Пакер Советский патент 1992 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к буровой технике а именно к устройствам для опрессов- ки в скважине обсадной колонны с противовыбросовым оборудованием

Известен пакер содержащий ствол с центральным осевым каналов и стопорами, надпакерное пространство которого сообщается с трубным пространством

Пакер не обеспечивает надежной работы при опрессовке обсадной колонны.

Известен также пакер, содержащий связанный с колонной труб ствол с радиальными каналами, между которыми размещен уплотнительный элемент с экранами в виде секторов, установленными с возможностью радиального перемещения и перекрытия друг друга, кожух, концентрично уста новленный на корпусе и образующий с ним кольцевую полость, расположенный в кольцевой полости кожуха поршень с толкателем, образующий со стволом и кожухом надпоршневую полость, связанную ради- альным каналом с полостью ствола и под- поршневую полость, гидравлически связанную с затрубным пространством, размещен ную в полости ствола втулку с сед- лом подброссовый запорный орган, срез- ной элемент и стопор для фиксации уплотнительного элемента в сжатом состоянии.

Пакер также не обеспечивает надежной работы при опрессовке осадной колонны, поскольку не обеспечивает отсутствие избыточного давления в трубном канале и над пакером и извлечение его затруднено.

Целью изобретения является повышение надежности работы пакера при опрес- совке осадной колонны и облегчение извлечения его из скважины. Поставленная цель достигается тем, что пакер снабжен обратным клапаном и пружиной, поршень подпружинен посредством последней отно- сительно кожуха и выполнен составным с верхней плавающей частью, а в нижней части кожуха выполнены каналы для гидравлической связч подпоршневой полости с полостью между частями поршня, ствол над и под радиальными каналами имеет дополнительные каналы для размещения соответственно обратного клапана и стопоров, при этом втулка и толкатель имеют кольцевые проточки под стопоры, которые установле- ны в каналах ствола подвижно, обратный клапан сообщает кольцевую полость над плавающей частью с внутритрубным пространством, а срезной элемент размещен под втулкой,

На фиг. 1 изображен пакер - продольный разрез,1 левая половина в исходном положении пакера, правая - в рабочем.

На фиг. 2 - защитные экраны уплотни- тсльных элементов.

Пакер, связанный посредством резьбового соединения с колонной бурильныхтруб

1,содержит ствол 2 с осевой полостью 3, кожухом 4 и нижней опорой 5. На стволе 2 между нижней опорой 5 и кожухом А после- довательно установлены уплотнительный элемент 6, верхняя опора 7, кольцевой поршень 8 с толкателем, опирающимся своим нижним торцом на верхнюю опору 7, имею- щий верхнюю плавающую часть 9, размещенный в кольцевой полости, образованной внутренней поверхностью кожуха 4 и наружной поверхностью ствола

2.Пружина 10 установлена между буртом кожуха 4 и поршнем 8 для поджатия последнего вверх к его плавающей части 9. В средней части полости 3 ствола 2 установлена кольцевая поршневая втулка 11 с седлом в верхней части под бросовый запорный орган в виде шара 12, наружной кольцевой проточкой для размещения в ней внутренних концов стопоров 13 в исходном положении пакер, и срезными ножами 14 в нижней части, В стволе 2 выполнены радиальные каналы 15 для сообщения полости 3 с надпоршневой полостью, каналы для размещения в них стопоров 13, и радиальные каналы для размещения в них узлов крепления 16 срезных элементов 17,

В верхней части ствола 2 выполнен дополнительный канал для сообщения надпоршневой полости с трубным пространством бурильной колонны 1. В этом канале размещен обратный клапан 18.

На внутренней поверхности поршня 8 выполнена кольцевая проточка для размещения в ней наружных концов стопоров 13 в рабочем положении пакера. Уплотнительный элемент б выполнен из чередующихся кольцевых элементов 19 различной твердости, причем крайние элементы имеют повышенную твердость и снабжены шторными защитными экранами 20,

Полость 3 ствола 2 снизу закрыта решеткой 21. Плавающая часть 9 поршня, втулка 11, узлы крепления 16 срезных элементов 17 снабжены уплотнительными кольцами 22.

Пакер работает следующим образом.

