Пакер для испытания буровых скважин Советский патент 1993 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для опробования горных пород в скважинах при инженерно-геологических изысканиях.

Цель изобретения - повышение надежности пакеровки при одновременном расширении эксплуатационных возможностей пакера.

Пакер в продольном разрезе приведен на чертеже. Показано его исходное рабочее положение, перед спусканием в скважину.

Он содержит трубчатый полный корпус 1 с опорным выступом 2 и резьбовым участком 3. На полом корпусе 1 установлены опорный подшипник 4, домкратная гайка 5, Между подшипником 4 и домкратной гайкой 5 размещен секционный уплотнительный элемент 6, разжимной конус 7, а также верхняя 8 и нижняя 9 опорные конические шайбы. На нижней части полого корпуса, на резьбовом участке 3 установлена нижняя домкратная гайка 10с расположенной в ней втулкой 11, соединенных между собой при помощи фиксаторов 12. При этом фиксатор выполнен, например, в виде винтов. Между верхней домкратной гайкой 5 и нижней дом- кратной гайкой 10 установлена конусная гайка 13 и контргайка 14. Нижняя часть полого корпуса выполнена с перфорированным участком с донной заглушкой 15, закрепленной при помощи фиксатора 16. При этом перфорированный участок полого корпуса выполнен с внутренним диаметром большим диаметра полости корпуса, Пружинная скоба 17 выполнена в средней части вогнутой к оси полого корпуса, при этом она верхним концом крепится к домкратной гайг ке 5, а нижним - у втулке 11, Средняя часть

00

о

00 vj

18 пружинной скобы 17 находится в плотном соприкосновении с поверхностью конуса (в начальной части конуса). При этом якорный узел состоит из домкратных гаек 5 и 10, втулки 11 и пружинных скоб 17,соеди- ненных между собой, как показано на мер- теже.

Устройство работает следующим образом..

До установки пакера в испытуемую скважину производится подготовка устройства к работе. Поэтому в зависимости от твердости пород, слагающих стенку скважины, предварительно устанавливают необходимую величину наружного диаметра уплотнительных элементов 6, в соответствии с размером пробуренной скважины, для чего при зафиксированном корпусе 1 вращают якорный узел. Величину наружного диметра пружинных скоб 17 определяют с таким расчетом, чтобы пакер входил в скважину с усилием, достаточным для первоначального торможения пружинных скоб на стенках скважины. Для этой цели перемещают домкратную гайку 10 в сторону домк- ратной гайки 5, по резьбовому участку 3 корпуса 1, на необходимую длину, при предварительно отсоединенной втулке 11 от нижней домкратной гайки 10. При достижении необходимого размера (т.е. при измене- нии размера между домкратными гайками), втулка 11 вновь соединяется с нижней дом- кратной гайкой 10 при помощи фиксаторов 12. Таким образом передвижением нижней домкратной гайки т и достигается нахожде- ние нужного диаметра пружинных скоб 17 для осуществления необходимого усилия торможения. При этом средняя часть 18 пружинных скоб 17 опираясь на корпус 1, займет определенное положение на нем. Для подготовки создания дополнительных усилий прижимных скоб конусная гайка 13 перемещается по резьбовому участку 3 корпуса 1 до соприкосновения со средней частью 18 пружинных скоб 17, в начальной части конусной гайки 13, как показано на фиг. 1. Это положение конусной гайки фиксируется контргайкой 14. Длина конусной образующей выбирается длиннее величины сжатия уплотнительных элементов 6. Со- бранный пэкер готов к установке в скважине. Пакер опускают в скважину на заданную глубину таким образом, чтобы донная заглушка 15 с отверстием размещалась в опробуемом интервале. При достижении заданной .глубины начинается вращение корпуса 1, при этом домкратные гайки 5 и 11 заторможенные пружинными скобами от вращения, поднимаются вверх относительно корпуса 1. поднимается также вогнутая

