Пакер Советский патент 1989 года по МПК E21B49/00 E21B33/12 

1

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к оборудованию для герметизации скважин при их испытании как с помо- щью испытателей пластов, так и компрессорным способом.

Цель изобретения - повышение надежности работы пакера за счет обеспечения равномерного распределения нагрузки на уплотнительные элементы.

Па чертеже схематически представлено предлагаемое устройство.

Пакер состоит из корпуса 1, верхнего 2 и нижнего 3 уплотнительных элементов, установленных на штоках 4 и 5, узла регулирования давления между уплотнительными элементами, размещешюго над верхним уплотнитель ным элементом 2, и содержащего ци- линдр б с радиальным каналом 7, установленные в цилиндре 6 полый шток 8 с кольцевым выступом 9 и подпружиненный дифференциальный поршень 10. Дифференциальный поршень 10 удерживаетс в среднем положении пружинами 11. Полый шток 8 имеет шпоночное соединение с цилиндром б для передачи крутящего момента нижерасположенному инструменту. Цилиндр 6, жестко свя- занный со штоком 4, снабжен уравнительным каналом 12, связывающим пространство над верхним уплотнительным элементом 2 с пространством между уплотнительными элементами 2 и 3 через радиальный канал 13 в корпусе 1. Уравнительный капал 12 выполнен с

Q

5 0 5 0

5

возможностью перекрытия кольцевым выступом 9 полого штока 8 в его нижнем положении относительно цилиндра 6. Дифференциальный поршень 10 образует с цилиндром 6 и полым штоком 8 три кольцевые камеры: верхнюю 14, связанную через радиальный канал 7 с пространством над верхним уплотнительным элементом 2, промежуточную 15, связанную через отверстие 16 в полом штоке 8 с внутренней полостью пакера,и нижнюю 17, связанную через осевой канал 18 в кольцевом выступе 9, зазор между полым штоком 8 и штоком 4, радиальный канал 13 - с пространством между уплотнительными элементами 2 и 3.

В корпусе 1 имеется также уравнительное отверстие 19 для сообщения внутренней полости пакера с пространством между уплотнительными элементами 2 и 3, выполненное с возможностью покрытия штоком 5 в ходе па- керовки.

Пакер работает следующим образом.

После создания опоры в скважине и действия сжимающей нагрузки полый шток 8, двигаясь вниз, перекрывает кольцевым выступом 9 уравнительный канал 12. При сжатии нижнего уплот- нительного элемента 3 перекрывается также уравнительное отверстие 19, выполненное в корпусе 1. В результате пакеровки пространство между уплотнительными элементами 2 и 3 изолируется как от пространства над

верхним уплотнительным элементом (затрубного), так и от внутренней полости пакера (внутритрубного). При этом в случае изменения объема жидкости между уплотнительными элементами происходит смещение дифференциального поршня 10 вверх или вниз с целью компенсации величины этого изменения.

сход из условия равновесия дифнциального поршня 10 и пренебренезначительным действием сил пру11, можно записать:}5

s,+-P2sa p,-s3,

Р - давление в верхней камере,

равное давлению в затрубном 20 пространстве;

Р - давление в промежуточной камере, равное давлению внутри труб;

Р - давление в нижней камере, 25 равное давлению в пространстве между уплотнительными элементами;

S - кольцевая площадь верхней

камеры;20

S - кольцевая площадь промежуточной камеры;;

S3 - кольцевая площадь нижней камеры .

Принимая по внимание, что S, SZ, a , получим

W S 2S/P, откуда р +рг

Следовательно, давление в пространстве между уплотнительными элемен

тами равно среднему арифметическому между давлением внутри труб и давлением в затрубном пространстве, т.е. перепады давления, действующие на верхний 2 и нижний 3 уплотнительные элементы, равны между собой.

Равномерное распределение нагрузки на уплотнительные элементы позволит использовать пакер при испытании глубоких скважин, а также скважин с высоким удельным весом промывочной

10

}5

20

25

20

35

40

45

50

55

жидкости для создания высоких значений депрессий на пласт,

Ф о,;р мула изобретения

1. Пакер, включающий корпус, верхний и нижний уплотнительные элементы со штоками и узел регулирования давления между уплотнительными элементами, содержащий цилиндр с радиальным каналом, установленные в цилиндре полый шток с кольцевым выступом и подпружиненный поршень, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы пакера за счет обеспечения равномерного распределения нагрузки на уплотнительные элементы, узел регулирования давления размещен над верхним уплотнительным элементом, шток которого жестко связан с цилиндром, причем цилиндр имеет уравнительный канал для связи прост- раства над верхним уплотнительным элементом с пространством между уплотнительными элементами, выполненный с возможностью перекрытия кольцевым выступом полого штока в его крайнем нижнем положении, а подпружиненный поршень выполнен дифференциальным и образует с цилиндром и полым штоком верхнюю, промежуточную и нижнюю кольцевые камеры, причем верхняя камера через радиальный канал цилиндра сообщена с пространством над верхним уплотнительным элементом, полый шток имеет радиальные отверстия для сообщения его внутренней полости с промежуточной камерой, корпус выполнен с радиальным каналом, а кольцевой выступ полого штока - с осевым каналом для сообщения нижней кольцевой камеры с пространством между уплотнительными элементами, при этом кольцевая площадь верхней камеры равна кольцевой площади промежуточной камеры, а сумма их кольцевых площадей равна кольцевой площади нижней камеры.

2. Пакер поп.1, отличающийся тем, что корпус имеет дополнительный уравнительный канал для сообщения полости штока нижнего уп- лотнительного элемента с пространством между уплотнительными элементами, выполненный с возможностью перекрытия штоком нижнего уплотнительного элемента в его рабочем положении.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти, а именно к оборудованию для герметизации скважин при их испытании как с помощью испытателей пластов, так и компрессионным способом. Цель изобретения - повышение надежности работы пакера за счет обеспечения равномерного распределения нагрузки на уплотнительные элементы /УЭ/. Пакер содержит корпус 1, верхний УЭ 2 и нижний УЭ 3, установленные на штоках 4 и 5 узла регулирования давления между УЭ 2 и 3, содержащего цилиндр /Ц/ 6 с радиальным каналом /К/ 7, полый шток 8 с кольцевым выступом 9 и подпружиненный пружинами 11 дифференциальный поршень 10. При этом Ц 6 снабжен уравнительным К 12, который перекрывается выступом 9 в его крайнем нижнем положении. Полый шток 8, поршень 10 и Ц 6 образуют три кольцевые камеры: верхнюю 14, связанную с пространством над УЭ 2, промежуточную 15, связанную через отверстие 16 с полостью штока 8, и нижнюю 17, связанную через осевой К 18 и радиальный К 13 с пространством между УЭ 2 и 3. В корпусе 1 выполнен дополнительный уравнительный К 19, который перекрывается штоком 5 в его рабочем положении. Кольцевая площадь камеры 14 равна кольцевой площади камеры 15, а сумма их кольцевых площадей равна кольцевой площади камеры 17. При сжатии УЭ 2 и 3 в скважине на кольцевые площади камер 14, 15 и 17 действуют различные по величине давления, при этом поршень 10 находится в равновесии. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.