Пакер Советский патент 1992 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к оборудованию для перекрытия.кольцерогопространства при испытании необсажекных скважин. .

Цель изобретения - повышение эффективности работы пакера с испытателемпл г стов за счет ограничения силы сжатия уплотнительного элемента при испытания скважин. .

На фиг. 1 изображен общий вид пакера, разрез; на фиг. 2 - узел I на фиг, 1; на фиг. 3 - вид А на фиг 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - пакер, в момент испытания объекта в скважине, разрез.

Устройство содержит (фиг. 1-5) полый корпус 1 с верхним переводником 2, снабженным конической резьбой 3 и шлицевыми каналами 4 вО внутренней полости. В средней части корпус 1 имеет радиально и Л4ММётрично расположенные окна 5 (фиг, 4), в которых установлены подпружиненные 6 поршни 7, уплотненные по цилиндрической поверхности кольцами 8.

Для предотвращения вращенияпоршней 7 вокруг своей оси они снабжены прямоугольным пазом 9, в который входит конец пружины 6. Торцы поршней 7, обращенные во внутреннюю полость корпуса 1, снабжены зубчатой насечкой 10. Пружины 6

закреплены болтами 11 в пазах 12с наклонным дном 13 корпуса 1. В нижней части корпус 1 снабжен резьбой 14 и yплotнeниями 15 и 16. На резьбе 14 закреплен ограничитель 17,

Каждый из поршней 7 обращен зубчатой насечкой 10 к полому штоку 18, на наружной поверхности которого выполнена зубчатая насечка 19, ответная зубчатой насечке 10 поршней 7.

Плоскость, проходящая через нижний профиль каждого зуба насечки 10 поршня 7, перпендикулярна продольной плоскости корпуса 1, а плоскость, проходящая через верхний профиль зубка насечки поршня 7, расположена к продольной плоскости корпуса 1 под острым углом.

Во внутренней полости корпуса 1 телескопически установлен полый шток 18, снабженный в верхней части утолщением 20, которое находится в шлицевом зацеплении с каналами 4 корпуса 1. Радиальные отверстия 21 в штоке 18 выполнены на уровне поршней 7. Зубчатая насечка 19 выполнена в виде кольцевых выступов, а по профилю ответная зубчатой насечке поршней 7. Ниже кольцевых зубчатых насечек 19 полый шток 18 имеет наружный диаметр для подвижного уплотнения кольцами 22.

В нижней части полый шток 18 имеет присоеднительную резьбу 23, внутренняя полость штока 18 снабжена осевым каналом 24. К ограничителю 17 и корпусу 1 жестко и герметично присоединен уплотнительный элемент 25 через металлическую головку с одновременным подвижным соприкосновением с наружной поверхностью полого штока 18. Нижний торец уплотнительного элемента 25 снабжен промежуточной опорой, включающей шайбу 26 и |эезиновую втулку .27, Внизу резиновая втулка 27 поддерживается нижним опорным переводником 20 жестко свинченного с гголым штоком 18 и снабженного конической резьбой 29. На фиг, 5 показана установка пакера в открытом стволе скважины, спущенного в скважину на бурильных трубах 30 с хвостовиком - фильтром 31, снабженного опорой 32, на забой скважины, и уплотнение элемента 25 в кольцевом зазоре 33, Направление осевого сжатия компоновки показано стрелкой С.

Устройство работает следующим oi aзом.

В компоновке пластоиспытательного оборудования пакер спускается в скважину в положении его элементов, как показано на фиг. 1, При этом гидростатическое давление в скважине, действуя на внешний и внутренний торец поршней узла фиксации, обеспечивает им состояние гидравлического равновесия, благодаря чему поддействием пружин 6 поршни 7 находятся в исходном нейтральном положении. Действие гидростатического давления на зубчатые торцы поршней 7, обращенных к полому штоку 18, осуществляется через осевой канал 24 штока 18 и радиальные отверстия 21, При достижении забоя скважины опоры 32

0 разгружают колонну бурильных труб на хвостовик 31. Поскольку нижний опорный переводник 29 при этом остается неподвижным, а корпус 1 пакера под действием передаваемой нагрузки перемещается вниз, уплот5 нительный элемент 25 сжимается, увеличиваясь в диаметре, и уплотняется, касаясь стенок скважины. Для предотвращения вытекания резины уплотнительного элемента 25 в кольцевой зазор служит промежуточная опора 26, 27. Далее под действием этой осевой нагрузки открывается клапан пластоиспытателя. в результате чего подпакерное пространство сообщается с внуритрубным пространством, давление

5 под пакером резко падает, создается перепад давления (депрессия) на пласт. В результате этого перепада поршни 7 узла фиксации выводятся из равновесия, так как давление со стороны торцов зубчатыми выступами 10 поршней 7 также резко падает, достигая внутритрубного. Поршни 7 мгновенно перемещатюся к полому штоку 18.

