Пакер

Полезная модель относится к технике для обследования и ремонта буровых скважин, в частности к пакерам, и может быть использована для поиска и ликвидации мест негерметичности эксплуатационной колонны в скважинах. Пакер содержит закрепленные на колонне труб посредством внутренних труб верхнюю и нижнюю самоуплотняющиеся манжеты, обращенные колоколообразными частями в противоположные стороны, причем внутренние трубы соединены между собой посредством расположенной между манжетами промежуточной втулки, под нижней манжетой на внутренней трубе закреплен неподвижный поршень с центральным стволом на котором установлен подвижный охватывающий поршень и колоколообразную часть нижней самоуплотняющейся манжеты в ее исходном состоянии защитный кожух, при этом защитный кожух выполнен в виде стакана и установлен на центральном стволе с образованием между поршнем и защитным кожухом полости сообщенной через выполненное в центральном стволе отверстие с внутренним пространством колонны труб, а на нижнем конце центрального ствола закреплен переводник со стопорным кольцом с наружной стороны переводника и клапанным узлом внутри переводника, причем клапанный узел установлен с возможностью перемещения относительно переводника и зафиксирован в исходном его состоянии относительно переводника посредством шарика, установленного в отверстии в стенке переводника между клапанным узлом и расположенной с внешней стороны переводника гайкой, последняя установлена с возможностью перемещения относительно переводника и в исходном положении установлена на стопорном кольце, а на гайке закреплен охватывающий центральную трубу и выполненный в виде перевернутого стакана колпак. В результате достигается повышение устойчивости, надежности и долговечности сохранения эксплуатационных свойств уплотнительных элементов в виде самоуплотняющихся манжет и пакера в целом без извлечения и с извлечением его из скважины.

Полезная модель относится к технике для обследования и ремонта буровых скважин, в частности к пакерам, и может быть использована для поиска и ликвидации мест негерметичности эксплуатационной колонны в скважинах.

Известен пакер, содержащий ствол и пакерирующие узлы с уплотнительными элементами, гидроцилиндром, поршнем и системой взаимосвязанных отверстий, при этом пакер снабжен перепускным клапаном с корпусом, выполненным в виде перевернутого стакана, в котором расположена направляющая втулка с каналами в стенках и запорный элемент, в дне корпуса выполнено несколько сквозных отверстий и несколько отверстий с выходом в боковую стенку, а пакерирующие узлы установлены с противоположньм направлением движения гидроцилиндров. (см. патент RU №2175710, кл. Е 21 В 33/12, 10.11.2001).

Недостатками известного пакера являются:

- невозможность многократного использования пакера с извлечением его из скважины из-за отсутствия элементов, способных ограничить перемещение гидроцилиндра и регулирование деформируемости уплотнительных элементов, ответственных за обеспечение герметичности зазора между стенкой скважины и уплотнительными элементами. Отсутствие ограничителей способствует развитию больших деформаций уплотнительных элементов пакера, которые приводят к размягчению резины, потере упругости. В результате уплотнительные элементы, выполненные из резины, необратимо изменяют свою структуру и повторно использоваться не могут;

- невозможность обеспечить надежную работу пакера в связи с значительным влиянием вибрации в системе в целом и невозможностью уменьшить ее за счет уплотнительных элементов, так как наблюдается ярко выраженный эффект виброползучести в резине (уплотнительных элементах) в связи с отсутствием ограничителей деформации и вибровоздействия на нее. Все это приводит к изменению свойств резины в сторону ее разупрочнения и потере упругости, при этом не обеспечивается изоляция требуемого участка скважины и не исключаются тем самым возможности межпластовых перетоков жидкости. Исключается возможность повторно использовать уплотнительные элементы, тем более многократно и с извлечением пакера из скважины.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является пакер гидравлический двухстороннего действия, содержащий закрепленные на колонне труб посредством внутренних труб верхнюю и нижнюю самоуплотняющиеся манжеты, обращенные колоколообразными частями в противоположные стороны (см. авторское свидетельство SU №133020, кл. Е 21 В 33/129, 01.01.1960).

Однако данный пакер не обеспечивает возможности сохранения хотя бы одной самоуплотняющейся манжеты в процессе спуска пакера, что ведет к ее повышенному износу и возможности повреждения в процессе работы по спуску и установке пакера в скважине.

Техническим результатом, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, является повышение устойчивости, надежности и долговечности сохранения эксплуатационных свойств уплотнительных элементов в виде самоуплотняющихся манжет и пакера в целом без извлечения и с извлечением его из скважины.

Указанный технический результат достигается за счет того, что пакер содержит закрепленные на колонне труб посредством внутренних труб верхнюю и нижнюю самоуплотняющиеся манжеты, обращенные колоколообразными частями в противоположные стороны, причем внутренние трубы соединены между собой посредством расположенной между манжетами промежуточной втулки, под нижней манжетой на внутренней трубе закреплен неподвижный поршень с центральным стволом на котором установлен подвижный охватывающий поршень и колоколообразную часть нижней самоуплотняющейся манжеты в ее исходном состоянии защитный кожух, при этом защитный кожух выполнен в виде стакана и установлен на центральном стволе с образованием между поршнем и защитным кожухом полости сообщенной через выполненное в центральном стволе отверстие с внутренним пространством колонны труб, а на нижнем конце центрального ствола закреплен переводник со стопорным кольцом с наружной стороны переводника и клапанным узлом внутри переводника, причем клапанный узел установлен с возможностью перемещения относительно переводника и зафиксирован в исходном его состоянии относительно переводника посредством шарика, установленного в отверстии в стенке переводника между клапанным узлом и расположенной с внешней стороны переводника гайкой, последняя установлена с возможностью перемещения относительно переводника и в исходном положении установлена на стопорном кольце, а на гайке закреплен охватывающий центральную трубу и выполненный в виде перевернутого стакана колпак.

