Пакер Советский патент 1992 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для разобщения ствола скважины при ее эксплуатации и ремонте.

Известен пакер. содержащий корпус со шлицами на внутренней поверхности, установленные на наружной поверхности корпуса уплотнительный элемент и шлипсы верхний и нижний прижимы с пазами, связанные с корпусом резьбой, обратный тарельчатый клапан, установленный на нижнем прижиме с возможностью перекрытия проходного канала в нем. связанную резьбой с колонной труб муфту с поворотными подпружиненными упорами, установленными с возможностью размещения в пазах прижимов и взаимодействия с последними, установленное под упорами и связанное с ними основание с толкателем взаимодействующим с обратным клапаном, манжету верхнего прижима и защелки прижимов с возможностью взаимодействия с основанием и шлицами корпуса

Пакер спускают в скважину на трубах с захватом за верхний прижим с утопленным уплотнительным элементом, раздвигающимся после установки на определенной глубине. При дальнейшем опускании труб обратный клапан открывается толкателем и наоборот. Для извлечения захватывают пакер за нижний прижим

Недостатками этого пакера является отсутствие устьевой технологической катушки, обеспечивающей точный захват при переходе с верхнего прижима на нижний, трудность изготовления тарельчатого клапана; необходимость открытия его вниз за пределы устройства, что снижает надежность герметизации

Целью изобретения является повышение надежности работы за счет герметичного разобщения ствола скважины.

Поставленная цель достигается тем. что в пакере, содержащем корпус со шлипсэми

на наружной поверхности, уплотнительный элемент, верхний и нижний прижимы, связанные с корпусом резьбами, клапан, установленный на нижнем прижиме с

возможностью перекрытия проходного канала в нем. толкатель, связанный с колонной труб, а поворотными подпружиненными упорами с верхним прижимом реактивный упор, размещенный на наружной поверхности корпуса под уплотнительным элементом и неуравновешенные защелки, размещенные на осях в пазах верхнего и нижнего прижимов с возможностью взаимодействия с толкателем и шлицами на

внутренней поверхности корпуса, манжета верхнего прижима также взаимодействует с толкателем. Клапан выполнен в виде шара, закрывающего седло, в основании которого предусмотрена подвижная подпружиненная вилка, оканчивающаяся вертикальными пазами, в- которые входят эксцентричные шипы шара.

На конце толкателя прикреплен гибкий элемент тела, оканчивающийся грузом. На

устье скважины предусмотрена дополнительная катушка, по высоте равная расстоянию между пазами верхнего и нижнего прижимов, и подкладная вилка для снятия катушки с устья скважины для проведения

операции по извлечению пакера из скважины

На фиг. 1 изображено оборудование фонтанной скважины с установленным в ней пакером в положении закрытого клапана (на проекции виды на клапан сдвинуты друг относительно друга на 90°), разрез; на фиг. 2 - подкладная вилка, вид сбоку; на фиг 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - пакер в открытом положении со сдвинутыми видами

на клапан, продольный разрез; на фиг 5 - разрез А-А на фиг 4; на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 4,

Пакер 1 устанавливают в эксплуатационной колонне 2 Он оканчивается обратным клапаном в виде шара 3 с осевым каналом. В скважину спущена колонна НКТ 4, ввинченная сверху в катушку 5. На верхний фланец крестовика 6 установлен дополнительный фланец 7. На катушке 5 расположены задвижка 8, крестовик 9. Колонна НКТ 4 соединена с катушкой 5 через муфту 10. К отводам крестовика 9 крепятся задвижки 11. Предусмотрены также прокладная вилка 12 и дополнительная катушка 13. Снизу колонны НКТ4 через муфту 14 крепится муфта 15, герметизируемая манжетой 16 пакера 1. Толкатель оканчивается гибким элементом - канатом 17, Дополнительный фланец 7 имеет манжету 18, уплотняющую колонну НКТ 4.

Пакер 1 состоит из корпуса 19 в виде цилиндрического патрубка, оканчивающегося с обеих сторон внутренней упорной резьбой, на которую навинчиваются прижимы сверху 20 и снизу 21. Прижим 21 имеет полую камеру с проходным каналом и поперечину 22, в которую упирается пружина 23 вилки 24, пропущенной в поперечину 22. Внутренние торцы прижимов имеют скосы. Прижимы уплотнены относительно корпуса прокладками 25 и 26.