Поль1й шток 18 фиксируется относительно корпуса 1, чем исключается передача до-.

5 полнительной нагрузки (от действия гидростатического давления в скважине) на уплотнительный элемент 25 пакера. Зубчатые насечки 10 и 19 в этот момент времени соприкасаются плоскостями, расположенными под углом 90 градусов к оси полого штока, что исключает радиальное отталкивание пробок 6 от полого штока 16 и надежно фиксирует его относительно корпуса 1 на весь период действия перепада давления,

5 Следует отметить, что после фиксации полого штока 18 относительно корпуса 1 передача нагрузки через металлическую головку на уплотнительный элемент прекращается, однако кольцевой зазор между головкой уп0 лотнительйого элемента 25 и стенкой скважины остается под действием гидростатического давления и перепада, создавая дополнительную осевую нагрузку на уплотнительный элемент 25, которая необходима

5 для герметизации кольцевого зазора с целью исключения просачивания жидкости над пакером в его подпакерную. зону, (т,е, действует эффект доуплотнения. пропорциональный перепад давления), что необходимо для надежной работы пакера.

При снятии пакера с места (после завершения процесса испытания) зубчатые выступы 10, 19 теперь сопр икасаются плоскостями под углом 45 градусов, что за счет осевой силы, направленной вверх, создает отталкивающую силу, которая ради ально смещает поршни 7 в исходное состояние, расцепки зубчатые 10 и кольцевые 19 насечки между собой. После этого корпус 1 свободно перемещается вверх дб упора в утолщенную часть 20 полого 1ЦТОК8 18, пакер снимается с места и поднимается на поверхность.

Экономический эффект от предлагаемо го пакера будет дoctигaтьcя за счет сокрвщения числа неудачных испытаний пластов в процессе бурения по причине негерметинности пакеровки в необсаженных стволах скважины, который в денежном выражении может составить до 30,0 тыс.руб. в год по одному нефтедобывающему объединению.

Формул а изобретения Пакер, включающий полый корпус с окнами в боковой поверхности и ограничите1

29

физ.

лем, телескопически установленный в корпусе полый шток с опорным переводником и нажимным уплотнительным элементом, расположенным между опорным переводником и ограничителем, узел фиксации корпуса в виде установленных в окнах корпуса с возможностью радиального перемещения уплотнительных поршней с зубчатой насечкой и возвратными пружинами, связанными с корпусом, о тли ч а ю щи и с ятем, что, с целью повышения эффективности работы пакера с испытателем пластов за счет ограничения силы сжатия уплотнительного элемента при испытании скважины, каждый из поршней узла фиксации обращен своей зубчатой насечкой к полому штоку, причем а последнем на уровне поршней выполнены радиальные отверстия, а на наружной поверхности полого штока выполнена зубчатая насечка, ответная зубчатой насечке поршня, перпендикулярно продольной плоскости корпуса, а плоскость, проходящая через верхний профиль зуба насечки поршня, расположена к продольной плоскости корпуса под острым углом.

фигЗ

.Z

Йзббретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к,оборудованию для перекрытия кольцевого пространства при испытании необсаженных скважин. Цель изобретения - повышение эффективности работы пакера с испытателем пластов за счет ограничения силы ежа- тия уплотнительного элемента прииспытании скважины.-Для этого каждый из поршней 7 узла- фиксации, имеющий возвратные пружины 7 и установленный в окнах корпуса 1 с возможностью радиального перемещения; обращен своей зубчатой насечкой 10 к телескопически установленному в корпусе 1 полому штоку 18. На наружной поверхности последнего выполнена зубчатая насечка 19, ответная зубчатой насечке 10 поршней 7, а на уровне поршмей шток имеет радиальные отверстия 21. Для надежной фиксации полого штока 18 относительно корпуса 1 зубчатая насечка поршней 7 перпендикулярна продольной плоскости корпуса 1, Плоскость, проходящая,через верхний профиль зуба насечки поршня, расположена а продольной плоскости корпуса под острым углом. Корпус 1 под действий^ осевой нагрузки перемещается вниз, ужимая уплотнительный элемент 25 с обеспечением ограничения силы сжатия уплотИительного элемента, 5 ил.fe