Гидравлический пакер Советский патент 1989 года по МПК E21B33/12 

1

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промьшшенности, а именно к устройствам для изоляции пластов и интервалов в скважине.

Цель изобретения - обеспечение осуществления установки и снятия пакера за счет использования избыточного давления от разности плотностей рабочей и скважинной жидкостей, обеспечение многократности его установки без извлечения на поверхность, а также осуществление пакеровки внутренней полости колонны труб.

На фиг. 1 представлен пакер с неподвижной емкостью для рабочей жидкости в исходном положении; на фиг. 2 - то же, в рабочем положении; на фиг о 3 - пакер с подвижной емкостью для рабочей жидкости, в исходном положении; на фиг. 4 - то же, в момент перевода в рабочее положение; на фиг. 5 - то же, пакер в рабочем положении, па фиг. 6 - вариант пакера для работы в насосно-компрес- сорных трубах, в исходном положении; на фиг. 7 - узел I на фиг. 6; на фиг. 8 - то же, рабочее положение; на фиг о 9 - то же, в начале подъема пакера из скважины.

Пакер с неподвижной емкостью для рабочей жидкости содержит (фиг. 1) полый корпус 1, соединенный с колон

5

0

5

0

ной насосно-компрессорных труб 2, установленные на корпусе 1 кожух 3 с полостью б и окнами ж, сообщающийся с полостью скважины эластичный уплотнительный элемент 4 z полостью в, размещенную над ним в кожухе 3 емкость 5 с полостью а для рабочей жидкости, выполненную из гибкого .нерастягивающегося материала жесткую трубку 6, соединяющую полость а емкости 5 с полостью Ь уп- лотнительного элемента 4, которые сообщаются одна с другой и с полостью скважины через управляемые с поверхности разобщающие элементы 7 и В. Полости а и Ь емкости 5 и уплотнительного элемента 4 и трубка 6 заполнены рабочей жидкостью с плотностью, большей чем плотность скважинной жидкости. При этом емкость 5 для рабочей жидкости установлена от уплотнительного элемента 4 на расстоянии, обеспечивающем создание избыточного давления для расширения уплотнительного элемента 4 при сообщении его полости Рэ с полостью q емкости 5.

Пакер гидравлический с неподвижной емкостью для рабочей жидкости работает следуюищм образом.

Предварительно на поверхности полость Ь уплотнительного элемента

зaпoлняют рабочей жедкостыо плотностью, большей чем пло ность сква- жииной среды (при этом уплотнитель- ный элемент А не должен изменять сво е% формы), и закрывают разобщающий элемент 7. Так же этой же жидкостью заполняют трубку 6 и полость Q емкости 5, причем объем жидкости должен быть достаточным для заполнения полости а и Ь и трубки 6 в рабочем состоянии, а уровень ее в емкости 5 должен находиться выше верхнего конца жесткой трубки 6 и затем спускают пакер в скважину (фиг. 1) .

При достижении пакером необходимой отметки через насосно-компрес- сорные трубы 2 в корпусе 1 на тросе спускают, например, отрезок трубы (на фиг. 2 условно не показан) на- |ружным диаметром несколько меньшим внутреннего диаметра насосно-компрес ;сорных труб 2 (и корпуса 1), которьй своим нижним торцом, воздействуя на рычаг разобщающего элемента 7, от- крьшает его и рабочая жидкость из полости а через трубку 6 в полость Ь. При этом уплотнительньш элемент 4 расширяется и перекрывает. затрубное пространство (фиг. 2). Дпя создания надежного уплотнения необходимо изб.ыточное давление 0,3-0,5 Мпа Исходя из этого, расчитьшают высоту установки емкости 5 над уплотнитель- ным элементом 4.

После разобщения затрубного пространства уплотнительным элементом 4, оно разделяется на две полости: над- пакерную а и подпакерную е (фиг. 2). При давлении в полости е, большем по сравнению с давлением в полости в, полость 5 защитного кожуха 3 сообща.- ется через окна к с полостью насос- но-компрессорных труб. В противном случае окна должны быть предусмотрены в стенке защитного кажуха 3,

Перед подъемом пакера на поверхность в насосно-компрессорные трубы 2 на тросе опускают отрезок трубы с наружным диаметром, достаточньм для прохождения последнего ниже разобщающего элемента 7. При дальнейшем спуске отрезка трубы торец последнего взаимодействует с рычагом разобщающего элемента 8, открывая его. При этом рабочая жидкость из полостей а и Ь поступает в сква жину, а уплотнительный элемент 4 принимает первоначальную форму.

10

15

20

25

30

35

0

5

0

5

Пакер гидравлически с 1одв11;киой емкостью для рабочей етщкости включает (фиг. 3) аналогичные элеме1ггы пакера с подвижной емкостью с поз.1 до поз.6 включительно и полости с поз. а до поз. 2 вклю тительно.

