Плашка пакера

Авторы патента:

E21B33/12 - пакеры; пробки (для цементирования E21B 33/134, E21B 33/16)

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована в пакерах для защиты уплотнительного элемента пакера от затекания резины в кольцевой зазор между стенкой обсадной колонны и корпусом пакера. Плашка пакера содержит хвостовик, ножку и основание. Плашка выполнена в виде симметрично разрезанной по боковым поверхностям цилиндрической трубы. Хвостовик имеет внешнюю коническую поверхность, внешнюю цилиндрическую поверхность, боковые поверхности. Ножка имеет внешнюю цилиндрическую поверхность, боковые плоские поверхности. Основание имеет внешнюю цилиндрическую поверхность, внутреннюю коническую поверхность и боковые плоские поверхности. Внутри плашки имеется внутренняя цилиндрическая поверхность. При этом внешняя коническая поверхность хвостовика, параллельная внутренней конической поверхности основания, выполнена с переходом во внешнюю цилиндрическую поверхность ножки. Ножка и основание выполнены в виде разрезанного полого цилиндра, усеченного по бокам с образованием одинаковых с обеих сторон плоских поверхностей. Внешние цилиндрические поверхности соответственно хвостовика и основания выполнены с переходом в плоские поверхности. Заявляемая полезная модель позволяет повысить прочность и надежность конструкции плашки, снизить вероятность слома плашки, обеспечить надежную герметизацию кольцевого пространства, гарантированный возврат плашек в исходное положение и как следствие, обеспечить надежный перевод пакера из рабочего положения в транспортное. (1 н.з.п. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.).

Известно перекрывающее устройство к пакеру, включающее установленные на штоке над и под уплотнительным элементом с конусами и основаниями раздвижные элементы (РЭ). РЭ имеют входящие в выточку основания выступы и проточку с размещенным в ней с натяжением эластичным кольцом. Количество РЭ более четырех (патент РФ на изобретение 2223384, МПК Е21В 33/12, опубл. 10.02.2004 г.).

Недостатком данного перекрывающего устройства является затрудненность его использования при повышенных температурах, т.к. резина эластичного кольца теряет свои первоначальные свойства, вследствие чего происходит разрушение кольца, при этом возврат раздвижных элементов в исходное положение становится невозможным. Также при возврате раздвижных элементов в транспортное положение произойдет защемление эластичного кольца смыкающимися раздвижными элементами. Кусочки эластичного кольца останутся в зазоре между раздвижными элементами и перевод пакера в транспортное положение будет затруднен. В этом случае раздвижные элементы, контактируя с внутренней стенкой обсадной колонны, будут препятствовать извлечению пакера из скважины.

Известно перекрывающее устройство к пакеру, включающее ствол, уплотнитель, направляющий конус, толкатель, конус и установленные на конусе четыре нижних и четыре верхних плашек, которые своими выступами типа ласточкин хвост входят в направляющие пазы конуса. Нижний ряд плашек находится в зацеплении с толкателем, а верхний связан штифтами с нижним рядом. Боковые поверхности плашек выполнены под углом к центральной оси конуса (авторское свидетельство 670720, МПК Е21В 33/12, опубл. 30.06.1979 г.).

В данном перекрывающем устройстве используются нижние и верхние плашки, взаимосвязь между которыми осуществляется при помощи штифтов, что ведет к усложнению конструкции пакера и снижению ее надежности. Штифты являются наиболее хрупкой частью конструкции, поэтому при их разрушении движение верхних плашек вслед за нижними плашками будет невозможно, таким образом, переход плашек в транспортное положение окажется затрудненным. Кроме того, имеется возможность преждевременного срабатывания плашек при спуске пакера в скважину, вследствие того, что плашки удерживаются в сложенном состоянии под действием веса колонны труб ниже пакера.

Известен пакер, плашки которого выбраны в качестве прототипа, содержащий шток, уплотнительный элемент с конусами и переводники. С переводниками жестко связаны втулки с внутренними выступами, подпружиненные с помощью пружины. Устройство имеет упоры с плашками, взаимодействующие коническими поверхностями. В малогабаритных пакерах с малыми диаметральными размерами и для обсаженных скважин плашки в утолщенной части выполнены с обеих сторон по боковым поверхностям в виде разрезанного из цилиндрической трубы конуса (патент РФ на изобретение 2144129, МПК Е21В 33/12, опубл. 10.01.2000 г.). Патентообладателем и автором патента 2144129 является М.М.Нагуманов.

Недостатком известного пакера является усложнение конструкции пакера и снижение ее надежности, вследствие наличия пальцев. Пальцы являются хрупкой частью пакера, их разрушение повлечет за собой заклинивание плашек, из-за чего перевод пакера в транспортное положение будет затруднен. Кроме того плашка между хвостовиком и основанием выполнена утонченной, из-за чего происходит ослабление тела плашки, которое может привести к слому плашки в ее утонченной части.

Автором предлагаемого технического решения является М.М.Нагуманов, который представил в заявляемой полезной модели доработанную и усовершенствованную конструкцию плашки пакера.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение прочности и надежности конструкции плашки, снижение вероятности слома плашки, обеспечение надежной герметизации кольцевого пространства между стенкой обсадной колонны и корпусом пакера, обеспечение гарантированного возврата плашек в исходное положение и как следствие, обеспечение надежного перевода пакера из рабочего положения в транспортное.

