Пакер поддержания пластового давления Российский патент 2025 года по МПК E21B33/12 

Область техники

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазовой отрасли и может найти свое преимущественное применение к области разработки месторождений углеводородов.

Уровень техники

Система поддержания пластового давления предназначена для подготовки, транспортировки, закачки рабочего агента в пласт нефтяного месторождения в целях поддержания пластового давления, значение которого связано с достижением необходимых показателей отбора нефти из пласта.

Таким образом, герметичность и надежность такой системы непосредственно связаны с показателем эффективности добычи данного вида горючих полезных ископаемых.

Посредством применения предлагаемого в качестве изобретения пакера, являющегося частью системы поддержания пластового давления, могут быть осуществлены операции по нагнетанию рабочего агента в пласт, промывке, освоении скважины, а также может быть проведена операция по гидроразрыву пласта с применением стингера. Преимущественно, предлагаемый пакер может быть использован в скважинах, обсаженных колоннами с открытым доступом в продуктивный пласт при его установке перед интервалом перфорации внутри эксплуатационной колонны.

Из уровня техники известен механический паркер, раскрытый в патентном документе RU 2209927 C1, 10.08.2003 ([1]).

Известный из [1] пакер содержит ствол с фигурным пазом на наружной поверхности с прямыми продольными, коротким транспортным и длинным рабочим участками, жестко связанную со стволом опору, расположенные под ней нажимной уплотнительный элемент и конус, установленный с возможностью осевого перемещения относительно ствола, расположенную на стволе с возможностью осевого перемещения обойму, направляющие штифты, установленные в обойме, равномерно по ее окружности, шлипсы, подпружиненные относительно обоймы в радиальном направлении и выполненные в виде двуплечих рычагов, кольцо, установленное в нижней части обоймы с возможностью радиального вращения относительно обоймы и жестко связанное с ней в осевом направлении, на внутренней поверхности кольца выполнена канавка прямоугольного профиля, а на наружной поверхности обоймы, в виде секторов, выполнены буртики прямоугольного профиля, направляющие штифты установлены жестко по посадке с натягом, перпендикулярно оси пакера, во внутренней части кольца.

К недостаткам известного механического пакера можно отнести аварийность после долгого использования при нагнетании рабочего агента в пласт, а также сложность изготовления и ненадежность конструкции.

Из документа RU 2235189 C1, 27.08.2004 ([2]) известен съемный гидравлический пакер, содержащий корпус с муфтой, снабженный гидроцилиндром с поршнем, заякоривающий и фиксирующий механизмы со срезными винтами, уплотнительный узел, выполненный в виде кольцевых манжет, и срезной шаровой клапан, размещенный в нижней части корпуса, отличающийся тем, что по обе стороны от кольцевых манжет установлены воротниковые манжеты с нажимными и опорными кольцами, а к нижней части корпуса последовательно подсоединен дополнительный срезной шаровой клапан.

К недостаткам как известного из [1], так и из [2] технических решений можно отнести необходимость глушения скважины перед операцией срыва и подъема, вследствие того, что нагнетаемый рабочий агент повышает пластовое давление и его необходимо разрядить перед срывом.

Предложенное изобретение направлено на преодоление недостатков указанного выше уровня техники и при своем осуществлении позволяет обеспечить достижение технических результатов, заключающихся в повышении срока эксплуатации изделий, в том числе, при работе в агрессивных средах, в отсутствии аварийности при срыве, отсутствии необходимости глушения скважины перед срывом и подъемом лифта труб НКТ (насосно-компрессорных труб).

