Гидромеханический пакер Советский патент 1980 года по МПК E21B33/12 

(54) ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПАКЕР

I

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей про.мышленности, а именно, к пакерующим устройствам для разобщения пластов при ликвидации поглощений промывочной жидкости.

Известен пакер, включающий корпус, размещенный па нем уплотнительный элемент, щлипсы, соединен} ые с подпружиненной гильзой, гилроцилиндр с поршнем и впускным клапапом 1. Запакеровка ствола скважины осуществляется за счет перепада давления, действующего на поршень, что ведет к возникновению гидравлического удара.

Известен также гидромеханический пакер, включающий корпус, уплотнительный эле.мент, конус, шлипсь:, соединенные с подпружиненной гильзой, гидроцилиндр с поршнем и пружиной и впускной клапан 2. Запакеровку ствола скважины осуществляют также за счет перепада давления, возникающего во время прокачки через него промывочной жидкости. Постоянное поддержание перепада давления на щ-туцере ведет г; возникновению гидравлического удара в .момент прилегания уплотнительного элемента к стенкам скважины и тем самы.м к гидроразрыву пластов, а в некоторых

2

случаях может привести к срыву пакера. Кроме того, осуп1ествленис циркуляции промывочной жидкости при запакеровке может вызвать эрозию уп,тотнительных манжет за счет появления высокоскоростного напора в уменьшающемся кольцевом зазоре между стенкой скважины и уплотнительными манжета.ми по мере увеличения диаметра последнего.

Целью изобретения является повышение надежности работы пакера за счет предотвращения гидравлического удара при его срабатывании.

Поставленная цель достигается тем, что в гидроцилнндре над поршнем установлена ступенчатая втулка, подпружиненная относительно поршня.

Предлагаемый гидромеханический пакер изображен на чертеже.

Он состоит из корпуса 1, верхний конец которого соединен с переводником 2, а нижний - с втулкой 3. Корпус выполнен ступенчатым и имеет уступ а. На некотором расстоянии от нижнего конца корпуса 1 в не.м выполнено отверстие б. На корпусе установлены опорное кольцо 4 и конус 5. Кольцо 4 соединено с корпусом 1 при помощи резьбы, а конус 5 имеет возможность осевого перемещения относительно корпуса. Между кольцом 4 и конусом 5 размещен уплотнительный элемент 6, например, резиновый, состоящий из секций, разделенных между собой проставкой 7. На наружной поверхности конуса 5 выполнены наклонные пазы в, в которых расположены и могут перемен аться в осевом направлении шли псы 8 собранные в гильзе 9. С гильзой посредством резьбы соединена обойма 10, внутри которой находится возвратная пружина 11. Нижний конец конуса 5 соединен с патрубком 12, который в свою очередь соединен с гидропилиндром 13. В патрубке 12 выполнено отверстие г, а в кольцевом зазоре между патрубком и гидроцилиндром 13 последовательно расположены толкающая пружина 14, ступенчатая втулка 15, пружина 16 и поршень 17. Пружины 11, 14 и 16 рассчитаны таким образом, что усилие, необходимое для сжатия толкаюплей пружины 14 значительно больше, чем возвратной пружины 11. причем усилие сжатия возвратной пружины 11 значительно больше, чем пружины 16. Пружина 16 в исходном ноложении находится в сжатом состоянии от действия возвратной пружины 11. Между патрубком 12 и втулкой 3 расположен впускной клапап 18 с пружипой 19. Нижний KOHei; втулки 3 при помощи оси 20 соединен с клапаном 21, имеющим рычаг в. В клапапе 2 имеется дроссельное отверстие д.

Предлагаемый гидромеханический накер работает следующим образом.