часть пружинных скоб 18 по поверхности конусной гайки, тем самым разжимает пру- жинные скобы 17 к стеИкам скважины, увеличивая площадь контакта между ними и усилие соприкосновения. Одновременно с прижатием пружинных скоб к стенке скважины, верхняя домкратная гайка 5 продолжает подтягиваться к опорной конической шайбе 9 и осевым усилием проводится сжатие эластичных манжет 6, которые.увеличи- ваясь в диаметре, перекрывают затрубное пространство в скважины. Таким образом в процессе сжатия уплотнительных элементов происходит, одновременно, также автоматическое дополнительное расширение пружинных скоб 17, благодаря увеличению их диаметра путем перемещения по поверхности конусной гайки средней части пружинных скоб 18, вызванных движением вверх по резьбовому участку 3 корпуса 1 домкратных гаек 5 и 10 относительно зафиксированной на заданном участке корпуса 1 конусной гайки 13 контргайкой 14. Получаемое дополнительное усилие расширения пружинных скоб к стенкам скважины повышает надежность изоляции испытуемого участка скважины уплотнительными элементами, тем самым исключается возможность проворачивания пружинных скоб, т.е. всего устройства в процессе сжатия уплотнительных элементов. По окончании испытания корпус вращают в противоположном направлении, при этом домкратные гайки 5 и 10 в своем движении выше сначала освобождают эластичные манжеты от сжатия, а при их дальнейшем движении вниз пружинные скобы возвращаются к своему первоначальному положению, уменьшая диаметр эластичных манжет и освобождая его в скважине. После этого паркер готов к следующему перемещению. Очередность сжатия пружинных скоб и эластичных манжет подбирают их жесткостью.

Таким образом, предлагаемый пакер обеспечивает надежность фиксации уплотнительных элементов путем создания. повышенных распирающих усилий автоматическим распиранием пружинных скоб при помощи конусной гайки, а также расширение эксплуатационных возможностей путем регулирования диаметра пружинных скоб для его использования в скважинах разных диаметров.

Формула изобретения 1. Пакер для испытания буровых скважин, включающий полый корпус с опорным выступом, опорным подшипником, резьбовым участком и периферийным нижним участком с донной заглушкой, установленную

на резьбовом участке полого корпуса домк- ратную гайку, секционный уплотнительный элемент, размещенный под ним на полом корпусе якорный узел, содержащий пружинные скобы, закрепленные одним концом на домкратной гайке, отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности пакеров при одновременном расширении эксплуатационных возможностей пакера, он снабжен дополнительной домкратной гайкой, расположенной под секционным уплотнительным элементом, и конусной гайкой, установленной на полом корпусе между Основной и дополнительной домкратными гайками, причем каждая пружинная скоба выполнена в средней части

вогнутой к оси полого корпуса и свободным концом связана с дополнительной домкратной гайкой, а конусная гайка расположена с возможностью взаимодействия с вогнутой

частью пружинных скоб и имеет длину конусной образующей больше величины сжатия секционного уплотнительного элемента.

2. Пакер по п. 1, отличающийся

0 тем, что, с целью повышения качества пластоиспытания при пониженных гидродинамических давлениях на пласт, перфорированный участок с донной заглушкой полого корпуса выполнен с внутренним ди5 аметром, большим диаметра полости корпуса.

Использование: для опробывания горных пород в скважинах при инженерно-геологических изысканиях. Сущность изобретения: пакер снабжен дополнительной домкратной и конусной гайками, установленными на полом корпусе под селекционным уплотнительным элементом. Конусная гайка установлена между основной и дополнительной домкратными гайками, каждая пружинная скоба выполнена в средней части вогнутой к оси полого корпуса и свободным концом связана с дополнительной домкратной гайкой;Конусная гайка установлена с возможностью взаимодействия с вогнутой частью пружинных скоб и имеет длину конусной образующей больше величины сжатия секционного уплотнитель- ного элемента. Данная заглушка полого корпуса выполнена с внутренним диаметром, большим диаметра полости корпуса. 1 з.п. ф-лы, 1 ил, «, о Ё