Пакер со вставкой Российский патент 2024 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для раздельной эксплуатации скважин.

Известно устройство для интенсификации добычи нефти, включающее спущенную в скважину колонну труб, пакер с установленным в нем отключателем потока, который выполнен в виде полого корпуса с отверстиями, причем внутри полого корпуса концентрично его оси расположена труба, жестко соединенная с колонной труб и снабженная верхним и нижним рядами отверстий, а также срезными штифтами, и кольцевые уплотнения, отличающееся тем, что верхний конец полого корпуса оснащен снаружи центратором, при этом труба снизу оснащена ниппелем с конической поверхностью, сужающейся сверху вниз, причем выше верхнего ряда отверстий снаружи труба оснащена срезными штифтами, а выше срезных штифтов труба на расстоянии, равном длине между ее верхним и нижним рядами отверстий, оснащена упорным кольцом, причем отверстия в полом корпусе выполнены в два ряда, при этом верхний ряд отверстий полого корпуса выполнен выше пакера, а нижний ряд отверстий полого корпуса выполнен ниже пакера, причем в исходном положении верхние, а также нижние ряды отверстий трубы и полого корпуса сообщаются между собой и одновременно сообщают надпакерное и подпакерное пространства скважины с внутренним пространством трубы, при этом срезные штифты трубы упираются в верхний торец полого корпуса, причем для отключения потока добываемой продукции из подпакерного пространства скважины труба имеет возможность ограниченного осевого перемещения вверх относительно полого корпуса и сообщения надпакерного пространства скважины с внутренним пространством трубы через его верхний ряд отверстий, при этом для отключения потока добываемой продукции из надпакерного пространства скважины труба имеет возможность ограниченного осевого перемещения вниз после разрушения срезных штифтов до опоры упорного кольца трубы в верхний торец полого корпуса и сообщения подпакерного пространства скважины с внутренним пространством трубы через совмещенные нижний ряд отверстий полого корпуса и верхний ряд отверстий трубы (патент РФ №2535544, МПК E21B 43/00, опубл. 20.12.2014).

Недостатком данного аналога является необходимость двойного спуска НКТ в скважину сначала для установки пакера, а затем для установки трубы. Вследствие отсутствия проходного канала при установленной трубе с ниппелем устройство обладает низкой функциональностью, поскольку не позволяет проводить промывку скважины и/или оборудования и геофизические исследования, а также вести добычу скважинной жидкости при помощи насоса, установленного ниже пакера.

Известно устройство для интенсификации добычи нефти, включающее пакер с установленным в нем отключателем потока, при этом отключатель потока выполнен в виде полого корпуса с отверстиями, расположенными ниже и выше уплотнительного элемента пакера, а внутри корпуса концентрично его оси расположена труба, которая нижней своей частью соединена с корпусом, а верхняя ее часть по наружной поверхности взаимодействует с кольцевой втулкой, имеющей возможность осевого перемещения и снабженной кольцевым уплотнением и срезными штифтами, фиксирующими ее в корпусе, которая при перемещении вниз, после срезания штифтов, перекрывает отверстия в корпусе, расположенные над уплотнительным элементом пакера, отключая тем самым поток из отверстий ниже уплотнительного элемента пакера (патент РФ №2282715, МПК E21B 43/14, опубл. 27.08.2006).

Недостаток данного устройства заключается в том, что при срезанной кольцевой втулке устройство из положения «закрыто» обратно не возвращается. В случае выхода трубы или кольцевой втулки из рабочего состояния, невозможна их замена без извлечения всего устройства из скважины.

Известен пакер многофункциональный, принятый за прототип, содержащий трубу, соединяемую сверху с колонной насосно-компрессорных труб и снизу с погружным электроприводным насосом посредством патрубка, снаружи трубы смонтированы резиновые кольцевые манжеты с механизмом расширения их, якорь, центратор и выполнен канал для герметичной проводки силового кабеля через пакер к погружному электроприводному насосу, а в трубе выполнены радиальные отверстия для сообщения с межтрубным пространством, отличающийся тем, что радиальные отверстия в стенке трубы выполнены по обе стороны кольцевых манжет и симметрично им на внутренней стороне стенки выполнены кольцевые трапециевидные канавки, сообщающиеся с межтрубными пространствами выше и ниже пакера, а на внутренней стороне стенки трубы выполнена кольцевая выемка стопорного устройства для установки в трубе сменных цилиндрических вставок для выполнения соответствующих функций технологического регламента эксплуатации скважины, спускаемых в трубу через полость колонны насосно-компрессорных труб и герметично устанавливаемых в трубе посредством уплотнений с возможностью совмещения и/или перекрытия кольцевых трапециевидных канавок в трубе и радиальных отверстий в сменных цилиндрических вставках (патент РФ №2532501, E21B 33/12, опубл. 10.11.2014).

Недостаток известного устройства заключается в том, что без замены вставки для промывки погружного насоса на другую, из рассмотренных в прототипе, невозможно проведение геофизических исследований, что требует дополнительных временных затрат, а также отсутствует возможность проведения только прямой или только обратной промывок скважины.

Также во всех рассмотренных аналогах отсутствует информация о применении предлагаемых устройств в качестве узла в составе другого устройства.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что пакер со вставкой может применяться и как отдельное устройство, и как узел в составе другого устройства, сообщая над- и подпакерное пространства независимо от месторасположения установленного пакера, что расширяет область его применения, а также проведении ряда технологических операций без необходимости смены узла вставки при установленном пакере, что обеспечивает сокращение капитальных затрат при проведении спуско-подъемных операций (СПО).