Раскрытие изобретения

Для достижения указанных выше, а также иных следующих для специалиста из настоящего описания технических результатов предлагается пакер поддержания пластового давления, содержащий извлекаемую и неизвлекаемую части, в котором неизвлекаемая часть включает в себя модуль якоря, модуль гидромеханического пакера, клапанный модуль и нижний уплотнительный переводник, при этом модуль якоря состоит из профильного корпуса с конусом и продольным пазами, упорной трубной резьбой на концах, толкателя, срезных винтов и поршня с зафиксированным на нем цельным венцом якоря с зубчатыми элементами, модуль гидромеханического пакера состоит из профильного корпуса с упорной трубной резьбой, полированной воронки, гидравлического толкателя и манжетного узла, клапанный модуль состоит из пары подпружиненных клапанов, активационного растворимого седла и узла защиты клапанов, состоящего из резиновых манжет, а извлекаемая часть включает в себя спускной патрубок, соединенный с уплотнительным переводником, спускной патрубок состоит из переводников, патрубков, узла гидравлической и механической активации пакера, узла герметизации, узла плавающего аварийного разъединения, узла гидравлического разъединения и поршня.

Осуществление изобретения

Для более полного раскрытия сущности предложенного изобретения в его преимущественном иллюстративном варианте осуществления, далее в описании сделаны отсылки на позиции поясняющего чертежа, согласно которому представлен:

фиг. 1 (а, б) - пакер поддержания пластового давления в сборе, где позициями обозначены: 1 - спускной патрубок, 2 - модуль клапанный, 3 - модуль якоря, 4 - модуль пакера, 5 -полированная воронка, 6 - срезной винт ВСЛ, 7 - кольцо защитное, 8 - кожух, 9 - винт (М10×25), 10 - гайка (М10), 11 - кольцо уплотнительное hnbr.

Предлагаемое изобретение работает следующим образом.

Пакер спускается в скважину на колонне насосно-компрессорных или бурильных труб на требуемую глубину, при этом пакер находится в транспортном положении и не требует подготовительных работ на устье.

При достижении заданной глубины пакерования производится технологическая промывка и выравнивание параметром промывочной жидкости в колонне и затрубном пространстве и далее поизводится сброс активационного растворимого шара, входящего в комплект поставки.

Далее при достижении шаром растворимого седла, происходит рост давления, вследствие чего плашки якоря заходят на конус, раздвигаясь в радиальном направлении. Таким образом, производится разгрузка 15-20 т колонны НКТ на пакер.

В то же время, гидравлический толкатель производит осевое перемещение, сжимая манжеты пакера, которые деформируются и уплотняют межтрубное пространство скважины. Дальнейшее повышение давления приводит к разъединению из зацепления спускового патрубка с колонной НКТ от пакера с сохранением герметичности.

Далее производят подъем колонны НКТ (например, на 1 м) с последующим включением насосов для регистрации циркуляции, что является подтверждением того, что пакер разъединился от спускового патрубка.

После этого циркуляцию выключают и производят допуск до первоначального положения колонны НКТ. Затем снова производят включение насоса с регистрацией роста давления в трубном пространстве, что свидетельствует о герметичности спускового патрубка в стволе пакера.

При этом поднятие давления приводит к срезу растворимого седла с шаром и восстановлению сообщения с пластом и таким образом система приводится в готовность к работе под нагнетание рабочего агента.

К преимуществам предлагаемого изобретения можно отнести то, что разъединение спускового патрубка от неизвлекаемой части подвески хвостовика реализовано как гидравлическим, так и механическим способом.

При механическом способе разъединения на индикаторе выбирают вес, не превышающий веса транспортировочной колонны, и затем проворачивают транспортировочную колонну вправо в зависимости от габаритных размеров (например, не менее чем на 15 оборотов). В этом случае левая гайка узла плавающего механического разъединения будет вращаться вправо относительно неизвлекаемой части пакера на шарикоподшипнике, раскручивая левое резьбовое соединение установочного инструмента с неизвлекаемой частью.

Далее по мере вращения транспортировочной колонны, гайка переместится по профильному корпусу механического пакера, тем самым выйдя из зацепления по левой резьбе.

При гидравлическом способе разъединения на индикаторе выбирают вес, не превышающий веса транспортировочной колонны, и затем путем повышения внутреннего трубного давления производят разрушение срезных винтов узла гидравлического разъединения, вследствие чего происходит перемещение поршня и высвобождение цанги.