Между наружными торцами прижимов через упорные подшипники 27 и 28 на наружной поверхности корпуса 19 зажаты прижимные конусные втулки 29 - 31. а также клинья-шлипсы 32 с зазором по периметру внутренней поверхности обсадной колонны 2, связанные между собой пружиной 33 с рифленной поверхностью, кроме того, имеется уплотнительный элемент в виде манжеты 34. Низ конусной втулки 31 выполнен уширяющимся 35 к низу и по периметру его имеются ушки, в которых на осях 36 расположены подпружиненные пружинами 37 рычаги 38, на осях 39 которых расположены ролики 40 с рифленными поверхностями. Верхний прижим 20 имеет фаску 41, а также проточку 42 с манжетой 16 на внутренней цилиндрической поверхности 43 и два диаметрально противоположно расположенных продольных паза 44, оканчивающихся сверху и снизу скосами. Аналогичные пазы 45, оканчивающиеся как сверху, так и снизу прямыми углами, имеются на внутренней поверхности прижима 21. В нижнюю муфту 46 колонны НКТ 5 или дополнительной трубы вставного насоса (или ЭЦН) ввинчивается конец 47 основания толкателя 15, возможно также взаимодействие манжеты 43 непосредственно с муфтой 46. Основание имеет продольный паз, туда вставлены подпружиненные двумя пластинчатыми пружинами-упорами 48 поворотные (оси 49) упоры 50. Ролики 40 частично утоплены в пазах 51 корпуса 19. Корпус имеет продольные шлицы 52, а прижимы 21 поворотные рычажки-зажимы 53, расположенные в пазах 54 на осях 55, хвостовики 56

которых по весу гораздо меньше самого рычажка. Вилка 24 соединена сверху планкой 57, на которую опирается груз 58, прикрепленный к канату 17. Шар 3 клапана имеет параллельные скосы 59 с обеих сторон, на

0 которых размещены шипы 60, вставленные в прорези-пазы 61 вилок 24.

В центре шара прудусмотрены шипы 62, помещенные в ограничительные пазы 63. Высота катушки 12 равна расстоянию меж5 ду пазами 44 и 45 прижимов 20 и 21. Высота подкладной вилки 12 большая, чем катушки 12. Позицией 64 обозначена полая камера. Пакер работает следующим образом. При необходимости установить в сква0 жине пакер его опускают вместе с насосно- компрессорными трубами 4, для чего конец 47 толкателя 15 ввинчивают в муфту 46, а упоры вставляют внутрь прижима 20.

Упоры, двигаясь по скосам 41. сжимают

5 пружины 48, скользят по внутренней цилиндрической поверхности прижима и попадают в продольные пазы 44. При этом вес пакера в сборе недостаточен для того, чтобы преодолеть пружины 48. Если упоры опусти0 лись на уровень пазов, но не вошли в них, необходимо вращением повернуть упоры на необходимый угол. При этом груз 58 толкателя упирается в планку 57 клапана, преодолев пружины 23, опускает ее и открывает

5 клапан за счет поворота шара на 90° воздействием на шипы 60 прорезями 61. При этом нижний прижим 21 полностью навинчен на корпус 19. а верхний 20 частично отвинчен. Последнее соответствует такому положе0 нию клиньев 32 и манжеты 34, когда они не касаются внутренней поверхности эксплуатационной колонны 2, Пропускают всю систему внутрь эксплуатационной колонны 2. При этом подпружиненные ролики 40 сме5 стятся к центру скважины и будут касаться внутренней поверхности эксплуатационной колонны 2. Начинают спускать пакер в скважину в виде, показанном на фиг. 4. При этом вес пакера в сборе будет приходиться на

0 подпружиненные упоры 50, но он окажется недостаточным, чтобы сжать упоры и отсоединиться от них, проскочить внутрь скважины.

После того, как произвели спуск пакера

5 до места его установки, начинают вращать колонну НКТ 4 по часовой стрелке, т.е. в сторону свинчивания труб. При этом ролики 40 своими заостренными концами упрутся, во внутреннюю поверхность экрплуатаци- онной колонны, создавая реактивный момент, предотвращая вращение корпуса 19, а прижимы 20 начнет навинчиваться на него. Конусные втулки 29 и 30 начнут выталкивать клинья 32, упирая их во внутреннюю стенку эксплуатационной колонны, при этом дополнительный реактивный момент, а также необходимую реактивную силу, предотвращающую подъем пакера. Манжета 34 распирается и упирается во внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны, создавая необходимую герметичность. В таком положении производится фонтанная или полуфонтанная глубиннона- сосная (ЭЦН) эксплуатация скважины.