Жесткая трубка 6 в пре;делах защитного кожуха 3 вьпюлне} а в виде трубки 9 из гибкого не 1;1С гя1 шаюш,егося материала. На наружной поверхности трубки 9 закреплены грузы (на фиг, 3 не показаны). Емкость 5 прикреплена к обечайке 10 и поме1цена на наружной поверхности корпуса 1 в пределах за щитного .

Трубка 9, размещенная в кожухе 3, вьтолнена из гибкого нерастягивающегося материала спиралевидной или .. зигзагообразной формы, закреплена. к емкости 5, размещенной в кожухе 3 с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 1 г взаимодействия с захватным устройством, устанавливаемым в колонне труб 2 на кабель-тросе. При этом на наружной поверхности участка 9 трубки б закреплены грузы (не показаны). Емкость 5 прикреплена к обечайке 10. К обечайке 10 на внутренней стороне прикреплены (не менее двух) штыри 11, входящие в продольные прорези Н. К торцам штьфей прикреплено кольцо 12 с целью возможности управления емкостью 5 с поверхности Для перемещения емкости 5 на кабель-тросе спускается захватное устройство (фиг. 4), включающее корпус 13, соединенный через кабель-трос 14 с поверхностью, соединенную с кабель-тросом 14 электромагнитную катушку 15, привод с сердечником 16, 17, два захватных элемента 18 и пружи1 у 19, стя- гивающзпо захватный элемент 18 к оси корпуса 13 о

Пакер гидравлический с подвтск- ной емкостью для рабочей жидкости работает следующим образом.

Предварительно на поверхности полости Q и f и трубки 6 и 9 заполняют рабочей жидкостью, а емкость 5 перемещают в нижнюю часть защитного кожуха 3 (фиг. 3), при этом уплотни- тельный элемент 4 не должен тзели- чиваться в диаметре.

При достижении пакером необходимой отметки через насосно-компрес- сорные трубы 2 в корпус 1 ниже кольца 12 на кабель-трос 14 (фиг. 4)

спускают захватное устройство н подают по кабель-тросу 14 электрический ГОК на электромапштную катушку 15. Сердечник 16 втягнваетс51 и поднимает конус 17, который раздвигает захватные элементы 18 до соприкосновения со сте1п ой корпуса 1 . За- тем начинают подъем захватного устройства, при этом поднимается через кольдо 12- связанная с ним через штыри 11: обечайка 10 с емкостью 5. При достижении верхней части защитного кожуха 3 (фиг. 5) электрический ток включают, сердечник 16 с конусом 17 опускается вниз, пружины 19 втягивают захватные элементы 18 во ,. внутрь корпуса 13 и затем захватное устройство поднимают на поверхность.

Пакер с подвижной емкостью для рабочей яшдкости по сравнению с па- кером с неподвиясной емкостью дает возможность менять место установки пакера без его извлечения на поверхность, кроме того, подъем устройства на поверхность проводится без освобождения полостей пакера от рабочей жидкости.

Пакер гидравлический безкорпус5

ментом 24 с разъемньм элементом 35, соединенным с грузом 36 тросом 37. Груз 36 спускается на srpode 38. К нижней части емкости 21 присоединен груз 39 о

Пакер гидравлический безкорпус- ной работает следующим образом.

Предварительно полости л и м и 10 трубку 22 заполняют рабочей жидкостью плотностью, меньшей чем плот ность СКВ ажинной среды (лсидкости), при этом уплотнительный элемент 20 должен быть диаметром несколько ме шим внутрен11его диаметра насосно компрессорных труб 2. После этого накер спускают в скважину (фиг«6).

Под .воздействием груза 36 (вес груза преодолевает сопротивление тормозного устройства) пакер спускает в скважину на заданную отметк после чего начинают подъем груза 36 (при этом пакер в скважине удержив ется тормозным устройством), трос поворачивает на 90° рычаг разобщающего элемента-34 и полости л и М сообщаются., а рабочая жидкость из полости М под воздействием давлени жидкости в скважине перетекает в

15

20

25

ной включает (фиг, 6) уплотнительный 30 полость Л , расширяя уплотнительньй

элемент 20 S с полостью л , вьшол- ненный из эластичного материала, и установленную под ним емкость 21 с полостью м , выполненную из гибкоэлемент 20 до полного перекрытия трубного пространства. Трос 28 чер груз 36 вьщергивает трос 37 из раз емного элемента 35 и поднимается н

го нерастягивающегося материала. По- 35 поверхность (фиг. 8).

лости л и м сообщены трубкой 22, выполненной из-гибкого нерастягивающегося материала, 3 верхней части уп- лотнитель Ый элемент 20 соединен с перекрывающим элементом 23 (фиг. 7), который выполнен с каналом К и ра- зобщаюп1Им элементом 24, сообщающим полость Л с трубным пространством. Pbwar разобщающех о элемента 24 тягой 25 соединен со стаканом 26, помещенным на цилиндре 27 с возможностью осевого перемещения. Снятию стакана 26 с цилиндра 27 препятствуют соответственно выступы 28 и 29. Цилиндр 27 закреплен на стойке 30, последняя за1феплена на перекрывающем элементе 23. К стакану 26 присоединен элемент 31 захватного устройства 32. К перекрьшающему злемеи- ту 23 присоединены рычаги 33 1 ормоз- ного устройства с роликами 34 и пружины 19.