Технический результат достигается:

- в пакере со вставкой, содержащем шток, уплотнительный узел, циркуляционные отверстия, выполненные по обе стороны от уплотнительного узла, узел вставки, герметично установленный внутрь штока при помощи уплотнений, причем узел вставки содержит трубу, сверху соединенную с муфтой, снизу опирающуюся на кольцевой выступ, выполненный по внутреннему диаметру штока, цангу, поджатую буртом муфты, основанием опирающуюся в торец трубы и лепестками установленную в проточку, выполненную на штоке, кольцевую выемку, выполненную по наружному диаметру трубы с возможностью сообщения циркуляционных отверстий между собой.

Кроме того, на внутреннем диаметре трубы может быть выполнено седло для установки запорного элемента.

На чертеже представлен пакер со вставкой.

Пакер со вставкой содержит шток 1, на котором установлен уплотнительный узел 2. Выше и ниже уплотнительного узла 2 выполнены циркуляционные отверстия 3, 4. Внутрь штока 1 герметично при помощи уплотнений 5, 6 установлен узел вставки, состоящий из трубы 7, которая сверху соединена с муфтой 8, а снизу упирается в кольцевой выступ 9, выполненный по внутреннему диаметру штока 1. На муфту 8 установлена цанга 10, поджатая буртом 11 муфты 8, при этом цанга 10 основанием упирается в торец трубы 7, а лепестками установлена в проточку 12, выполненную по внутреннему диаметру штока 1 в его верхней части. Муфта 8 в верхней части имеет проточку 13 для захвата инструментом при извлечении вставки из скважины. По наружному диаметру трубы 7 выполнена кольцевая выемка 14, образующая со штоком камеру, сообщающую циркуляционные отверстия 3, 4 между собой.

Пакер со вставкой работает следующим образом.

Пакер со вставкой спускают на колонне труб и устанавливают в скважине при необходимости проведения таких технологических операций, как, например, промывка скважины и/или других элементов внутрискважинного оборудования, когда требуется сообщение над- и подпакерного пространств, или проведение геофизических исследований, когда необходим открытый проходной канал, а также при эксплуатации скважины, при этом нет необходимости в смене узла вставки, что сокращает затраты на проведение СПО. Возможно проведение как прямой, так и обратной промывки при установленном пакере, когда кольцевое пространство скважины перекрыто уплотнительным узлом 2. При этом жидкость, поступающая в скважину через затрубное пространство над пакером при обратной промывке, при достижении пакера будет проходить через циркуляционное отверстие 3, камеру, образованную кольцевой выемкой 14 и штоком 1, циркуляционное отверстие 4 и далее на забой скважины, затем подниматься по внутритрубному пространству. В случае проведения прямой промывки жидкость будет двигаться в обратном направлении. Открытый проходной канал при установленном узле вставки позволяет беспрепятственно проводить эксплуатацию скважины или геофизические исследования.

Узел вставки может быть изначально установлен в пакер перед спуском в скважину, а может легко устанавливаться и при необходимости так же легко извлекаться при помощи канатной техники, колтюбинга на ГНКТ, штангами или инструментом, устанавливающимся в проточку 13, при этом нет необходимости срыва пакера.

Пакер со вставкой может выполнять функцию узла герметизации в отдельном устройстве, например, содержащем кабельный ввод, при этом сообщая над- и подпакерное пространства в обход уплотнительного узла, что значительно расширяет область его применения.

Также, к примеру, при проведении технологических операций, когда необходим перекрытый проходной канал, на внутреннем диаметре трубы может быть выполнено седло для установки запорного элемента (на чертеже не показано), который после проведения необходимых действий можно убрать любым известным способом и пакер со вставкой будет применяться, как описано ранее.

Таким образом, предлагаемое техническое решение имеет более широкую область применения благодаря универсальности конструкции, а также способствует сокращению капитальных затрат при проведении СПО.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для раздельной эксплуатации скважин. Пакер со вставкой содержит шток, уплотнительный узел, циркуляционные отверстия, выполненные по обе стороны от уплотнительного узла, узел вставки, герметично установленный внутрь штока при помощи уплотнений. Узел вставки содержит трубу, сверху соединенную с муфтой, снизу опирающуюся на кольцевой выступ, выполненный по внутреннему диаметру штока, цангу, поджатую буртом муфты, основанием опирающуюся в торец трубы и лепестками установленную в проточку, выполненную на штоке, кольцевую выемку, выполненную по наружному диаметру трубы с возможностью сообщения циркуляционных отверстий между собой. Технический результат заключается в том, что пакер со вставкой может применяться и как отдельное устройство, и как узел в составе другого устройства, сообщая над- и подпакерное пространства независимо от месторасположения установленного пакера, что расширяет область его применения, а также позволяет проводить ряд технологических операций без необходимости смены узла вставки при установленном пакере, что обеспечивает сокращение капитальных затрат при проведении спуско-подъемных операций. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Пакер со вставкой, содержащий шток, уплотнительный узел, циркуляционные отверстия, выполненные по обе стороны от уплотнительного узла, узел вставки, герметично установленный внутрь штока при помощи уплотнений, отличающийся тем, что узел вставки содержит трубу, сверху соединенную с муфтой, снизу опирающуюся на кольцевой выступ, выполненный по внутреннему диаметру штока, цангу, поджатую буртом муфты, основанием опирающуюся в торец трубы и лепестками установленную в проточку, выполненную на штоке, кольцевую выемку, выполненную по наружному диаметру трубы с возможностью сообщения циркуляционных отверстий между собой.

2. Пакер со вставкой по п.1, отличающийся тем, что на внутреннем диаметре трубы выполнено седло для установки запорного элемента.