Пакер Советский патент 1993 года по МПК E21B33/12 

VI 00 00

ю о ю

каналов 3, верхними 4 и нижними 4 а продольными пазами, уплотнительные элементы 5 и б с верхней 7 и нижней 8 концевой арматурой, кольцевой подпружиненный поршень 9, фиксатор ствола 10, подпружиненные якори 11 и 12, дополнительный ниж- ний уплотнительный элемент 13, образующий со стволом камеру, гидравлически связанную с полостью ствола рядом радиальных каналов 14. На стволе 1 размещены перепускной клапан 15 и гидравлический якорь 16, а на нижнем торце ствола установлено седло 17 под бросовый запорный элемент. При закачке реагентов в скважину через клапан 15 на запакерованный уплотнительный элемент 5 в межтрубном пространстве действует перепад давления

Р, создающий нагрузку сверху вниз на уплотнительный элемент 5. Возможность осевого перемещения уплотнительного элемента 5 вниз относительно составного . ствола 1 и корпуса 2, при условии превышения этой нагрузкой сил сцепления подпружиненного якоря 11 и запакерованного элемента 5 с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны 19, исключается за счет дополнительного уплотнительного элемента 13, жестко закрепленного на стволе 1. Продольное перемещение ствола 1 относительно эксплуатационной колонны 19 от усилия, возникающего при действии избыточного внутреннего давления в колонне труб 18, исключается за счет гидравлического якоря 16. 6 ил.

Изобретение относится к нефтегаэодо- бывающей промышленности, а именно к оборудованию для поингервальных обработок приствольных зон при интенсификации и ремонте скважин период их освоения и эксплуатации. Цель - упрощение технологии применения и повышение надежности работы при ремонте и наклонных и горизонтальных скважинах. Для этого пакер включает полый ствол 1 с рядом радиальных

Изобретение относится к нефтегазодо- бывающей промышленности, а именно - к оборудованию для поинтервальных .опрес- совок обсадных колонн, селективной закачки изоляционных материалов, поинтервальных обработок приствольных . зон и т;д. при интенсификации и ремонте скважин в период их освоения и эксплуатации,

Известно устройство для закачки реагентов в скважину, включающее корпус с рядами радиальных отверстий, жестко закрепленный на нем уплотнительный элемент и размещенную над ним на корпусе дифференциальную втулку с двумя рядами радиальных отверстий.

Известно также устройство для тюин- тервальной пакеровки с целью селективной закачки изоляционных материалов, поинтервальных кислотных обработок и т.д. при ремонте скважин, включающее корпус с рядами радиальных отверстий, уплотнительный элемент, размещенный на корпусе, и дифференциальной втулкой, жестко связанной с концевыми участком уплотнительного элемента.

Недостаток данных устройств заключается в следующем. Поинтервальная запаке- ровка межтрубного пространства, которая осуществляется созданием избыточного давления в колонне труб, используемых для спуска устройства в скважину, обеспечивается только при наличии избыточного давления в колоннетруб. При сбросе избыточного давления в НКТ происходит сразу же распа- керовка межтрубного пространства. Это явление способствует частичной закачке изоляционных (тампонажных) материалов в межтрубное пространство сквэжин выше и

ниже интервала, где установлено устройство для селективной поинтервальной закачки реагентов в скважину. Кроме того, данное устройство невозможно использовать при

технологических операциях, требующих снижения давления в колонне труб, на которых оно установлено в скважине, например, для -полного отключения вышележащих обводненных пласто.в в эксплуатационных

скважинах,

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пакер, включающий полый ствол с седлом на нижнем торце под

бросовый запорный элемент, радиальными каналами и верхним и нижним продольными пазами на наружной поверхности, установленный на стволе уплотнительный элементе верхней концевой арматурой, образующей со стволом кольцевую полость и нижней концевой арматурой, установленной с возможностью продольного перемещения относительно ствола, кольцевой подпружиненный поршень, установленный

в кольцевой полости между стволом и верхней концевой арматурой, надпоршневое пространство которого связано через радиальные каналы с полостью ствола, а подпор- шневое через верхние продольные пазы

ствола с рабочей камерой уплотнительного элемента, выполненной с возможностью сообщения при пакеровке через верхние продольные пазы, надпоршневое пространство и радиальные каналы ствола с полостыо ствола, а при распакеровке - через нижние продольные пэзы с пространством под.уплотиительным элементом и фиксатор ствола относительно верхней концевой арматуры уплотнительного элемента.