Нижняя часть уплотгштельного элемента „20 снабжепа paзoбщaювдiм элеДля подъема пакера на поверхнос на тросе спускают захватное устрой ство 32 (фиг. 9), которое взаимоде . ствует с элементом 31, и начинают 40 подъем пакера. При этом стакан 26 поднимается вдоль цилиндра 27 до соприкосновения с выступами 28 и 2 При этом тяга 25 поворачивает разобщающего элемента 24 на 90 и 45 сообщает полости М и Л с трубным пространством. Рабочая жидкость из полостей л и л поступает в трубное пространство, а уплотнительный эле мент 20 принимает первоначальную 50 форму.

Устройство пакера гидравлическо безкорпусного по сравнению с пакер с неподвнжной и пакером с подвижно емкостью для рабочей жидкости обес 55 печивает возможность проводить пак ровку трубного пространства спуско пакера через колонну труб меньшего диаметра, например колонну насосно компрессорных труб.

ментом 24 с разъемньм элементом 35, соединенным с грузом 36 тросом 37. Груз 36 спускается на srpode 38. К нижней части емкости 21 присоединен груз 39 о

Пакер гидравлический безкорпус- ной работает следующим образом.

Предварительно полости л и м и трубку 22 заполняют рабочей жидкостью плотностью, меньшей чем плотность СКВ ажинной среды (лсидкости), при этом уплотнительный элемент 20 должен быть диаметром несколько меньшим внутрен11его диаметра насосно компрессорных труб 2. После этого накер спускают в скважину (фиг«6).

Под .воздействием груза 36 (вес груза преодолевает сопротивление тормозного устройства) пакер спускает в скважину на заданную отметку, после чего начинают подъем груза 36 (при этом пакер в скважине удерживается тормозным устройством), трос 37 поворачивает на 90° рычаг разобщающего элемента-34 и полости л и М сообщаются., а рабочая жидкость из . . полости М под воздействием давления жидкости в скважине перетекает в

полость Л , расширяя уплотнительньй

полость Л , расширяя уплотнительньй

элемент 20 до полного перекрытия трубного пространства. Трос 28 через груз 36 вьщергивает трос 37 из разъемного элемента 35 и поднимается на

поверхность (фиг. 8).

поверхность (фиг. 8).

Для подъема пакера на поверхность на тросе спускают захватное устройство 32 (фиг. 9), которое взаимодей- ствует с элементом 31, и начинают подъем пакера. При этом стакан 26 поднимается вдоль цилиндра 27 до соприкосновения с выступами 28 и 29. При этом тяга 25 поворачивает разобщающего элемента 24 на 90 и сообщает полости М и Л с трубным пространством. Рабочая жидкость из полостей л и л поступает в трубное пространство, а уплотнительный элемент 20 принимает первоначальную форму.

Устройство пакера гидравлического безкорпусного по сравнению с пакером с неподвнжной и пакером с подвижной емкостью для рабочей жидкости обес- печивает возможность проводить паке- ровку трубного пространства спуском пакера через колонну труб меньшего диаметра, например колонну насосно- компрессорных труб.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к устройствам для изоляции пластов и интервалов в скважине. Цель - обеспечение возможности установки и снятия пакера за счет использования избыточного давления от разности плотностей рабочей и скважинной жидкостей. Пакер содержит полый корпус (К) 1, соединенный с колонной насосно-компрессорных труб 2, установленные на К 1 кожух 3 с окнами для сообщения его полости с полостью скважины и полый эластичный уплотнительный элемент (УЭ) 4. Над последним или под ним в кожухе 3 размещена емкость 5 для рабочей жидкости. Она выполнена из гибкого нерастягивающегося материала. Полость емкости 5, полость УЭ 4 и соединяющая эти полости трубка 6 заполнены рабочей жидкостью с плотностью, большей, чем плотность скважинной жидкости, при установке емкости 5 над УЭ 4 и меньшей - при установке емкости под ним. Установлена емкость 5 от УЭ 4 на расстоянии, обеспечивающем создание избыточного давления для расширения УЭ 4 при сообщении его полости с полостью емкости 5. Трубка 6 выполнена из гибкого нерастягивающегося материала. Емкость 5 м.б. выполнена подвижной. Заполняют полость "в" УЭ 4, полость "а" емкости 5 и трубку 6. На тросе спускают отрезок трубы диаметром, меньшим диаметра насосно-компрессорных труб 2, который воздействует на рычаг 7 разобщающего элемента 8 и открывает его. Рабочая жидкость из полости "а" через трубку 6 поступает в полость "в". При этом УЭ 4 расширяется и перекрывает затрубное пространство. Оно разделяется на надпакерную и подпакерную полости. Перед подъемом пакета на поверхность открывают разобщающий элемент 8. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Фив.5

Фаз .Ч

Фаз. 5

Фаз. 6

Фиг.7

т

33