Устройство фиксации пакера Советский патент 1982 года по МПК E21B23/06 E21B33/12 

(5) УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ ПАКЕРА

1

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, .а имейно к средствам для предотвращения свёбирования пакера в скважине под действием перепада давления, например при испытании скважин инструментом на трубах.

Известно устройство для фиксации пакера, имеющее выдвижные плашки с зубьями, размещенные в радиальных отверстиях. Устройство срабатывает под действием внутреннего избыточного давления и предназначено для фиксации пакера и предотвращения его перемещения вверх при проведении различных технологических операций в скважине t 1 .

Недостатком указанного устройства является низкая эффективность фиксации пакера в связи с тем, что его плашки выдвигаются под действием того же перепада давления, который одновременно воздействует и на пакер, стремясь его сдвинуть. При этом cooт

ношение усилий на плашках и на пакере Оказывается таким, что устройство .не в состоянии надежно зафиксировать паkep.

Известно таюхе устройство фиксаЦии пакера, включающее корпус, шток и конус, выполненный в виде дифференциального поршня с наклонными пазами, В которых размещены выдвижные плаш,0 t - Однако область применения известНого устройства ограничена в связи t тем, что его якорный механизм (клин с выдвижными плашками) не обеспечиJ5 Вает наде):{ной фиксации пакера при отсутствии внутреннего избыточного давления, когда внутреннее и наружное надпакерные давления выравниваются и на пакер действует перепад давления, направленный снизу вверх. При этом достаточно незначительных возДействий на колонну насосно-компрессорных труб, расположенных.выше уст.ройства фиксации, как его клин расtropMamHBaeTCfl и пакер может перемещаться по колонне, в результате чего быстро выходит из строя его уплотнительный элемент. Цель изобретения - повышение надежности в работе устройства фиксаци Ьакера в скважине. Поставленная цель достигается тем НТО устройство фиксации пакера снабж связанной с конусом цангой, лепес но ки которой выполнены с наружными зубьями одностороннего зацепления со .смещенным шагом вдоль оси цанги, а внутренняя поверхность корпуса имеет ртветные зубья под зубья цанги. На чертеже изображено предлагаемое устройство фиксации пакера. Устройство включает составной шток 1 , связанный с составным корпусом 2 двумя шпонками 3, и клин k, выполненный 5 виде дифференциального поршня, жестко связанный с цангой 5. Клин k имеет наклонные пазы 6 выполненные в форме ласточкиного хвоста по котррым могут перемещаться плашки На наружной поверхности каждого лепестка цанги 5 нарезаны зубья 8 с оди наковым шагом, но со смещением шага а смежных лепестках, выполненных таким образом, что на каждой диагональной паре лепестков нарезаны зубья без смещения друг относительно друга а зубья смежных лепестков смещены на определенную величину: для шестилепестковойцанги - на 1/3 шага, для восьмилепестковой - на 1/4 шага и т.д. Зубья имеют профиль в виде прямоугольного треугольника, причем рабоче является поверхность профиля, выполненная по нормали к оси цанги 5. На Внутренней поверхности корпуса 2 выполнены ответные зубья 9 (в виде кольцевых канавок) того же шага и про филя. Нижний конец штока 1 соединен с упором 10, зафиксированным гайками 11 В центральной части устройства имеется узел гидравлического уравновешивания, представляющий собой верхнюю 1 и нижнюю 13 гидравлически разобщенные камеры, соединенные соответственно с внутритрубным и ольцевым пространствами скважины. Работа устройства осуи1ествляется следуюи4им образом. При -спуске в скважину устройство находится в исходном (транспортном) положении, при котором шток 1, благо даря наличию узла гидравлического уравновешивания и действию веса узлов нижележащей части испытательного инструмента, находится в крайнем верхнем положении относительно корпуса 2 лепестки цанги 5, сжатые упором Ю, выведены из зацепления с зубьями 9 корпуса 2. При этом цанга 5 и клин 4 находятся в крайнем верхнем положении, а сухари полностью утоплены в наклонных пазах клина 4. После спуска инструмента на заданную глубину производят пакеровку весом колонны труб. При этом корпус 2 своей нижней частью опирается на неподвижный пакер (не показан, а шток 1, связанный с трубами, перемещается вместе с упором 10 вниз и осво ождает лепестки цанги 5, которые разжимаются до контакта с внутренней поверхностью корпуса 2 1промежуточ ное положение устройства). Для приведения устройства в рабочее положение необходимо создать избы точное внутритрубное давление. При этом клин 4 смещается вниз относительно неподвижного корпуса 2, в результате чего плашки 7 выдвигаются в радиальном направлении из окон корпуса 2. до зацепления за обсадную колонну либо стенки скважины. Таким образом, предлагаемое устройство, связанное с верхним пакером (не показан), производит якорение последнего. В момент якорения зубья 8 какой-либо пары лепестков цанги 5 (той, что ближе в данный момент к зацеплению с зубьями корпуса) входят в зацепление с зубь 9 корпуса 2. Происходит принудительная фиксация клина 4 в рабочем положении, что предотвращает самопроизвольное разъякоривание в случае выравнивания внутритрубного и затрубНого е дпакерных давлений. В случае, если при этом сохранится повышенное подпакерное давление, устройство останется в рабочем положении и предотвратит свабирование пакера вверх по колонне. При подъеме инструмента на поверх иость снимается внутритрубное избыточное давление, за счет чего снимается усилие на клине. Далее натяжкой инструмента шток 1 перемещается бверх, Ори этом упор 10 надвигается На цангу 5, сжимает лепестки цанги К центру, выводит ее зубья из зацепления с зубьями корпуса 2 и перемеща