Пакер Советский патент 1990 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устрой- ствам для перекрытия затрубного пространства скважин. - Цель изобретения - повышение надежности работы пакера за счет возможности снижения потерь напора на преодоление гидравлических сопротивлений при пропуске флюида через пакер.

На фиг. 1 представлен пакер при транспортировке к забою скважины;

на фиг. 2 - то же, в момент запаке- ровки; на фиг. 3 - то же, после за- пакеровки.

Пакет содержит корпус 1, выполненный в виде трубы. На нем закреплены рабочие самоуплотняющиеся манжеты 2 и 3 и ограничительная манжета 4. Количество рабочих и ограничительных манжет может быть любое: в зависимости от технических требований к на- дежности герметизации затрубного пространства скважины, надежности съема кожуха с рабочих самоуплотня- ющихся манжет, надежность среза седла. Для предотвращения повреждения манжет о стенку эксплуатационной колонны они защищены кожухом 5 с одном 6, стенкой 7 с верхним торцом 8 и направляющей втулкой 9, установленной с зазором 10.

Кожух 5, корпус 1 и нижняя ограничительная манжета 4 образуют кольцев-уто камеру 11, гидродинамически связанную радиальным отверстием 12 с BHYIренней полостью 13 колонны насосно- компрессорных труб.

Под ограничительной манжетой 4 на расстоянии, обеспечивающем съем кожуха 5 только с рабочих манжет 2 и 3, исключая съем с манжеты 4, установлен опорный стакан 14 с торцом 15. В кольцевом пространстве 16 опорного стакана 14 установлена пружина 17, которая поджимает кожух 5 в направлении расположения самоуплотняющихся рабочих манжет 2 и 3.

Фиксирующими элементами 18 опорный стакан 14 крепится к корпусу 1 . В полости 13 на уровне дна 19 опорного стакана 14 установлено срезное седло 20 с отверстием 21, которое в верхней части седла из цилиндрического переходит в конусообразное.

Цилиндрические выступы 22 на концах элементов 18 установлены в каналах 23 седла 20 и крепят его в полости 13 пакера. Между наружной стенкой кожуха 5 и внутренней поверхностью 24 эксплуатационной колонны образован зазор 25 для обеспечения беспрепятственного спуска пакера в скважину к месту его установки. Концевой участок 26 рабочей манжеты, расположенной над ограничительной манжетой 4, ограничивает передвижени кожуха 5 под действием пружины 17 после распакеровки пакера.

С помощью муфт 27 пакер крепится и устанавливается в колонне лифтовых

5

труб 28. Сборку пакера осуществляют следуюшим образом. На самоуплотняющиеся манжеты 2-4 одевается кожух 5, а на корпус - пружина 17.

Стакан 14 и седло 20 монтируют н корпусе 1 таким образом, чтобы кана в дне стакана и в седле расположились соосно резьбовому отверстию 29 Элементами 18 с цилиндрическими выступами 22 стакан и седло крепят к корпусу 1 на расстоянии от манжет, достаточном для снятия кожуха 5 при распакеровке пакера только с рабочи манжет 23. С ограничительной манжет 4 кожух 5 при распакеровке пакера не стаскивается. Гидродинамическая связь камеры 11 с полостью колонны насосно-компрессорных труб осуществляется только через отверстия 12.

При этом величины расстояний между верхним торцом опорного стакана 14 и нижним торцом кожуха 5 заряженного и подготовленного к спуску в скважину пакера, между верхним торцом кожуха 5 и нижней кромкой рабочей самоуплотняющейся манжеты, расположенной над ограничительной манжтой 4, а также расстояние между верним торцом кожуха и нижней кромкой ограничительной манжеты 4 определяются из соотношения

: 1

з

где 1

- расстояние между верхним торцом опорного стакана и нижним торцом кожуха, заряженного и подготовленного к спуску в скважину пакера;

12 - расстояние между верхним торцом кожуха и нижней кромкой рабочей самоуплотняющейся манжеты, расположенной над ограничительной манжетой;

1 - расстояние между верхним торцом кожуха и нижней кромкой ограничительной

манжеты.

f

При 12 1 1 кожух стаскивается только с рабочих манжет 2 и 3 (фиг. 2). Манжета 4 остается под кожухом. Камера 11 постоянно сохраняет гидродинамическую связь с полостью 13 колонны лифтовых труб до момента освобождения кожухом 5 манжеты 4. Но освобождение манжеты 4 может произойти только в том случае, если 1

10

15

больше 1, т.е . соотношении D ,

1

5

Т.чк K;IK в

3

то ограничцтель25

0

ная манжета кожухом 5 HP освобождается. Значит камера 11 постоянно сохраняет гидродинамическую свнчь с полостью лифтовой колонны.

Пакер работает следующим образом.

Перед спуском пакера скважина за- давливается жидкостью требуемого удельного веса. Собранный пакер с манжетами 2-4 монтируется с помощью резьбовых муфт 28 в лиф товую колонну и спускается в скважину к месту его установки.