Недостаток данного пакера заключается в том; что для его снятия, перед извлече- нием из с-хважины, необходимо осуществить проворот колонны насосно- компрессорных труб вправо на несколько оборотов для отсоединения корпуса от верхней концевой арматуры уплотнительного элемента, а затем выполнить натяжения колонны труб для перемещения корпуса относительно уплотнительного элемента, в результата чего произойдет разгерметизация внутренней его полости и, как следствие этого, его распакеровка (снятие пакера). Проворот колонны насосно-компрессорных труб на несколько оборотов вправо для разъединения с устройствами, установленными на глубинах свыше 2500 метров в наклонных скважинах, может привести к тяжелым осложнениям при недостаточной прочности колонны труб, а в большинстве горизонтальных скьажин с горизонтальными участками ствола, свыше 300 м такая технология разъединения не выпплнима. Кроме того, данноч устройство нельзя использовать повторно в скважине без предварительного пго извлечения на поверхность для соединения корпуса с верхней концевой арматурой уплотнительного элемента.

Целью изобретения является упрощение технологии применения и повышение надежности работы при ремонте в чаклон- ных и горизонтальных скважинах.

Указанная цел; достигается тем, что в пакере, включакж;рм полый ствол с седлом на нижнем торце под бросовый запорный элемент, радиальными каналами и верхним и нижним продольными пазами на наружной поверхности, у :тановленный на стволе уплотнительный элемент с верхней концевой арматурой, образующей со стволом кольцевую полость и нижней концевой арматурой, установлэнной с возможностью продольного перемещения относительно ствола, кольцевой годпружиненный поршень, установленный в кольцевой полости между стволом и верхней концевой арматурой, надпоршневое пространство которого связано через радиальные каналы с полостью ствола, а подпоршневое верхние продольные пазы ствола с рабочей камерой уплотнительного эпемента, выполненной с возможностью сое бщения при пакеровке через верхние продольные пазы, надпорш- невое пространство и радиальные каналы ствола с полостью с твола. а при рзспакеров- ке - через нижние продольные пазы с пространством под уплотни.тельным элементом и фиксатор ствола относительно верхней концевой арматуры уплотнительного элемента, он снабжен подпружиненным якорем, установленным на наружной поверхности верхней концевой арматуры уплотнительного элемента и нижним уплот- нительным элементом, образующим со стволом «амеру, гидравлически связанную с полостью ствола, при этом фиксатор относительно верхней концевой арматуры уплотнительного элемента выполнен в виде

0 подпружиненного стопора с усилием на срыв меньшим усилия на срыв подпружиненного якоря.

Относительные признаки изобретения обеспечивают реверсивное перемещение по

5 лого ствола относительно уплотнительного элемента с верхней и нижней концевыми арматурами при осевом натяжении или разгрузке колонны труб, на которых пакер установлен в скважине, s это обеспечивает съем

0 пакера без проворота колонны труб, что дает возможность устанавливать и снима гь пакер многократно в горизонтальных и наклонных скважинах.

На фиг.1 показан пакер, общий вид: на

5 фиг.2 - пакер с запзкерованными уплотни- тельными элементами, при проведении ремонтных работ, а именно закачке реагентов (изоляционных материалов, кислотных растворов и т.д.) в приствольную зону скважи0 ны; на фиг.З - пакер с запакерованными основными уплотнительными элементами после окончания закачки реагентов в приствольную зону скважины и сброса избыточного давления в пакере; на фиг.А - узел А (на

5 фиг.1) в транспортном положении; на фиг.5 - узел А (на фиг.1) при проведении ремонтных работ, а именно, закачке реагентов в приствольную зону скважины; на фиг.6 - узел А (на фиг. 1) с распакерованными уплот0 нительными элементами после завершения ремонтных работ н натяжения колонны труб, на которой пакер установлен в скважине, перед извлечением пакера из скважины или перед возвращением его в исходное

5 положение (осевым перемещением корпуса вниз).

Пакер (фиг,1 и 4) состоит из полого составного ствола 1, включающего верхний и нижний корпуса 2 каждый с рядом радиаль0 ных каналов 3, верхними и нижними продольными пазами 4 и 4а, установленных на каждом корпусе ствола уплотнительных элементов 5 и 6 с верхней и нижней концевой арматурой 7 и 8, кольцевого подпружинен5 ного поршня 9, фиксатора ствола 10, выполненного в виде подпружиненного стопора, подпружиненных якорей 11 и 12, дополнительного нижнего уплотнительного элемента 13, образующего со стволом 1 камеру, гидравлически связанную с полостью стьолз рядом радиальных каналов 14, На стволе 1 размещены перепускной клапан 15 и гидравлический якорь 16, а на нижнем торце ствола установлено седло 17 под бросовый запорный элемент,

Пзкер работает следующим образом. Пакер спускают на колонне труб 18 в эксплуатационную колонну 19 и размещают в заданном интервале ствола скважины для проведения ремонтных работ (фиг.1 и 4). После спуска пакера на заданную глубину скважины в колонну труб 18 пускают бросовый запорный элемент, например шар 20, а затем создают через колонну труб 18 избыточное давление, при котором осуществляется последовательно перекрытие нижних отверстий клапана 15, запакеровкз дополнительного нижнего уплотнительного элемента 13, запакеровка уплотнительных элементов 5 и 6 и открытие верхних отверстий перепускного клапана 15 для закачки реагентов в приствольную зону скважины через отверстия 21 эксплуатационной колонны 19 (фиг.2 и 5).

