Пакер Советский патент 1990 года по МПК E21B33/12 

срезным элементом для фиксации в ис- 1 одном положении. Втулка 14 имеет радиальный канал, перекрытый обратным фапаном, С сердечник-ом 4 шарнирно связаны плашки llB, расположенные между ним и средним цилиндром, Послед- Т|й име ет кольцевой выступ на внут- 1 енней поверхности для взаимодействия G плеаякаыа 18. Сердечник 4 выполнен С радиальным отверстием. Пакер имеет Стакан 5, выполненный с коническим выступом для взаимодействия с конус- фз1ми выступами опорного узла. Сердеч- йик 4 и втулка 14 образуют кольцевую камеру. Она сообщается посредством адиального отверстия в сердечнике 1 с полостью корпуса. Цилиндр 1 имеет

размещенный между ним и стаканом клапан для сообщения камеры с пространством за цилиндрами. Осевое перемещение цилиндра 1 и связанных с ним деталей становится возможным благодаря тому что втулка 14, находясь в зафиксированном крайнем положении, не препятствует прижатию выступов цанги 13

к сердечнику 4 при действии осевой нагрузки, создгшаемой выступом цилиндра 1. Этому способствует и то, что наружный резьбовой выступ втулки 14, упираясь во внутренний резьбовой выступ втулки 13, удерживает последний на месте при перетоке жидкости из ли4)товой колонны в кольцевую полость. 1 3.п.ф-лы, 13 ил,

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для изоляции вскрытых продуктивных объектов в скважинах. Цель - повышение надежности работы пакера, обеспечение возможности восприятия им двусторонних нагрузок и удобства в эксплуатации. Для этого в верхнем цилиндре 1 установлен опорный узел в виде цанги 13 с конусными выступами на конце. Между цилиндром 1 и сердечником 4 размещена ступенчатая втулка 14, выполненная со срезным элементом для фиксации в исходном положении. Втулка 14 имеет радиальный канал, перекрытый обратным клапаном. С сердечником 4 шарнирно связаны плашки 18, расположенные между ним и средним цилиндром. Последний имеет кольцевой выступ на внутренней поверхности для взаимодействия с плашками 18. Сердечник 4 выполнен с радиальным отверстием. Пакер имеет стакан 5, выполненный с коническим выступом для взаимодействия с конусными выступами опорного узла. Сердечник 4 и втулка 14 образуют кольцевую камеру. Она сообщается посредством радиального отверстия в сердечнике 4 с полостью корпуса. Цилиндр 1 имеет размещеный между ними и стаканом клапан для сообщения камеры с пространством за цилиндрами. Осевое перемещение цилиндра 1 и связанных с ним деталей становится возможным благодаря тому, что втулка 14, находясь в зафиксированном крайнем положении, не препятствует прижатию выступов цанги 13 к сердечнику 4 при действии осевой нагрузки, создаваемой выступом цилиндра 1. Этому способствует и то, что наружный резьбовой выступ втулки 14, упираясь во внутренний резьбовой выступ втулки 13, удерживает последний на месте при перетоке жидкости из лифтовой колонны в кольцевую полость. 1 з.п.ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к горной 1|1ромьш1ленности, в частности к устрой-гтвам доя изоляции вскрытых цродукто- вых объ ектов в скважинах, и может эыть использовано, например, при одновременной раздельной эксплуатации нескольких пластов по однорядному лифту.

Цель изобретения - повышение надеж- 1ности работы пакера, обеспечение воз- Iможности восприятия им двусторонних HarpV30K и удобство в эксплуатации.

На фиг. 1 изображен пакер, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - разрез-Б-Б на фиг. Ц на фиг. 4 - разрез В-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - узел I на фиг. 1; на фиг. 6 разрез Г-Г на фиг. 5; на фиг. 7 - разрез Д-Д на фиг. 5; на фиг. 8 - узел II на фиг. 5} на фиг. 9 - разрез Е-Е на фиг. 8; на фиг. 10 - узел III на фиг. 1; на фиг. 11 - разрез Ж-Ж на 4иг. 10; на 4иг. 1-2 - вид 3 на фиг. 10 на фиг. 13 - разрез И-И на 4иг. 10.