После окончания спуска глинистый раствор меняется на воду. Стенки скважины около пакера очищаются от глины и цемента. В скважину сбрасы- 20 вается запорный орган - шар 30. После достижения шаром 30 седла 20 он перекрывает его отверстие. Давление в полости лифтовой колонны и полости 13 пакера повышают. Отверстие 21 срезного седла 20 при этом заглушено шаром 30. Жидкость устремляется из полости 13 пакера через отверстие 12 в камеру 1I. Так как камера. 11 выполнена герметичной, то давление жидкости в ней повышается. Результирующая давления действует на внутреннюю стенку дна 6 и стаскивает кожух 5 только с рабочих самоуплотняющихся манжет 2 и 3, так как расстояние от дна 6 кожуха в верхнем его положении до торца 15 стакана 14 является достаточным только для съема кожуха 5 с манжет 2 и 3.

Постоянное соединение отверстием 12 полости колонны насосно-компрессорных труб и камеры 11 не нарушается, так как кожух 5 с ограничительной манжеты не снимается.

После снятия кожуха 5 с манжет 2 5 и 3 давление в полости колонны насосно-компрессорных труб вновь повышают закачкой жидкости до момента среза цилиндрических выступов 22. Седло 20 вместе с шаром 30 падает на забой 0 скважины. Давления жидкости на на- ,. ружную и внутреннюю поверхности дна 6 кожуха 5 выравниваются и дают возможность разжаться пружине 17. Пружина разжимается и передвигает кожух 5 5 до упора его торца 8 в рабочую манжету 3, чем дополнительно увеличивается эффект прижатия ее концевого участка к стенке эксплуатационной колонны и повышается надежность гер5

0

метизации самоуплотняющейся рабочей манжетой 3 эатрубного пространства над пакером и работы пакера в целом. После этих операций скважива осваивается и пускается в работу.

Формула иэобр-етения

Пакер, содержащий корпус с радиальными отверстиями, на котором размещены самоуплотняющиеся ограничительная манжета и рабочая манжета над ней, опорный стакан, установленное кон центрично в корпуса седло под сбрасываемый с поверхности запорный орган и кожух, образующий с ограничительной манжетой и корпусом кольцевую камеру, отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности работы пакера за счет возможности снижения потерь напора на преодоление гидравлических сопротивлений при пропуске флюида через пакер, он снабжен фиксирующими элементами, каждый из которых выполнен с выступом на конце, а корпус, дно опорного стакана и седло имеет радиальные и выполненные соосно кана

лы для размещения в них соответственно фиксирующих элементов и их выступов, при этом расстояния между верхним торцом опорного стакана и нижним торцом кожуха перед спуском пакера в скважину, между верхним торцом кожуха и нижней кромкой рабочей манжеты, расположенной над ограничительной манжетой, и между верхним торцом кожуха и нижней кромкой ограничительной манжеты определяются из соотношения

15

Ч

: 1

3

где 1

0

5

расстояние между верхним торцом опорного стакана и нижним торцом кожуха перед спуском пакера в скважину, м;

расстояние между верхним торцом кожуха и нижней кромкой рабочей манжеты, расположенной над ограничительной манжетой, м; расстояние между верхним торцом кожуха и нижней кромкой ограничительной манжеты, м.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для перекрытия затрубного пространства. Цель - повышение надежности работы пакера за счет возможности снижения потерь напора на преодоление гидравлических сопротивлений при пропуске флюида через пакер. Для этого пакер снабжен фиксирующими элементами 18, каждый из которых выполнен с выступом 22 на конце, а корпус 1, дно опорного стакана 14 и седло 20 с шаром 30 имеют радиальные каналы для размещения в них соответственно фиксирующих элементов 18 и их выступов 22. Пакер имеет манжеты 2, 3, которые для предотвращения их повреждения о стенку эксплуатационной колонны защищены кожухом 5 с дном 6. При этом расстояния между верхним торцом стакана 14 и нижним торцом кожуха 5 перед спуском пакера в скважину, между верхним торцом кожуха 5 и нижней кромкой рабочей манжеты 3, расположенной над ограничительной манжетой 4, и между верхним торцом кожуха 5 и нижней кромкой манжеты 4 определяют из соотношения этих расстояний. Седло 20 с шаром падает на забой скважины. Давление жидкости на наружную и внутреннюю поверхности дна 6 кожуха выравнивается и дает возможность пружине 17 стакана 14 разжаться. Пружина 17 разжимается и передвигает кожух 5 до упора его торца в манжету 3. Это дополнительно увеличивает эффект прижатия концевого участка пружины 17 к стенке эксплуатационной колонны и повышает надежность герметизации манжетой затрубного пространства над пакером. После этих операций скважина осваивается и пускается в работу. 3 ил.

Фиг 2

ФигЗ