Устройство для разобщения пластов в скважине Советский патент 1992 года по МПК E21B33/12 

(Л

С

Использование: для разобщения пластов в скважине, преимущественно при цементировании обсадных колонн. Сущность изобретения: повышение надежности пакеровки за счет увеличения коэффициента пакеровки. Это достигается тем, что между стволом и кожухом установлены разрезная обечайка и дополнительная уплотнительная манжета, расположенная под разжимным конусом, выполненная М материала, жесткость которого больше жесткости материала основной уплотнительной манжеты, и сопряженная с последней по конической поверхности с углом конуса, меньшим чем угол торцовой поверхности разжимного конуса, а разрезная обечайка выполнена из того же материала, что и разжимной конус. 3 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для разобщения пластов в скважине, преимущественно при цементировании обсадных колонн.

Известно устройство для ступенчатого и манжетного цементирования скважин, включающее корпус с осевым каналом и радиальными отверстиями, установленный на корпусе уплотнмтельный элемент пакера и толкатель, сопряженный с уплотнительным элементом пакера по конической поверхности.

Недостатком этого устройства является низкий коэффициент пакеровки и, следовательно, недостаточно надежная работа в кавернозном стволе скважины

Известен также разбуриваемый пакер, включающий ствол с осевым каналом и радиальными отверстиями, кожух, размещенный концентрично стволу и образующий с ним кольцевую полость, установленные на стволе упор, уплотнительную манжету и разжимной конус с конической торцовой поверхностью в нижней части, расположенный в кольцевой полости между стволом и кожухом.

Недостатком этого устройства является невысокий коэффициент пакеровки, обусловленный конструкцией пакерующего элемента, раскрывающегося под действием разжимного конуса, который при движении вниз растягивает уплотнительный элемент, внедряясь под него. Таким образом, максимальный диаметр уплотяительного элемента в раскрытом положении ограничен разностью между наружным диаметром кожуха и ствола или толщиной уп/ютнительно- го элемента в нераскрытом положении. Однако заколонные пакеры включаемые в

а

00

Ю

о

XI

врзнгей

состав обсадной колонны, имеют определенные ограничения по наружному диаметру кожуха и внутреннему диаметру ствола. Наружный диаметр кожуха не должен превышать определенного критического значе- ния, при котором обеспечивается свободный, без посадок, спуск обсадной колонны в скважину. Внутренний диаметр ствола не должен сужать проходное сечение колонны, т.е. он не может быть меньше внутреннего диамёт рУ обсадных труб. Таким образом, в известном устройстве увели- чивать разницу между наружными диаметрами ствола и кожуха можно только до определенного критического значения, которое и ограничивает коэффициент паке- ровки.

Целью изобретения является повышение надежности пакеровки за счет увеличения коэффициента пакеровки

Поставленная цель достигается тем, что устройство для разобщения пластов, включающее ствол с осевым каналом и радиальными отверстиями и кожух, размещенный концентрично стволу и образующий со стволом кольцевую полость, а также установлен- ные на стволе упор, уплотнительную манжету и разжимной конус с конической торцовой поверхностью в нижней части, расположенный в кольцевой полости, между стволом и кожухом, снабжено разрезной обечайкой и дополнительной уплотнитель- ной маИжетой, расположенной о кольцевой полости под разжимным конусом, выполненной из материала, жесткость которого больше тяжести материала основной уплот- нительной манжеты и сопряженной с последней по конической поверхности с углом конуса меньшим, чем угол торцовой поверхности разжимного конуса, причем разрезная обечайка выполнена из того же материала, что и разжимной конус.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство в транспортном положении; на фиг. 2 - то же, в положении, когда дополнительная уплотнительная манжета вышла из кольцевой полости; на фиг. 3 - то же, в положении с максимально раскрытым паке- рующим элементом.