После разъединения герметизирующий пакет позволяет сохранить герметичность между установочным инструментом и профильным корпусом механического пакера, обеспечивая сохранение герметичности компоновки обсадной колонны. При этом установленный в составе спускового патрубка узел герметизации позволяет сохранять герметичность спускового патрубка и неизвлекаемой части подвески после активации узла гидромеханического пакера.

Преимуществом предложенного пакера поддержания пластового давления является упрощение процесса смены лифта НКТ под нагнетание после долгого использования под нагнетание рабочего агента в пласт, поскольку в предложенном решении спусковой инструмент разъединяется еще до начала нагнетания.

В случае необходимости замены лифта НКТ, производится подъем НКТ без необходимости срыва пакера. При движении спускового патрубка вверх, внутренняя клапанная система пакера закрывается от перепада давления раньше, чем спусковой патрубок выйдет из герметичного уплотнения со стволом пакера. Таким образом, исключается рост давления при подъеме лифта НКТ на скважинах с пластовым давлением, превышающим гидростатическое.

Кроме того, преимуществом предложенного изобретения является отсутствие необходимости долгой разрядки пластового давления после нагнетания рабочего агента в пласт, вследствие того, что система клапанного узла обеспечивает герметизацию трубного пространства при подъеме на смену лифта НКТ.

Таким образом, предложенное изобретение при своем осуществлении позволяет обеспечить достижение указанных технических результатов известными для специалиста средствами и методами.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазовой отрасли, и может найти свое преимущественное применение к области разработки месторождений углеводородов. Технические результаты заключаются в повышении срока эксплуатации изделий, в том числе при работе в агрессивных средах, в отсутствии аварийности при срыве, отсутствии необходимости глушения скважины перед срывом и подъемом лифта насосно-компрессорных труб. Особенностью пакера является наличие узла как гидравлической, так и механической активации пакера. Пакер поддержания пластового давления содержит извлекаемую и неизвлекаемую части. Неизвлекаемая часть включает в себя модуль якоря, модуль гидромеханического пакера, клапанный модуль и нижний уплотнительный переводник. Модуль якоря состоит из профильного корпуса с конусом и продольными пазами, упорной трубной резьбой на концах, толкателя, срезных винтов и поршня с зафиксированным на нем цельным венцом якоря с зубчатыми элементами. Модуль гидромеханического пакера состоит из профильного корпуса с упорной трубной резьбой, полированной воронки, гидравлического толкателя и манжетного узла. Клапанный модуль состоит из пары подпружиненных клапанов, активационного растворимого седла и узла защиты клапанов, состоящего из резиновых манжет. Извлекаемая часть включает в себя спускной патрубок, соединенный с уплотнительным переводником, спускной патрубок состоит из переводников, патрубков, узла гидравлической и механической активации пакера, узла герметизации, узла плавающего аварийного разъединения, узла гидравлического разъединения и поршня. 1 ил.

Пакер поддержания пластового давления, содержащий извлекаемую и неизвлекаемую части, в котором неизвлекаемая часть включает в себя модуль якоря, модуль гидромеханического пакера, клапанный модуль и нижний уплотнительный переводник, при этом модуль якоря состоит из профильного корпуса с конусом и продольными пазами, упорной трубной резьбой на концах, толкателя, срезных винтов и поршня с зафиксированным на нем цельным венцом якоря с зубчатыми элементами, модуль гидромеханического пакера состоит из профильного корпуса с упорной трубной резьбой, полированной воронки, гидравлического толкателя и манжетного узла, клапанный модуль состоит из пары подпружиненных клапанов, активационного растворимого седла и узла защиты клапанов, состоящего из резиновых манжет, а извлекаемая часть включает в себя спускной патрубок, соединенный с уплотнительным переводником, спускной патрубок состоит из переводников, патрубков, узла гидравлической и механической активации пакера, узла герметизации, узла плавающего аварийного разъединения, узла гидравлического разъединения и поршня.