Устройство для приведения в действие и последующего перекрытия уплотнительного элемента гидравлического пакера

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована в пакерующих устройствах для разобщения пластов при креплении нефтяных и газовых скважин. Задачами полезной модели являются повышение надежности работы и расширение функций применения предлагаемого устройства за счет предотвращения распакеровки его уплотнительного элемента, а также упрощение конструкции данного устройства. Устройство для приведения в действие и последующего перекрытия уплотнительного элемента гидравлического пакера, включает корпус с выполненной в его стенке и залитой жидкостью цилиндрической двухступенчатой полостью и двумя каналами для ее сообщения с уплотнительным элементом и внутренней полостью корпуса, подпружиненный золотник с ограничителем его перемещений. В золотнике выполнен, по меньшей мере, один упор, а ограничитель перемещений, установлен непосредственно на золотнике и выполнен в форме сплошного кольца с фигурными пазами, один из которых удлиненный, причем его длина меньше длины части золотника, размещенной в двухступенчатой полости меньшего диаметра, а другой - замкнутый укороченный, обеспечивающий золотнику герметичное перекрытие уплотнительного элемента после перемещения в этот паз упора золотника, в двухступенчатой полости большего диаметра размещена упертая в заглушку пружина, взаимодействующая с золотником через стопор. Кроме того, золотник содержит радиальные сквозные отверстия и продольное отверстие, сообщающиеся между собой и с внутренней полостью корпуса через один из его каналов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована в пакерующих устройствах для разобщения пластов при креплении нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство для приведения в действие уплотнительного элемента гидравлического пакера, включающее корпус с выполненной в его стенке и залитой жидкостью цилиндрической двухступенчатой полостью разных диаметров и двумя каналами для ее сообщения с уплотнительным элементом и внутренней полостью корпуса, подпружиненный золотник, втулку с упором и цилиндрический ограничитель перемещения последней (Патент RU 2096583, МПК Е21В 33/12, 1996 г.).

Недостатками известного устройства являются:

- открытие золотника для приведения в действие уплотнительного элемента пакера, должно обеспечиваться за счет силы разжатия пружины, расположенной в двухступенчатой полости меньшего диаметра, что не гарантирует надежность его открытия ввиду недостаточной жесткости пружины, которую конструктивно возможно там разместить;

- после открытия золотника и приведения в действие уплотнительного элемента пакера, его полость остается соединенной каналами с внутренней полостью корпуса, следовательно при сбросе давления в корпусе, произойдет распакеровка уплотнительного элемента в исходное положение, что не обеспечит разобщение пластов в скважине - основной функции пакера.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности работы и расширение функций применения предлагаемого устройства за счет предотвращения распакеровки его уплотнительного элемента, а также упрощение конструкции данного устройства.

Необходимый технический результат достигается тем, что в устройстве для приведения в действие и последующего перекрытия уплотнительного элемента гидравлического пакера, включающем корпус с выполненной в его стенке и залитой жидкостью цилиндрической двухступенчатой полостью и двумя каналами для сообщения с уплотнительным элементом и с внутренней полостью корпуса, подпружиненный золотник с ограничителем его перемещений, согласно полезной модели, в золотнике выполнен, по меньшей мере один упор, а ограничитель перемещений, установлен непосредственно на золотнике и выполнен в форме сплошного кольца с фигурными пазами, один из которых удлиненный, причем его длина меньше длины части золотника, размещенной в двухступенчатой полости меньшего диаметра, а другой - замкнутый укороченный, обеспечивающий золотнику герметичное перекрытие уплотнительного элемента после перемещения в этот паз упора золотника, в двухступенчатой полости большего диаметра размещена упертая в заглушку пружина, взаимодействующая с золотником через стопор.

Кроме того:

золотник содержит радиальные сквозные отверстия и продольное отверстие, сообщающиеся между собой и с внутренней полостью корпуса через один из его каналов.

Преимуществом предлагаемой конструкции является то, что ограничитель перемещений выполнен в форме сплошного кольца с фигурными пазами, один из которых замкнутый укороченный, обеспечивающий золотнику герметичное перекрытие уплотнительного элемента после перемещения в этот паз упора золотника. Такое решение расширяет функции применения данного устройства, так как, в отличие от прототипа, оно не только приводит в действие уплотнительный элемент пакера, но и предотвращает его распакеровку при сбросе давления в полости корпуса.