Устройство для разобщения пластов в скважине содержит ствол 1 с осевым каналом и радиальными отверстиями 2, и кожух 3, размещенный концентрично стволу и образующий с ним кольцевую полость. На стволе установлены также упор 10м уплотнительная манжета 9. В кольцевой полости между стволом 1 и кожухом 3 расположен разжимной конус 6 с конической торцовой поверхностью в нижней части и дополнительная уплотнительная манжета 7. Разжимной конус 6 удерживается в исходном положении срезными штифтами 5. На внутренней поверхности кожуха установлен пружинный фиксатор 4, предназначенный

для предотвращения возврата нажимного конуса б в исходное положение после снятия усилия пакеровки

Дополнительная уплотнительная манжета 7 выполнена из материала, жесткость

0 которого больше жесткости уплотнительной манжеты 9 Уплотнительные манжеты 7 и 9 сопряжены между собой по конической поверхности с углом конуса меньшим, чем угол торцовой поверхности разжимного конуса

5 б Между уплотнительными манжетами установлена тонкая разрезная обечайка 8, выполненная из того же материала, что и разжимной конус б

Устройство работает следующим обра0 зом.

Устройство спускается в скважину в составе обсадной колонны. По окончании про- давки тампонажного раствора в обсадной колонне повышают давление, которое через

5 радиальные отверстия 2 в стволе 1 действу1 ет на разжимной конус б Давление повышают до тех пор, пока усилие, возникающее от действия этого давления на разжимной конус б в исходном положении После срезки

0 штифтов 5 разжимной конус 6 перемещается вниз вместе с дополнительной уплотнительной манжетой 7, которая входит под уплотнительную манжету 9, в результате чего последняя увеличивается в диаметре, ча5 стично перекрывая ствол скважины (фиг. 2) Поскольку угол конической поверхности, по которой сопряжены уплотнительные Манжеты, меньше угла торцовой поверхности разжимного конуса, то сила трения на

0 участке сопряжения манжет меньше силы трения на участке между разжимным конусом 6 и дополнительной уплотнительной манжетой 7. Применение разрезной обечайки 8, выполненной из того же материала, что

5 и разжимной конус б, обеспечивает сопоставимые условия трения при вхождении разжимного конуса б под дополнительную манжету 7 и последней под основную уплотнительную манжету 9. При выполнении раз0 жимного конуса б и разрезной обечайки 8 из металла, а уплотнительных манжет 7 и 9 из резины в обеих случаях трение осуществляется в паре металл-резина Таким образом, наличие разрезной металлической оЬечайки

5 и выполнение ее из того же материала, что и разжимной конус, а также определенное соотношение угла конической поверхности сопряжения уплотнительных манжет и угла торцовой поверхности разжимного конуса, создают условия первоначального раскрытия основной уплотнительной манжеты 9, предотвращая до определенного времени раскрытие дополнительной уплотнительной манжеты 7.

После выхода дополнительной уплотнительной манжеты из кольцевой полости между стволом и кожухом, и при дальнейшем перемещении вниз разжимного конуса б под действием возрастающего усилия по- следний входит под дополнительную уплот- нительную манжету 7, раздвигая ее вместе с уплотнительной манжетой 9 и обеспечивает полное перекрытие кольцевого зазора в стволе скважины, т.е. полная пакеровка (фиг. 3). Разжимной конус удерживается в конечном положении пружинным фиксатором А.

Таким образом, повышается надеж- ность работы пакера за счет обеспечения более высокого коэффициента пакеровки при ограниченном наружном диаметре устройства и ограниченной толщине уплотни- тельных манжет.

Формула изобретения Устройство для разобщения пластов в скважине, включающее ствол с осевым каналом и радиальными отверстиями, кожух, размещенный концентрично стволу и образующий с ним кольцевую полость, установленные на стволе упор, уллотнительную манжету и разжимной конус с конической торцовой поверхностью в нижней части, расположенный в кольцевой полости между стволом и кожухом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности пакеровки за счет увеличения коэффициента пакеровки, оно снабжено разрезной обечайкой и дополнительной уплотнительной манжетой, расположенной в кольцевой полости поД разжимным конусом, выполненной из материала, жесткость которого больше жесткости материала основной уплотнительной манжеты, и сопряженной с последней по конической поверхности с углом конуса меньшим, чем угол торцовой поверхности разжимного конуса, причем разрезная обечайка выполнена из того же материала, что и разжимной конус,

/о

10

-в

/

/

f

I

Ю