Пакер содержит полый корпус в виде связанных между собой верхнего 1, среднего 2 ,и нижнего 3 цилиндров. Между ними установлены на секционном сердечнике 4, жестко связанном со стаканом 5, шлипсы 6 со стопорным кольцом 7, уплотнительные манжеты 8 и 9, подпружиненные стопорные элементы 10 с пружинами 11 и поршень- 12. Пакер также имеет установленный в верхнем цилиндре 1 опорный узел в виде цанги 13 (разрезная втулка) с

0

конусными выступами на конце, размещенную между цилиндром и сердечником 4 ступенчатую втулку 14, выполненную со срезным элементом (штифтом) 15 для фиксации ее в исходном положении. Втулка 14 выполнена с радиальным каналом 16, перекрытым обратным клапаном 17. С сердечником 4 шарнирно связаны плашки 18, которые расположены- между сердечником 4 и средним цилиндром 2, имеющим кольцевой выступ на внутренней.поверхности для взаимодействия с плашками 18, Сердечник 4 выполнен с радиальным отверстием 19, а стакан 5 - с коническим выступом для взаимодействия с конусными выступами опорного узла. Сердечник 4 и втулка 14 образуют кольцевую камеру 20, которая сообщается посредством отверстия 19 в сердечнике 4 -с полостью корпуса. Верхний цилиндр 1 имеет размещенный между ним и стаканом 5 клапан 21 для сообщения камеры 20 с пространством за цилиндрами. Наружная поверхность стакана 5 и внутренняя поверхность цилиндра 1 выполне- Ш)1 в виде многогранников с возмож ностью образования между ними каналов,

Пакер работает следующим образом, , При установке пакера в скважине услов- / ный проход в лифтовой колонне (н. к..т .) ниже пакера должен быть закрыт. Перекрытие условного прохода достигается двумя способами: бросанием-шарика соответствующего размера в лифтовую колонну;

5160134

.спуском пробки с помощью канатной техники и последующим ее извлечением из скважины.

Шарик или пробка устанавливаются на срезном се;ще, размещенном ниже пакера. Затем в лифтовой колонне с помощью агрегата повышается давление до расчетной величины (8-10 МПа), при которой штифты седла срезаются. Взаимодействие элементов пакера при этом следующее. При повышении давления в н.к.т. элементы замкнутой части пакера неподвижны. Неподвижность элементов якоря обеспечивается те«, что цилиндр I, упираясь своим внутренним кольцевым выступом 22, опорного элемента (цанги) 13, заклиненного между конусом 23 втулки 14

с сердечником 4, и, образом, 4иксировать надежное зацепление шлип- сов 6 с обсадной колонной. Шшиндр 2 5 и втулка 27, получив ограничение при осевом перемещении, после згшкорива- ния шлипсов 6 становится неподвижной опорой для последующего сжатия манжет 8 и 9. Избыточное давление в н.к.т. и 10 соответственно в полости 32, равное расчетному (8-10 МПа), воздействуя на манжету 30, перемещает цилирщр 3 вместе с опорной втулкой 28 и размещенными внутри ее стопорными элементами 10 15 в крайнее верхнее пaпoжeнIie. При этом манжеты 8 и 9 деформируются, герметизируя кольцевой проход между пакером и обсадной колонной, а стопорные .элементы 10 фиксируют положение манжет

и наклонам торцом 24 стакана 5, удер- 20 Г 9 ° живает кольцо 7 от осевого перемеще- ° состояш и.

Конструкция пакера .предусматривает гидравлическое управле1ше его функциональными . Это указывает на то.

НИН, создавая, таким образом, условия для выдвижезшя шлипсов 6 при нагрузке на onopiroe кольцо 25. Перемещение опорного кольца 25 зависит от положения цилиндра 2, который, упираясь своим внутренним кольцевым выступом 26 в гшашки 18, находится в крайнем нижнем положении до тех пор, пока давление в лифтовой колонпс пе превысит расчетную вeличи гy (1,2 МПа). Такая фиксация первоначального положения цилиндра 2 позволяет с помощью втулки 27 удерживать манжеты 8 и 9, а также нижнее опорное кольцо-втулку 28 и цилиндр 3 в крайнем рижнем положении.

При давлении в н.к.т., превышлю- .щем расчетное значение (1,2 МПа), происходит срез штифта 29, поршень 12,

перемещаясь в крайнее верхнее положение , сжимает манжету 30. Плашки 18, освободившись от опорной конической поверхности поршня 12, под действием

что процессы иакероватя и распакеро- 25 вания могут быть выполнены как в заглушенной, тлк и в действующей скважине. Однако, сисдует отметить, что условия дцтя гидрав-тгического управления узлами пакера чпачительпо лучше выпол- 30 нять в зпглушеиной скважине. Это связано прежде всего с тем, что в качестве ОСНОВП01Ч-1 стогюрного элемента замковой части пакера применяется разрезная втулка-цанга 13, на заклинивание j которой влияет также и вес лифтовой колонны над пакером. Поэтому при рас- пакеровании желательно разгрузить па- кер от веса н.к.т. с помощью подъемника, а эта операция, как известно, 40 требует глушения скважины.