Размещение непосредственно на золотнике, с выполненным на нем упором, ограничителя перемещений, позволяет сократить количество деталей, уменьшить габариты данного устройства и разместить его в заколонных пакерах меньшего диаметра.

На фиг.1 изображен общий вид устройства в транспортном положении;

на фиг.2 - то же в открытом положении при заполнении полости уплотнительного элемента жидкостью из внутренней полости корпуса; на фиг.3 - то же в закрытом положении после перекрытия полости уплотнительного элемента.

Устройство (фиг.1) состоит из корпуса 1 с выполненной в его стенке и заполненной жидкостью двухступенчатой полостью большего A₁ и меньшего А₂ диаметров, полость большего диаметра A₁ соединена каналом Б с уплотнительным элементом (на фиг.1 не показан), а полость меньшего диаметра А₂ соединена каналом В с внутренней полостью корпуса 1, золотника 2 с присоединенным к нему упором 3, с продольным отверстием Д и радиальными сквозными отверстиями Г, стопора 4, закрепленного на золотнике 2, ограничителя перемещений 5 с фигурными пазами Е, в которые введен упор 3, пружины 6, заглушки 7 и гайки 8.

Пазы Е включают, в т.ч., удлиненный Е₁ (фиг.2) и замкнутый укороченный Е₂ (фиг.3).

Форма пазов может быть любой, в т.ч. и как в прототипе, но с конечным укороченным пазом, не позволяющим золотнику открыться, после заполнения уплотнительного элемента пакера жидкостью.

Герметизация контактных поверхностей деталей устройства обеспечивается уплотнительными кольцами 9 и 11.

Устройство работает следующим образом (фиг.1-3).

После спуска колонны труб с пакером, включающим данное устройство, в скважину, в процессе выполнения технологических операций, за счет создания и сброса давления в колонне, устройство подготавливается к открытию перемещением упора 3 золотника 2 по фигурным пазам Е ограничителя перемещений 5 в необходимое положение. При дальнейшем создании давления упор 3, попадая в удлиненный паз E₁ ограничителя перемещений 5, обеспечивает возможность золотнику 2 переместиться в осевом направлении на необходимую величину, при которой уплотнительное кольцо 9 золотника 2 выйдет из посадочной поверхности двухступенчатой полости меньшего диаметра А₂ . При этом произойдет соединение внутренней полости корпуса 1 с полостью уплотнительного элемента пакера по каналу В, продольному Д и радиальным сквозным Г отверстиям, каналу Б (фиг.2), т.е. произойдет приведение в действие уплотнительного элемента. После заполнения полости уплотнительного элемента жидкостью, давление во внутренней полости корпуса 1 сбрасывают. При этом, вначале под действием усилия разжатия сжатой пружины 6, а затем и избыточного давления из полости уплотнительного элемента, золотник 2 возвращается в первоначальное положение, а упор 3 перемещается в замкнутый, укороченный паз Е₂ ограничителя перемещений 5 (фиг.3). Для наглядности конечного положения упора 3 в этом пазу Е ₂ ограничитель перемещений 5 повернут. В этом положении золотник 2 герметично перекрывает полость уплотнительного элемента, а упор 3 ограничивает его продольное перемещение в двухступенчатой полости A₁-A₂, т.е. исключается разгерметизация полости уплотнительного элемента в отличие от прототипа.

1. Устройство для приведения в действие и последующего перекрытия уплотнительного элемента гидравлического пакера, включающее корпус с выполненной в его стенке и залитой жидкостью цилиндрической двухступенчатой полостью и двумя каналами для ее сообщения с уплотнительным элементом и внутренней полостью корпуса, подпружиненный золотник с ограничителем его перемещений, отличающееся тем, что в золотнике выполнен, по меньшей мере, один упор, а ограничитель перемещений установлен непосредственно на золотнике и выполнен в форме сплошного кольца с фигурными пазами, один из которых удлиненный, причем его длина меньше длины части золотника, размещенной в двухступенчатой полости меньшего диаметра, а другой - замкнутый укороченный, обеспечивающий золотнику герметичное перекрытие уплотнительного элемента после перемещения в этот паз упора золотника, в двухступенчатой полости большего диаметра размещена упертая в заглушку пружина, взаимодействующая с золотником через стопор.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что золотник содержит радиальные сквозные отверстия и продольное отверстие, сообщающиеся между собой и с внутренней полостью корпуса через один из его каналов.