Он спускается в скважину на бурильных трубах. После спуска пакера на требуемую глубину, в бурильные трубы закачивают промывочную жидкость в результате чего на клапане 21 возникает перепад давления. Данный перепад давле1шя действует через отверстие б корпуса 1 первоначально на клапан 18, смещая его вниз, а затем на втулку 17, перемепдая ее вверх. Втулка 17 через втулку 15 и толкающую пружину 14, воздействует на обойму 10, гильзу 9 со шлипсами 8, сжимая возвратную пружину 11. Шлипсы 8, перемещаясь по пазам втулки 5 вверх, входят в зацепление со стенкой скважины. После этого сжимается толкающая пружина 14. Как только толкающая пружина 14 полностью сожмется, поршень 17 остановится, произойдет выравнивание давления в полости под порпшем 17 и в бурильных трубах. Клапан 18 под действием пружины 19 закроется и разобщит полость под поршнем 17 от внутренней полости бурильных труб. После этого прекращают закачку промывочной жидкости в бурильные трубы. Поршень 17 остается в верхнем положении, а ШЛИПСЫ 8 будут поджиматься к стенкам скважины толкающей пружиной 14. Затем производят посадку бурильного инструмента на шлипсы В, при этом корпус 1, перемещаясь вниз, через втулку 4 сжимает

уплотпительные манжеты 6. Одновременно с корпусом 1 перемещается втулка 3. при этом пружина 19 разжимается. Корпус 1 своим уступом а сдвигает клапап 19 и полость под втулкой 17 сообщается с бурильными трубами. Порн;ень 17 под действием пружины 16 возвращается в исходное по.ложение. Это необходимо для того, чтобы дать ход иружине 11 и осуществить возврат шлиисов 8 с уплотнительпыми манжетами 6 Б исходное транспортное положение. В противном случае, при отсутствии :фужи 1Ы 16 с вту,:1кой 15, при перемещении корпуса 1 вверх, произойдет преждевременное закрытие клапапа 18 и разобщение полости под поршнем 17 с внутренней полостью труб. Это приведет к тому, что поршень 17 к ripyжина 11 не будут иметь хода вниз. Возвратить втулку 15 и Hoanienb 17 в исходное положение 1ружипой 14 нельзя, так как опа имеет малый ход. Одн(В1)емепно с возвращением пор1пня 17 в исходное положение

0 происходит разжатие толкающей пружины 14. По мере сжатия уплот1 ительных мапжет 6, клапан 21 освобождается выйдя из патрубка 12. Клапан принимает вертика.1ьпое положение, открывая тем самым BJ.VTренний канал накера. Пакер готов к закачке тампонирующей смеси в зону поглощения.

По oKOHi-iaHHii работы, инструмент приподнимают. ULiHi CL i 8 выходят из за);епления со стенкой скважнн.ы, и под действием

возвратной пружины 11 запимают исходное положение. п|)и этом возвратная пружина через толкающую пружину 14 сжимает пружипу 16. Учлотнительный элемент 6 разжимается под действием собственной vnpyгости и персмещаеп втулку 5 с патрубком 12

5 вниз. Пат1зубок 12 оевим торпо.м действует на рычаг в, поворачивает клапап 21 на оси 20, KOTOpi n перекрывает нейтральный проходной кл.апап пакера. Таки.м образом, пакер приведен в исходное по;1ожение и может быть извлечен из скважи ы. При необходимости весь цик,:1 можно повторить без подъела инструмента на поверхпость.

Положительный эффект от использования предла|аемого tiaKepa достигается за счет того, что носа.:1ка его па питипсы и

S сжатие уплотнгтельных ма11жст производится поеле прекращения прокачки промывочпого раствора. Это позволяет избежать гидравлического удара в момент перекрытия затрубного пространства и сопутствующих ему отрип.ательпых явлений в скважипе, таких как гидроразрыв пластов, обвалы степок и др.

Формула п ..обретения

JJГидромеханичеекий ггакер, включающий

корпус, yплoтнитeль ;/ элемент, конус, шлипеы, соединенные с подпружиненной гильзой, гидропилиндр с юрпшем и пружиной и впускной клапан, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы пакера, за счет предотвращения гидравлического удара при его срабатывании, в гидроцилиндре над поршнем установлена ступенчатая втулка, подпружиненная относительно поршня.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

12