Для проведения опрессовки пакер спускают в обсаженную скважину до заданной глубины на бурильных трубах 1. При этом промывочная жидкость, находящаяся в скважине, через решетку 21 поступает в полость 3 ствола 2 пакера и, отжимая шар 12 от седла кольцевой поршневой втулки 11 вверх, поступает в трубное пространство бурильной колонны 1 и заполняет его. После этого насосным агрегатом создают в трубном пространстве бурильной колонны 1 определенное избыточное давление. При этом промывочная жидкость под давлением поступает через каналы 15 в надпоршневую полость между стволом 2 и кожухом 4, и воздействует на плавающую часть 9 поршня, перемещая ее вниз, Движение 9 передается поршню 9 с толкателем и верхней опоре 7, которая распирает кольцевой уплотнительный элемент 6 между собой и ниж- ней опорой 5, в результате чего осуществляется герметизация кольцевого зазора между стволом 2 и обсадной колонной. При этом шторные защитные экраны 20 крайних кольцевых элементов 19 уплотнительного элемента 6 скользят по конинеским поверхностям верхней 7 и нижней 5 опор, перемещаясь к стенке обсадной колонны, закрывают выступающие торцы кольцевого уплотнительного элемента 6, создавая ему благоприятные условия работы в замкнутом пространстве. Одновременно с воздействием на кольцевую плавающую часть 9, промывочная жидкость под давлением воздействует на кольцевую поршневую втулку 11, герметично закрытую сверху шаром 12, стремясь переместить ее вниз. Перемещению втулки 11 вниз препятствуют стопоры 13, размещенные своими внутренними концами в наружной кольцевой проточке втулки 11. Под воздействием усилия втулки 11 стопоры 13 стремятся переместиться в радиальных каналах ствола 2 в направлении от оси пакера и упираются наружными торцами во внутреннюю поверхность поршня 8 с толкателем. При полной распакеровке кольцевого уплотнительного элемента 6 поршень 8 в результате его перемещения вниз разместится своей внутренней проточкой против стопоров 13, которые войдут наружными концами в проточку и освободят канал полости 3 ствола 2 для перемещения втулки 11 вниз. Перемещаясь вниз, поршневая втулка 11 зафиксирует своей наружной поверхностью стопоры 13 от обратного перемещения, которые в свою очередь зафиксируют поршень 8 с толкателем от перемещения вверх. При дальнейшем движении вниз поршневая втулка 11 упрется срезными ножами 14 в срезные элементы 17 и остановится. Затем сбрасывают давление в трубном пространстве бурильной колонны 1, так как уплотнительный элемент 6 механически зафиксирован в распакерованном положении.

После этого закрывают ПВО и создают в обсаженной скважине опрессовочное давление, выдерживая его необходимое время. При этом промывочная жидкость под давлением поступает в подпоршневую полость между стволом 2 и кожухом 4, и воздействует на плавающую часть 9 поршня, перемещая ее вверх до упора. Слив промывочной жидкости из надпоршневой полости осуществляется через каналы 15 в полость 3, а после того как уплотнительные кольца 22 плавающей части 9 перекроют каналы 15,- через обратный клапан 18 в трубное пространство бурильной колонны 1. При превышении давления промывочной жидкости в трубном пространстве над давлением в надпоршневой полости обратный клапан 18 закрывается.

При негерметичности пакера избыток промывочной жидкости будет поступать из

полости обсаженной скважины под пакер. а затем через решетку 21, полость 3 ствола 2, кольцевую поршневую втулку 11, отжимая при этом шар 12 от седла втулки 11 вверх, в

трубное пространство бурильной колонны 1. Так осуществляется контроль за работой пакера.

По окончании опрессовки сбрасывают давление в обсаженной колонне и создают

0 в трубном пространстве бурильной колонны 1 определенное избыточное давление, величина которого превышает величину давления срабатывания пэкера, При этом давлении усилие на кольцевую поршневую

5 втулку 11, герметично закрытую сверху шаром 12, достигает величины срезки элементов 17 срезными ножами 14. После срезки срезных элементов 7 поршневая втулка 11 перемещается по каналу полости 3 ствола 2

0 вниз, попадает в ее расширенную часть и падает с шаром 12 на решетку 21.