Поставленный технический результат достигается тем, что:

- основание и ножка выполнены в виде разрезанного полого цилиндра, внешняя поверхность которого усечена по бокам с образованием одинаковых с обеих сторон плоских поверхностей, причем внешние цилиндрические поверхности основания и ножки выполнены с переходом в соответствующие плоские поверхности, а внешняя коническая поверхность хвостовика, параллельная внутренней конической поверхности основания, выполнена с переходом в цилиндрическую поверхность ножки;

- хвостовик и ножка плашки размещены внутри кожуха пакера, внешняя коническая поверхность хвостовика плашки находится во взаимодействии с упором пакера, внутренняя коническая поверхность основания плашки находится во взаимодействии с конусом пакера, а внутренняя цилиндрическая поверхность плашки со штоком пакера.

Параллельность внешней конической поверхности хвостовика внутренней конической поверхности основания улучшает процесс перевода плашек в рабочее положение.

Переход внешней конической поверхности хвостовика во внешнюю цилиндрическую поверхность ножки повышает прочность и надежность конструкции плашки, снижает вероятность слома плашки, улучшает взаимодействие плашки с кожухом пакера.

Выполнение основания и ножки в виде разрезанного полого цилиндра, усеченного по бокам с образованием одинаковых с обеих сторон плоских поверхностей по обеим сторонам ножки и основания, улучшает конструкцию плашки и обеспечивает ее эргономичность.

Внутренняя часть плашки пакера представлена на фиг.1. Внешняя часть плашки пакера показана на фиг.2.

Плашка пакера (фиг.1) содержит хвостовик 1, ножку 2 и основание 3. Плашка выполнена в виде симметрично разрезанной по боковым поверхностям цилиндрической трубы. Хвостовик 1 имеет внешнюю коническую поверхность 4 (фиг.2), внешнюю цилиндрическую поверхность 5, боковые поверхности 6, 7 (фиг.1). Ножка 2 имеет внешнюю цилиндрическую поверхность 8 (фиг.2), боковые плоские поверхности 9, 10 (фиг.1). Основание 3 имеет внешнюю цилиндрическую поверхность 11 (фиг.2), внутреннюю коническую поверхность 12 (фиг.1) и боковые плоские поверхности 13, 14. Внутри плашки имеется внутренняя цилиндрическая поверхность 15. При этом внешняя коническая поверхность 4 (фиг.2) хвостовика 1, параллельная внутренней конической поверхности 12 основания 3, выполнена с переходом во внешнюю цилиндрическую поверхность 8 ножки 2. Ножка 2 и основание 3 выполнены в виде разрезанного полого цилиндра, усеченного по бокам с образованием одинаковых с обеих сторон плоских поверхностей 16, 17 и 18, 19. Внешние цилиндрические поверхности 5, 11 соответственно хвостовика 1 и основания 3 выполнены с переходом в плоские поверхности 16, 17 и 18, 19.

Плашки пакера работают следующим образом.

Плашки (фиг.2) устанавливают на штоке пакера между конусом и упором (на фигурах не показаны), при этом хвостовик 1 и ножка 2 плашки находятся внутри, а основание 3 снаружи кожуха (на фигурах не показан).

Пакер спускают в скважину на колонне труб. После достижения требуемой глубины скважины производят перевод пакера в рабочее положение известным способом. При этом происходит постепенное расширение уплотнительных элементов (на фигурах не показаны) до диаметра скважины, сопровождающееся приведением в действие плашек пакера (фиг.2).

Процесс выдвижения плашек по мере возрастания нагрузки, прикладываемой на пакер, происходит следующим образом. Внешняя коническая поверхность 4 (фиг.2) хвостовика 1, размещенного внутри кожуха пакера (на фигурах не показан), взаимодействует с упором пакера (на фигурах не показан). Внутренняя коническая поверхность 12 (фиг.1) основания 3 взаимодействует с конусом пакера (на фигурах не показан), а внутренняя цилиндрическая поверхность 15 плашки со штоком пакера (на фигурах не показан). Боковые поверхности 6, 7 хвостовика 1 и боковые поверхности 13, 14 основания 3 прекращают соприкасаться с соответствующими боковыми поверхностями соседних плашек. Происходит раскрытие плашек и герметизация кольцевого пространства.

После проведения необходимых работ производят перевод пакера (на фигурах не показан) в транспортное положение. Уплотнительные элементы (на фигурах не показаны) принимают исходную форму. Плашки переходят в первоначальное положение. При этом боковые поверхности 6, 7 (фиг.1) хвостовика 1 и боковые поверхности 13, 14 основания 3 снова соприкасаются с соответствующими боковыми поверхностями соседних плашек. Происходит распакеровка.

Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет повысить прочность и надежность конструкции плашки, снизить вероятность слома плашки, обеспечить надежную герметизацию кольцевого пространства, гарантированный возврат плашек в исходное положение и как следствие, обеспечить надежный перевод пакера из рабочего положения в транспортное.

1. Плашка пакера, выполненная в виде симметрично разрезанной по боковым поверхностям цилиндрической трубы, содержащая основание, имеющее внешнюю цилиндрическую и внутреннюю коническую поверхности, хвостовик, имеющий внешнюю цилиндрическую и внешнюю коническую поверхности, ножку, отличающаяся тем, что основание и ножка выполнены в виде разрезанного полого цилиндра, внешняя поверхность которого усечена по бокам с образованием одинаковых с обеих сторон плоских поверхностей, причем внешние цилиндрические поверхности основания и ножки выполнены с переходом в соответствующие плоские поверхности, а внешняя коническая поверхность хвостовика, параллельная внутренней конической поверхности основания, выполнена с переходом в цилиндрическую поверхность ножки.

2. Плашка по п.1, отличающаяся тем, что хвостовик и ножка плашки размещены внутри кожуха пакера, внешняя коническая поверхность хвостовика плашки находится во взаимодействии с упором пакера, внутренняя коническая поверхность основания плашки находится во взаимодействии с конусом пакера, а внутренняя цилиндрическая поверхность плашки - со штоком пакера.