Гидравлический пакер Советский патент 1984 года по МПК E21B33/12 

оо сд Изобретение относится к нефтегазо добывающей промьшшенности, а именно к гидравлическим пакерам, устанавливаемым на колонне труб для разобщения пластов. Известен гидравлический пакер, включающий корпус и кондентрично раз мещенный внутри него дифференциальный поршень, разобщающий камеру низкого давления, гидравлически связанную с внутренней полостью колонны труб, от камеры высокого давления, связанной с приводным механизмом пакера 11 . Однако при непредвиденных повышениях давления в колонне труб возможен срез штифтов, удерживающих от |Перемещения вниз дифференциальный йоршень, что может привести к преждевременному срабатыванию пакера, из-за чего спуск устройства в заданный интервал не будет обеспечен. Кроме того, для запакеровки в устройство сбрасывают шар иди пробку, которые для обеспечения необходимого проходного канала в колонне труб при ходится разбуривать, что требует дополнительных затрат времени и средст Известен также гидравлический пакер, включающий связанный с колонной труб полый ствол, установленный на нем рукавный уплотнитель, корпус, образующий со стволом камеру, в кото рой установлен дифференциальный поршень, образующий со стволом и корпусом камеру высокого давления, связан ную с полостью уплотнителя, и камеру низкого давления, связанную через клапан с полостью ствола пакера С 21. Однако известный пакер не обеспечивает допакеровку при увеличении затрубного давления по сравнению с внутритрубным. Использование нормаль но закрытого клапана для связи полос ти низкого давления с затрубным прос ранством ограничивает возможность автоматического поддержания давления из-за отсутствия чувствительности устройства к некоторому диапазону из менения управляющего давления. Цель изобретения - повътенне надежности пакеровки за счет обеспечения автоматического поддержания избы точного давления во внутренней полос ти рукавного уплотнителяпри повышении давления в затрубном пространств скважины. Поставленная цель достигается тем что в гидравлическом пакере, включаю114 щем связанный с колонной труб полый ствол, установленный в нем рукавный уплотнитель, корпус, образующий со стволом камеру, в которой установлен дифференциальный поршень, образующий со стволом и корпусом камеру высокого давления, связанную с полостью уплотнителя, и камеру низкого давления, связанную через клапан с полостью ствола пакера, в камере низкого давления концентрично основному установлен дополнительный дифференциальный поршень, меньшая ступень которого размещена в камере высокого давления, а большая ступень образует с корпусом и стволом дополнительную камеру низкого давления, которая связана с затрубным пространством скважины. На фиг.1 представлен предлагаемый пакер, в исходном состоянии, продольный разрез; на фиг.2 - пакер в момент его срабатьтания под действием внутриколонного давления; на фиг.З пакер в момент его срабатывания под действием давления в одной из зон затрубного пространства, смежных с рукавным уплотнителем. Пакер состоит из полого ствола 1, связанного с колонной труб, на котором установлен рукавный уплотнитель 2 с клапанным узлом. Рукавный уплотнитель 2 и клапанный узел гидравлически связаны между собой посредством канала А. На стволе установлен также корпус 3, дифференциальные поршни 4 и 5 с упорами 6 и 7, образующие со стволом камеру высокого давления Б, гидравлически связанную с кольцевой (рабочей) полостью В рукавного уплотнителя через каналы Г, Д, Е и кольцевую выточку Ж и камеру низкого давления И, разобщенную с внутренней полостью обсадной колонны полым врезным клапаном 8, дополнительную камеру низкого давления К между дифференциальным поршнем 4 и заслонкой 9 корпуса с отверстиями Л, обеспечивающими связь камеры с затрубным пространством. Между корпусом 3, полым стволом 1 и поршнем 5 образована вспомогательная камера (низкого давления) М, которая через канал Н сообщена с внутренней полостью ствола 1. Полости Б, В, И и гидравлически связанные с ними каналы заполнены маслом, а полость К - смазкой.

31

Рукавный уплотнитель 2 снабжен торцовой защитой 10, исключающей возможность его порыва при допакеровке. ,

Для достижения надежной допакеровки без предъявления специальных требований к прочностным свойствам элементов рукавного уплотнителя 2 необходимо, чтобы коэффициент преобразования давления в дифференциальных поршнях составлял 1,15-1,25.

Устройство устанавливается с пакером на обсадной колонне, снабженно стоп-кольцом и обратным клапаном, и работает следующим образом.

В процессе цементирования скважины цементировочная пробка проходит через пакер,срезая полые винты клапана 8 и выводя из рабочего состояния элементы, исключающие преждевременное срабатывание клапанного узла. Таким образом, гидравлический пакер и клапанный узел становятся подготовленными к выполнению своих функций. После посадки цементировочной пробки на стоп-кольцо избыточное давление в цементировочной головке снимают, чтобы надежно обеспечить нормальное исходное положение поршней 4 и 5 перед началом пакеровки.

При последующем создании в обсадной колонне заданного давления пакеровки происходит срабатывание клапанного узла пакера, и жидкость из обсадной колонны по каналу А поступает в кольцевую полость В рукавного уплотнителя 2, раздувая уплотнительный элемент (упругорасширяющийся рукав). При снижении давле351Д4

ния в цементировочной головке клапанный узел обеспечивает герметизацию кольцевой полости рукавного уплотнителя 2 и жестко фиксируется в конечном состоянии.

Затем в процессе службы скважины дифференциальные поршни обеспечивают автоматическую допакеровку под действием давлений в зонах, смежных с

Q кольцевой полостью В рукавного уплотнителя 2. При повьш1ении внутриколонного давления (например, в случаях опрессовки обсадной колонны, закачки воды в пласт, проведения ремонтноизоляционных работ по ликвидации негерметичности резьбовых соединений колонны и др.) перемещается поршень 5, сжимая жидкость в полостях Б и В, т.е. обеспечивая ввод дополнительной

- порции жидкости в рукавный уплотнитель 2 (допакеровку скважины). При повьш1ении давления в зоне затрубного пространства, смежной с рукавным уплотнителем (например, при сообще5 НИИ этой зоны с пластом, имеющим

аномально высокое давление, насьш;ающего флюида, с зоной перфорации обсадной колонны в нагнетательной скважине и др.), происходит допакеровка скважины за счет аналогичного перемещения поршня 4. Возможны и случаи одновременной работы поршней 4 и 5, например, когда на каждый из них передается давление закачиваемой в

пласт воды. 5

Экономический эффект достигается за счет обеспечения надежности пакеоовки ствола скважины.

фиг.}

/

X

У

Фиг 2

-/ /

/ - / J/

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПАКЕР, включающий связанный с колонной труб полый ствол ,установленный на нем рукавный уплотнитель, корпус, образующий со стволом камеру, в которой установлен дифференциальный поршень, образующий со стволом и корпусом камеру высокого давления, связанную с полостью уплотнителя, и камеру низкого давления, связанную через клапан с полостью ствола пакера, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности пакеровки за счет обеспечения автоматического поддержания избыточного давления во внутренней полости рукавного уплотнителя при повышении давления в затрубном пространстве скважины, в камере низкого давления концентрично основному .установлен дополнительный дифференциальный поршень, меньшая ступень котороi го размещена в камере высокого давления, а большая ступень образует с (Л корпусом и стволом дополнительную камеру низкого давления, которая связана с затрубным пространством § скважины.

I S