Учитывая это, нри распакеровании вначале необходимо заглушить скважину, а затем снять все н.к.т. с пакепружины 31 и осевого усилия , создава- Редварительная операция по емого при этом цилиндром 2, прижимают- необхо;дима яля того, ся к сердечшку 4. В результате чего Г рать зазор-между стаканом - е чсю 5 и втулкой 33 и, таким образом, создать более лучшие условия для выхода втулки 13 из заклиненного состояния. 50 Затем с помощью агрегата повышается давление в затрубном пространстве. Наличие в замковой части пакера уплотнительного кольца клапана 21 с пружиной позволяет по зазорам между стаканом 5 и втулкой 33 пропускать жидкость из затрубья в закрытую поцилинДр 2 освобождается от зацепления с сердечником 4 и, перемещаясь вверх, выдвигает шлипсы 6 до их пол- ного врезания в стенку обсадной колонны. При этом происходит одновременное перемещение стопорных элементов 10 по сердечнику 4. Поджимаемые резиновой манжетой 30, выполняющей в данном случае не только функцию уплотнителя, но 55

и роль пружины к стопорным элементам. 10, последние имеют возможность полностью выбирать зазор при зацеплении i

лесть 34.

При повышении давления в затрубье выше расчетной величины (5,0 МПл) за

с сердечником 4, и, образом, 4иксировать надежное зацепление шлип- сов 6 с обсадной колонной. Шшиндр 2 5 и втулка 27, получив ограничение при осевом перемещении, после згшкорива- ния шлипсов 6 становится неподвижной опорой для последующего сжатия манжет 8 и 9. Избыточное давление в н.к.т. и 10 соответственно в полости 32, равное расчетному (8-10 МПа), воздействуя на манжету 30, перемещает цилирщр 3 вмес те с опорной втулкой 28 и размещенными внутри ее стопорными элементами 10 15 в крайнее верхнее пaпoжeнIie. При этом манжеты 8 и 9 деформируются, герметизируя кольцевой проход между пакером и обсадной колонной, а стопорные .элементы 10 фиксируют положение манжет

20 Г 9 ° ° состояш и.

Конструкция пакера .предусматривает гидравлическое управле1ше его функциональными . Это указывает на то

что процессы иакероватя и распакеро- 25 вания могут быть выполнены как в заглушенной, тлк и в действующей скважине. Однако, сисдует отметить, что условия дцтя гидрав-тгического управления узлами пакера чпачительпо лучше выпол- 30 нять в зпглушеиной скважине. Это связано прежде всего с тем, что в качестве ОСНОВП01Ч-1 стогюрного элемента замковой части пакера применяется разрезная втулка-цанга 13, на заклинивание j которой влияет также и вес лифтовой колонны над пакером. Поэтому при рас- пакеровании желательно разгрузить па- кер от веса н.к.т. с помощью подъемника, а эта операция, как известно, 40 требует глушения скважины.

Учитывая это, нри распакеровании вначале необходимо заглушить скважину, а затем снять все н.к.т. с паке Редварительная операция по необхо;дима яля того Г рать зазор-между стаканом 5 и втулкой 33 и, таким образом, соз дать более лучшие условия для выхода втулки 13 из заклиненного состояния. Затем с помощью агрегата повышается давление в затрубном пространстве. Наличие в замковой части пакера уплотнительного кольца клапана 21 с пружиной позволяет по зазорам между стаканом 5 и втулкой 33 пропускать жидкость из затрубья в закрытую поесть 34.

При повышении давления в затрубье выше расчетной величины (5,0 МПл) за

счет crynekqarpro исполнения сопря- фнных поверхностей сердечника 4 и втулки 14 происходит, срез штифта 15. . И результате чего втулка 14 смещает- с|я в крайнее нижнее положение. .Шгиф- трл 15 под действием пружинного коль- uja 35 утопаются и.входят в зацепле- фе с рыступрм 36, фиксируя крайнее нижнее положение втулки 14 на сердеч- HJiKe 4i При этом наружный резьбовой в(лстуг} втулки 14 вплотную подходит к внутреннему резьбовому высту-Х1у втул-

К| 13v

После этого, с помощью агрегата повьшается давление в лифтовой колонне, затрубьё при этом необходимо от- . Жидкость через отверстие 19 пЬступает в камеру 20, далее через ка10

5 и втулкой 33, а с другой - между втулкой 14 и цилиндром 1, полость 34 с затрубнь1м пространством,

Расположенные внутри опорного кольца 7 стопорные элементы .10с пружинами 11 фиксируют положение перемещенных деталей замкнутого узла, что является очень важным при извлечении пакера из скважины,, когда необходимо не допустить самозаякоривание пакера.

