлении вдоль наружной поверхности таким образом, что наружная поверхность заставляет расширяемое основание и уплотнительный элемент расширяться радиально наружу до тех пор, пока не произойдет срез работающего на срез элемента, причем дальнейшее линейное перемещение приводного элемента вызывает последующее расширение множества клиньев в направлении радиально наружу.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что

центральная конструкция содержит оправку, через которую проходит внутренний проход, и

причем наружная поверхность центральной конструкции представляет собой конус, расположенный вокруг оправки.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что оправка содержит подрез.

4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что подрез на оправке находится под наконечником конуса.

5. Система по п. 2, отличающаяся тем, что конструкция пакерного элемента частично отходит от конуса в неустановленном положении.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что уплотнительный элемент конструкции пакерного элемента является эластомерным.

7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что расширяемое основание конструкции пакерного элемента выполнено из ковкого металла.

8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что конструкция пакерного элемента содержит множество отклоняющихся ребер для облегчения самоуплотнения уплотнительного элемента.

9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что приводной элемент содержит нажимную цангу.

10. Система по п. 1, отличающаяся тем, что работающий на срез элемент содержит по меньшей мере один работающий на срез выступ, выступающий из расширяемого основания в углубление приводного элемента.

11. Система по п. 1, отличающаяся тем, что множество клиньев расположено вдоль наклонной поверхности расширяемого основания, причем наклонная поверхность образует вспомогательный наклонный участок, который заставляет множество клиньев двигаться в направлении радиально наружу во время установки пакера.

12. Система по п. 1, дополнительно содержащая уплотнение, расположенное между конструкцией пакерного элемента и наружной поверхностью.

13. Система по п. 1, отличающаяся тем, что срез работающего на срез элемента вызывает ударный эффект, который помогает установить множество клиньев.

14. Способ приведения пакера в положение уплотнения и захвата вдоль ствола скважины, включающий:

обеспечение пакера с радиально расширяемой конструкцией пакерного элемента; клиньев; и приводного элемента, съемно закрепленного на конструкции пакерного элемента с помощью работающего на срез элемента;

перемещение пакера вниз по стволу скважины в стволе скважины в требуемое место; и

физическое смещение приводного элемента для последовательной установки конструкции пакерного элемента; высвобождение приводного элемента от конструкции пакерного элемента путем среза работающего на срез элемента; и затем установку клиньев путем продолжающегося перемещения приводного элемента.