Для того, чтобы поднять колонну НКТ4 с целью ремонта скважины, закрывают центральную задвижку 8, снижают давление в обвязке до нуля, отсоединяют задвижки 11 от манифольдных линий, отвинчивают болты фланца катушки 13, на которой подвешена колонна НКТ 4 с крестовиком 9 Трактором-подьемником поднимают колонну НКТ 4 на величину h, достаточную для того, чтобы груз 58 поднялся с планки 57, а шаровой клапан повернулся и закрылся бы После этого давление во внутритрубном и затрубном пространстве скважины снижают до нуля. Затем, подложив под фланец 5 катушки элеватор, сажают колонну НКТ на него. Снимают центральную задвижку 8 с крестовиком 9 и производят подъем колонны НКТ. В дальнейшем при подъеме НКТ муфта 15 с толкателем выйдет из контакта с манжетой 16 и жидкость из межтрубного пространства останется внутри эксплуатационной колонны 2. При дальнейшем подъеме колонны НКТ 4 пакер отсоединится от толкателя, так как он достаточно жестко установлен на месте, пружина 48 деформируется и упоры 50, скользя по верхним наклонным поверхностям пазов 44, сблизятся и выйдут из пазов, отсоединяясь от самого пакера. После этого обычным способом продолжают поднимать колонну НКТ 4. После производства ремонтных работ процесс повторяется, но в обратном порядке. Причем, когда муфта 15 войдет в контакт с манжетой 16, груз 58 начнет давить на планку 57 вилки 24, последняя начнет опускаться вниз и эксцентрично давить своей прорезью 61 на шипы 60 и поворачивать шар 3 клапана против часовой стрелки на угол 90° в пределах хода шипа 62 в ограничительном в пазу 63 и откроет шаровой клапан.

После длительной работы при необходимости извлечь пакер на дневную поверхность, после глушения скважины путем закачки в нее утяжеленного раствора толкатель 15 опускают ниже так, чтобы упоры 50

вошли в продольные пазы 45 нижнего прижима 21 (см. фис. 4 штрихпунктиром).

Переход упоров 50 с пазов. 44 на 45 производится следующим образом. Трактором-подъемником поднимают колонну НКТ 4 так, чтобы зазор между нижним и верхним торцами катушек 5 и 13 h бът бы больше высоты подкладной вилки 12 плюс цилиндрической части муфты 10. Затем вставляют

подкладную вилку 12, своей прорезью надвигая ее на тело НКТ 4, внутрь катушки 13 и опускают колонну НКТ 4 вниз, сажая ее торцом муфты 10 на подкладную вилку 12, отвинчивают катушку 5 от муфты 10. Предварительно раскрепив болтовые соединения катушки 13 и фланца 7, поднятием вверх снимают катушку 13 с устья скважины. Снова навинчивают катушку 5 на муфту 10. Приподнимают за крестовик 9 колонну НКТ4. В

бок отводят подкладную вилку 12 и сажают катушку 5 на фланец 7. При этом на забое скважины упоры 50 опустятся на величину, которая окажется достаточной, чтобы упоры оказались на уровне пазов 45 и вошли в них.

Вращением колонны НКТ 4 по часовой стрелке начинают отвинчивать прижим 21 от корпуса 19. При этом манжета 34, клинья- шлипсы 32 утопятся и отойдут от внутренней поверхности эксплуатационной

колонны 2. Поднимают колонну НКТ 4 вместе с пакером на дневную поверхность. Рычажки 53, предназначенные для фиксации прижимов от отвинчивания, входятв шлице- вые пазы 52. когда на них не воздействует

толкатель 15, и, наоборот, дают возможность вращать прижимы при воздействии на хвостовик 56 толкателя 15. Под действием собственного веса они поворачиваются в горизонтальное положение.

При необходимости повернуть клапан он разгружается от действия пружины.

Формула изобретения Пакер, содержащий корпус со шлицами

на внутренней поверхности, установленные на наружной поверхности корпуса уплотни- тельный элемент и шлипсы, верхний и нижний прижимы с пазами, связанные с корпусом резьбой, обратный клапан, установленный на нижнем прижиме с возможностью перекрытия проходного канала в нем, связанную резьбой с колонной труб муфту с поворотными подпружиненными упорами, установленными с возможностью

размещения в пазах прижимов и взаимодействия с последними, установленное под упорами и связанное с ними основание с толкателем, взаимодействующим с обратным клапаном, герметизирующую манжету, размещенную на верхнем прижиме и взаимодействующую с муфтой, реактивные упоры, установленные на корпусе под уп- лотнительным элементом, и защелки, установленные на осях связанных с верхним и нижним прижимами с возможностью взаимодействия с основанием и шлицами на внутренней поверхности корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет герметичного разобщения ствола скважины, пакер снабжен полой камерой, жестко связанной с

0

нижним прижимом, и поперечиной с проходным каналом, установленной в полости камеры, а обратный клапан выполнен в виде шара с осевым каналом и шипами, который установлен в полости камеры под поперечиной, и вилки с планкой и пазами под шипы шара, при этом толкатель выполнен в виде гибкого элемента с грузом, установленным с возможностью взаимодействия с планкой вилки, а последняя подпружинена относительно поперечины камеры.

ff

//

Фиг. 2

Фигз

Редактор Е.Копча

Составитель Б.Кирш Техред М.Моргентал

Л

4д

19

Фиг. 6

Корректор А.Токарская