Фор мул а

изобретения

15

л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью

орхоосх .v,couu .гс /сисщстт ци.uиrадFc iповышения надежности работы пакера,

в крайнее положение, которьй при этом 25 обеспечения возможности восприятия

пЬсредством стопорного кольца 7 -выво- пшипсы 6 из зацепления с обсадной крлонной, т.е. пакер освобождается от з|аякориваиия. Одновременно с этим опорное кольцо 25 и связанные с ним цЦЛиндр 2 и втулка 27 перемещаются в крайнее верхнее положение, освобождая Цанжеты 8 и 9 от сжатого состояния, Tj.e. происходит разгерметизация кояь30

им двухсторонних. нагрузок и удобства в эксплуатации, он снабжен установленным в верхнем циливдре опорным узлом в виде цанги с конусными выступами на конце, размещенной между ним и сердечником ступенчатой втулкой, выполненной со срезным элементом для фик- сации в исходном положении, с радиальным каналом и обратным клапаном дпя

им двухсторонних. нагрузок и удобства в эксплуатации, он снабжен установленным в верхнем циливдре опорным узлом в виде цанги с конусными выступами на конце, размещенной между ним и сердечником ступенчатой втулкой, выполненной со срезным элементом для фик- сации в исходном положении, с радиальным каналом и обратным клапаном дпя

прохода между пакером и обсад- 35 перекрытия этого канала, и плашкаьш.

н(ой колонной. Нижнее опорное кольцо 218 и цилиндр 3 при этом остаются, неподвижны.

Осевое перемещение цилиндра 1 и связанных с ним т еталей становится возможным благодаря тому, что втулка 14, находясь в зафиксированном пГгифтами 15 крайнем положении, не 1 }репятствует прижатию выступов втулки

шарнирно Связанными с сердечником и размещенными между последним и средним цилиндром, который имеет кольцевой выступ на внутренней поверхности для 40 взаимодействия, с raiатаками,.причем сердечник выполнен с радиальным отверстием, а стакан - с коническим выступом для взаимодействия с конусными выступами опорного узла, сердечник и сту- 1:3 к сердечнику 4 при действии осевой 45 пенчатая втулка образуют кольцевую ка- аагрузки, создаваемой выступом 22 ци- меру, которая сообщается посредством

радиального отверстия в сердечнике с V полостью корпуса, а верхний цилиндр имеет размещенный между ним и стака- 50 lioM клапан для сообщения кольцевой камеры с пространством за цилиндрами,;

л1индра 1. Этому способствует и то, ч|то иаружньШ резьбовой выступ втулки , упираясь во внутренний резьбовой, йыступ втулки 13 удерживает послед- Йий на месте при перетоке жидкости и|з лифтовой колонны в полость 34.

Ступенчатое-; исполнение наружного диаметра стакана 5 и внутреннего ди2. Пакер по п. 1, о т л и ч а .ю ёметра щшиндра 1 позволяет при пере- М к Pi с я тем, что наружная поверх- Мещении наружных деталей втулки 33 иность стакана я.внутренняя поверхЦилиндра 1 s край.нее верхнее положе- tMe сообщать через образовавшиеся за- аюры с одйой стороны между стаканом

ность верхнего цилиндра выполнены в виде многогранников с возможностью образования между ними каналов.

5 и втулкой 33, а с другой - между втулкой 14 и цилиндром 1, полость 34 с затрубнь1м пространством,

Расположенные внутри опорного кольца 7 стопорные элементы .10с пружинами 11 фиксируют положение перемещенных деталей замкнутого узла, что является очень важным при извлечении пакера из скважины,, когда необходимо не допустить самозаякоривание пакера.

Фор мул а

изобретения

им двухсторонних. нагрузок и удобства в эксплуатации, он снабжен установленным в верхнем циливдре опорным узлом в виде цанги с конусными выступами на конце, размещенной между ним и сердечником ступенчатой втулкой, выполненной со срезным элементом для фик- сации в исходном положении, с радиальным каналом и обратным клапаном дпя

ерекрытия этого канала, и плашкаьш.

шарнирно Связанными с сердечником и размещенными между последним и средним цилиндром, который имеет кольцевой выступ на внутренней поверхности для 40 взаимодействия, с raiатаками,.причем сердечник выполнен с радиальным отверстием, а стакан - с коническим выступом для взаимодействия с конусными выс2. Пакер по п. 1, о т л и ч а .ю ность верхнего цилиндра выполнены в виде многогранников с возможностью образования между ними каналов.

А-А

Фиг. 4

Фиг. 5

Г С

Фаг. 6

///

Фиг,8

Д-Л

Фиг.7

Фиг. 9

Ж,

L

Фаг. Ю

r-;r

Фиг.11 И- и

Фиг. 13

Редактор В.Бугренкова

Составитель А.Симецкая

Техред Л.Сердюкова. Корректор Л.Патаи

Заказ 3257

Тираж 471

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгороц, уп. Гагарина, 101

Подписное