При закачке реагентов в скважину через клапан 15 на запакеровзнный уплотнитель- ный элемент 5 в межтрубном пространстве действует перепад давления АР, создающий осевую нагрузку сверху вниз на уплот- нительный элемент 5. Возможность осевого перемещения уплотнительного элемента 5 вниз относительно составного ствола 1 и корпуса 2, при условии превышения этой нагрузкой сил сцепления подпружиненного якоря 11 и запакерованного уплотнительного элемента 5 с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны 19, исключается за счет дополнительного уплотнительного элемента 13, жестко закрепленного на стволе 1 (запакерованные уплотнительные элементы 5 и 6 срздают в межтрубном пространстве скважины замкнутую герметичную полость, заполненную несжимаемой жидкостью),

Продольное перемещение ствола 1 относительно эксплуатационной колонны 19 от усилия, возникающего при действии из- быточного внутреннего давления ДР в колонне труб 18 исключается за счет гидравлического якоря 16 (фиг.2).

По окончании проведения вышеуказанной технологической операции по ремонте скважины в данном интервале, избыточное давление в колонне труб 18 сбрасывают до нуля, при этом уплотнительный элемент 13. распакеровывается в исходное состояние (фиг.З). Выравнивание давления в зоне между уплотнительными элементами 5 и 6 с дав- лением в зонах под уплотнител ышм

элементом 5 и над уплотнительным элементом б происходит за счет перетока жидкости в зоны между уплотнительными элементами 5 и б в полость составного ствола корпуса

. через нижние отверстия перепускного клапана 15 (фиг.З).

В этом положении пакера уплотнительный элемент 5с концевой арматурой 7 и 8 закреплен на внутренней поверхности экс0 плуатационной колонны 19 за счет действующих сил сцепления с ней подпружиненного якоря 11 и запакерованного уплотнительного элемента 5. При этом величина усилия на срыв подпружиненного

5 якоря 11 заведомо больше величины усилия на срыв фиксатора 10, Для распакеровки уплотнительного элемента 5 срздают осевое натяжение колонны труб 18, передаваемое на ствол 1, под действием которого

0 преодолевается усилие, удерживающее верхнюю концевую арматуру 7 на корпусе 2 фиксатором 10 и ствол 1 с корпусом 2 перемещаются вверх относительно уплотнительного элемента 5. При этом происходит

5 сообщение внутренней полости уплотнительного элемента 5 с межтрубным пространством по нижним продольным пазам 4а на корпусе 2 и, как следствие, распаке- ровка уплотнительного элемента 5 (фиг.6).

0 Если требуется произвести повторные

ремонтные работы в интервале скважины

выше первоначального интервала установ ки пакера, то после подъема его на 2-3 м

выше заданного интервала осуществляют

5 доспуск устройства на 2-3 м точно в заданный интервал. При этом происходит перемещение полого составного ствола 1, включающего верхний и нижний корпус 2, вниз относительно уплотнительного эле0 мента 5, закрепленного на внутренней поверхности эксплуатационной колонны 19 за счет действующих сил сцепления с ней подпружиненного якоря 11 и, таким образом, устройство принимает свое исходное поло5 жение, соответствующее изображению на фиг,1 и 4.

Формула изобретения .Пзкер, включающий полый ствол с седлом на нижнем торце под бросовый запор0 ный элемент, радиальными каналами и верхним и нижним продольными пазами на наружной поверхности, установленный на стволе уплотнительный элемент с верхней концевой арматурой, образующей со ство5 лом кольцевую полость и нижней концевой арматурой, установленной с возможностью продольного перемещения относительно ствола, кольцевой подпружиненный поршень, установленный в кольцевой полости между стволом и верхней концевой арматурой, надпоршневсх тространство которого связано через радиальные каналы с полостью ствола, а подпоршневое через верхние продольные пазы ствола с рабочей камерой уплотнительного элемента, выполненной с возможностью сообщения при пакеровке через верхние продольные пазы, надпорш- невое пространство и радиальные каналы ствола с полостью ствола, а при распакеров- ке - через нижние продольные пазы с пространством под уплотнительным элементом и фиксатор ствола относительно верхней концевой арматуры уплотнительного элемента, отличающийся тем, что, с целью

(риг. 2

упрощения технологии применения и повышения надежности в работе при ремонте в наклонных и горизонтальных скважинах, он снабжен подпружиненным якорем, установленным на наружной поверхности верхней концевой арматуры уплотнительного элемента, и нижним уплотнительным элементом, образующим со стволом камеру, гидравлически связанную с полостью ствола, при этом фиксатор ствола относительно верхней концевой арматуры уплотнительного элемента выполнен в виде подпружиненного стопора с усилием на срыв, меньшим усилия на срыв подпружиненного якоря,

фи.3