При этом стопоры 13 освобождаются для перемещения в направлении к оси пакера. Под действием усилия пружины 10 тол5 катель 8 воздействует на наклонные участки наружных концов стопоров 13, размещенных во внутренней кольцевой проточке пор- шня 8, и перемещает стопоры 13 в радиальных каналах ствола 2 в направлении

0 к оси пакера. Под действием усилия пружины 10 поршень 8 перемещается вверх к плавающей части 9 поршня. Под действием внутренних упругих сил уплотнительный элемент б примет исходную форму, переме5 стит верхнюю опору 7 вверх, освобождая пакер для извлечения из скважины.

Для повторного применения пакера приводят его элементы в исходное положение, а срезные элементы 17 заменяют но0 выми.

Формула изобретения Пакер, содержащий связанный с колонной труб ствол с радиальными каналами, установленные на стволе верхнюю и ниж5 нюю опоры, между которыми размещен уплотнительный элемент с экранами в виде секторов, установленных с возможностью радиального перемещения и перекрытия друг друга, кожух, кокцентрично установ0 ленный на корпусе и образующий с ним кольцевую полость, расположенный в кольцевой полости кожуха поршень с толкателем, образующий со стволом и кожухом надпоршневую полость, связанную ради5 альным каналом с полостью ствола, и под- поршневую полость, гидравлически связанную с затрубным пространством, размещенную в полости ствола втулку с седлом под бросовый запорный орган, срезной элемент и стопор для фиксации уплотнительного элемента в сжатом состоянии, о т личающийся тем, что, с целью повышения надежности работы пакера при опрес- совке обсадной колонны и облегчения извлечения его из скважины, пакер снабжен обратным клапаном и пружиной, поршень подпружинен посредством последней относительно кожуха и выполнен составным с верхней плавающей частью, а в нижней части кожуха выполнены каналы для гидравлической связи подпоршневой полости с

полостью между частями поршня, ствол над и под радиальными каналами имеет дополнительные каналы для размещения соответственно обратного клапана и стопоров, при этом втулка и поршень имеют кольцевые проточки под стопоры, которые установлены в канала ствола подвижно, обратный клапан сообщает кольцевую полость над плавающей частью поршня с внутритруб- ным пространством, а срезной элемент размещен под втулкой.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для опрессов- ки в скважине обсадной колонны с противовыбросовымоборудованием, Цель - повышение надежности работы па- кера при опрессовке обсадной колонны и облегчение извлечения его из скважины. Для этого пакер, связанный посредством резьбового соединения с колонной бурильных труб 1, содержит ствол 2 с осевой полостью 3, кожухом 4 и нижней опорой 5. На стволе 2 между нижней опорой 5 и кожухом 4 последовательно установлены уплотни- тельный элемент 6, верхняя опора 7, поршень 8 с толкателем, опирающимся своим нижним торцом на верхнюю опору 7. и плавающей частью 9, размещенный в кольцевой полости, образованной внутренней поверхностью кожуха 4 и наружной поверхностью ствола 2. Пружина 10 установлена между буртом кожуха 4 и буртом поршня 8 для поджатия последнего вверх к плавающей части 9. В средней части полости 3 ствола 2 установлена кольцевая поршневая втулка 11 с седлом в верхней части под бросовый запорный орган в виде шара 12,наружной кольцевой проточкой для размещения в ней внутренних концов стопоров 13,подвижно установленных в каналах ствола, и срезными ножами 14 в нижней части. В стволе 2 выполнены радиальные каналы 15 для сообщения полости 3 с над- поршневой полостью, каналы для размещения в них стопоров 13 и радиальные каналы для размещения в них узлов крепления 16 срезных элементов 17. При создании в трубном пространстве избыточного давления промывочная жидкость через каналы 15 воздействует на плавающую часть 9 поршкя 8, перемещает его с толкателем и расширяет уплотнительный элемент. Стопоры 3 входят в проточки поршня под стопоры, фиксируя толкатель и уплотнительный элемент 6 от перемещения вверх. После этого создают спрессовочное давление. 2 ил. сл С Ч О О О 00 ы

18

flaxep

Фиг. 2