Пакерующее устройство Советский патент 1984 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к сква ; инным пакерующим устройствам для разобщення ствола скважнны, используемым при эксплуатации преимущественно парснагнетательных скважин.

Известно пакерующее устройство, состоящее нз установочной муфты, входящей в общую компоновку обсадной колонны, и самого пакера, содержащего ствол с головкой, жестко связанные друг с другом, опорное кольцо, обойму н уплотнительный элемент между ннми. Обойма расположена над головкой и содержит подпружиненные кулачки, выходящие через окна в обойме за ее пределы, для фиксации пакера в установочной муфте (}.

Однако при превышении действующего на пакер давления снизу над усилием от веса колонны насосно-компрессорных труб, которым сжат уплотнитель, последний имеет возможность перемещаться внутри установочной муфты, что приводит к снятию в нем внутренних напряжений и преждевременному его износу.

Известно также пакерующее устройство, включающее установленные на стволе головку с уплотнительным манжетом, опорную втулку, размещенный под уплотнительным элементом фиксатор уплотнительного элемента в сжатом положении и ограничитель фиксатора со срезным элементом. Узел посадки пакера-отсекателя выполнен в виде конусной муфты, входящей в состав обсадной колонны {21.

Однако при проведении процесса распакеровки, в момент снятия нагрузки от веса колонны насоснО-компрессорных труб на стволе пакера, происходит снижение внутренних напряжений в уплотнительных манжетах, ввиду необходимости ограниченного перемещения фиксатора до зацепления его С внутренней насечкой корпуса, которое происходит за счет накопленной энергии уплотнительных манжет. В реальных условиях паронагнетателькой скважины уплотнитель ные манжеты выполнены из термостойких . материалов, обладающих малым коэффициентом упругости, что требует ограниченного перемещения фиксатора, а это вызыва- ет необходимость выполнять внутреннюю насечку корпуса с очень малым шагом. Кроме того, существуют условия, когда на пакер действует малый вес колонны насоснокомпрессорных труб при одновременно существующем сухом межтрубном пространстве с высоким подпакериым давлением, что может привести к съему пакера с места установки и прорыву теплоносителя в межтрубное пространство, поскольку усилия трения уплотнительных манжет на обсадной колонне, удерживающего пакер, явно недостаточно.

Целью изобретения является повыщение надежности работы устройства при установке его в резьбовой муфте обсадных труб паронагнетательной скважины при повышенном подпакерном давлении.

Поставленная цель достигается тем, что в пакерующем устройстве, включающем ycTia: новленные на стволе головку с уплотнительным элементом, опорную втулку, размещенный под уплотнительным элементож О фиксатор уплотнительного элемента, в сжатом положении и ограничитель фиксатора со срезным элементом, фиксатор выполнен в виде подпружиненной относительно опорной втулки и связанной щлицевым 5 соединеннем со стволом гайки с наружной резьбой для взаимодействия с резьбовой муфтой обсадных труб при вращении ствола.

На чертеже показано пакерующее устройство, разрез.

0 Пакерующее устройство состоит из самого пакера и резьбовой муфты, входящей в состав обсадной колонны.

Пакер содержит ствол I, связанный с колонной насосно-компрессорных труб 2. 5 На стволе 1 установлена головка 3, связайная с ним посредством шпоночного соединения 4. Ход головки 3 по стволу 1 пакера ограничен сверху стопорной гайкой 5.

В теле головки 3 выполнена цилиндрич еская проточка, на которой установлен уплот0 нительный элемент б с кольцевой раднусг ной протоукой 7 на внутренней цилиндрической поверхности, поджатый снизу опорной втулкой 8. Кольцевой зазор между внутренней поверхностью головки 3 и стволом 1 пакера перекрыт уплотнителем 9.

Фиксатор уплотнительного элемента в сжатом положении выполнен в виде гайки 10, связанной шлицевым соединением 11 со стволом I. На наружной поверхности гайки имеется резьба. Ход гайки 10 по шлицам 0 1 Ствола 1 ограничен снизу установленным на стволе Г ограничителем 12 фиксатора со срезным тарированным элементом 13. Между гайкой 11 и опорной втулкой 8 на стволе 1 пакера установлена свободно опорная шайба 14, поджимаемая к гайке 10 пружиной 15 на которую передается вес головки 3 в сборе с уплотнителем 6 и гайкой 10. В транспортном положении гайка JO находится на шлицах ствола I в крайнем нижнем положении, а опорная шайба пружиной 15 поднимается к их торцовой поверхности.

Спуск и установка пакера в резьбовой муфте 16 обсадной колонны происходит следующим образом.

5 Пакер на колонне насосно-компрессорных труб 2 доводится до резьбовой муфты и уплотнигсяьным элементом 6 садится на опорный выступ 17. а гайка 10 опирается

на верхний виток внутренней резьбы муфты 16. сжимает пружину 15 и перемещается вместе с ней и головкой 3 в верхнее положение до упора головкой 3 в стопорную гайку 5.

В этом положении частью веса колонны насосно-компрессорных труб 2 поджимают через головку 3 уплотнительный элемент 6 к опорному выступу 17.

Правым вращением колонны насоснокомпрессорных труб 2 закручивают гайку 10 в соединительную внутреннюю резьбу резьбовой муфты до упора ею в ограничитель 12. Тем самым создают необходимую осевую нагрузку на уплотннтельный элемент 6.

Уплотнительный элемент 6, содержащий на внутренней поверхности кольцевую проТочку, при определенном осевом усилии дефо.рмируется по периметру с увеличением наружного диаметра и обеспечением герметичного контакта с внутренней посадочной поверхностью резьбовой муфты. При этом существует кольцевой зазор, образованный уплотнительиым элементом 6 и наружной поверхностью головки 3, что обеспечивает подачу давления в кольцевую проточку и дополнительный поджим уплотнительного элемента 6 к внутренней посадочной поверх

ности резьбовой муфты, при работе скважины в режиме нагнетания теплоносителя. При определенном осевом усилни напряжения в материале уплотнителя 6 в месте выполнения кольцевой радиусной проточки 7 превосходят допустимое напряжение предела текучести для данного материала, что приводит к пластической деформации уплотнителя 6 и перекрытию кольцевого зазора между ним и внутренней посадочной поверхностью муфты 16 с образованием герметичного соединения.

Подъем пакера из скважины осуществляется натяжением колонны насосно-компрессорных труб 2, связанных со стволом 1 пакера.

При этом происходит срез срезного элемента 13 ограничителя 12. Гайка 10 вместе с ограничителем 12 снимаются со ствола 1 пакера и подаются на забой скважины.

При повторном спуске пакера в скважину его оснащают новыми гайкой 10, ограничителем 12 и срезным элементом 13.

Использование изобретения позволяет повысить надежность герметизации межтрубного пространства скважины и увеличить долговечность работы пакера в условиях паронагнетания при длительном паротепловом воздействии на пласт.

ПАКЕРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, включающее установленные на стволе головку с уплотнительным элементом, опорную втулку, размещенный под уплотнительным элементом фиксатор уплотнительного элемента в сжатом положении и ограничитель фиксатора со срезным элементом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства при установке его в резьбовой муфте обсадных труб паронагнетательной скважины при повыщенном подпакерном давлении, фиксатор выполнен в виде подпружиненной относительно опорной втулки и связанной шлицевым соединением со стволом гайки с наружной резьбой для взаимодействия с резьбовой муфтой обсадных труб при вращении ствола. (Л ОС Од