В ходе анализа работы пакером с эластичными уплотнительными элементами и, в частности с самоуплотняющимися манжетами в качестве уплотнительных элементов показал, что можно добиться повышения их эксплуатационной надежности путем предотвращения воздействия отрицательных факторов на манжеты в процессе спуска и установки пакера. Размещение нижней эластичной манжеты в защитном кожухе позволяет исключить механическое воздействие на манжету в процессе ее спуска. Установка ниже манжет клапанного узла, зафиксированного посредством шарика и гайки позволяет легко и быстро перевести пакер в рабочее положение без спуска в скважины дополнительного оборудования, в частности различного рода утяжелителей.

Таким образом достигнуто надежное разобщение ствола скважины, например между электроцентробежной насосной установкой и фильтром колонны труб посредством сравнительно простой конструкции пакера двухстороннего действия с самоуплотняющимися манжетами.

На фиг.1 показан продольный разрез пакера в исходном состоянии и на фиг.2 показан продольный разрез пакера после его распакеровки.

Пакер содержит закрепленные на колонне труб 1 посредством внутренних труб 2 и 3 верхнюю и нижнюю самоуплотняющиеся манжеты 4 и 5, обращенные колоколообразными частями в противоположные стороны. Внутренние трубы 2 и 3 соединены между собой посредством расположенной между манжетами 4 и 5 промежуточной втулки 6. Под нижней манжетой 5 на внутренней трубе 3 закреплен неподвижный поршень 7 с центральным стволом 8, на котором установлен подвижный охватывающий поршень 7 и колоколообразную часть нижней самоуплотняющейся манжеты 5 в ее исходном состоянии защитный кожух 9. Защитный кожух 9 выполнен в виде стакана и установлен на центральном стволе 8 с образованием между поршнем 7 и защитным кожухом 9 полости 10, сообщенной через выполненное в центральном стволе 8 отверстие 11 с внутренним пространством колонны труб 1. На нижнем конце центрального ствола 8 закреплен переводник 12 со стопорным кольцом 13 с наружной стороны переводника 12 и клапанным узлом 14 внутри переводника 12. Клапанный узел 14 установлен с возможностью перемещения относительно переводника 12 и зафиксирован в исходном его состоянии относительно переводника 12 посредством шарика 15. установленного в отверстии в стенке переводника 12 между клапанным узлом 14 и расположенной с внешней стороны переводника 12 гайкой 16. Последняя установлена с возможностью перемещения относительно переводника 12 и в исходном положении установлена на стопорном кольце 13, а на гайке 16 закреплен охватывающий центральную трубу 8 и выполненный в виде перевернутого стакана колпак 17.

При спуске на колонне труб 1 пакера, например с насосной установкой (не показана на чертежах) на заданную глубину, в затрубное пространство насосным агрегатом (или самотеком при статическом уровне ниже устья) подается жидкость. Верхняя самоуплотняющаяся манжета 4 перекрывает ствол скважины, и жидкость из затрубного пространства через отверстия в колонне труб 1, полость внутренних труб 2 и 3, центральный ствол 8 и отверстие 11 поступает в полость 10 защитного кожуха 9. Под действием давления жидкости, защитный кожух 9 перемещается по центральному стволу 8 вниз и освобождает нижнюю самоуплотняющуюся манжету 5, одновременно перемещая вниз колпак 17 с гайкой 16, сдвигая при этом стопорное кольцо 13 до расположенного на колонне труб 1 ниже пакера фильтра 18. При этом шарик 15 смещается в свободное кольцевое пространство к стенке колпаке 17, прекращая фиксировать клапанный узел 14, который падает вниз, освобождая проход жидкости из подпакерной зоны (см. фиг.2).

При запуске насосной установки нижняя самоуплотняющаяся манжета 5 перекрывает доступ пластовой жидкости из подпакерной зоны непосредственно на прием насосной установки.

Пластовая жидкость на прием насоса поступает только через фильтр 18, внутреннюю полость пакера и перфорацию в колонне труб 1. При этом жидкость очищается от механических примесей и, обтекая электродвигатель насосного агрегата, охлаждает его. При этом исключается засорение рабочих органов насоса, снижается скорость механического износа и увеличивается срок службы погружной электроцентробежной насосной установки в целом.

Пакер, содержащий закрепленные на колонне труб посредством внутренних труб верхнюю и нижнюю самоуплотняющиеся манжеты, обращенные колоколообразными частями в противоположные стороны, отличающийся тем, что внутренние трубы соединены между собой посредством расположенной между манжетами промежуточной втулки, под нижней манжетой на внутренней трубе закреплен неподвижный поршень с центральным стволом, на котором установлен подвижный охватывающий поршень и колоколообразную часть нижней самоуплотняющейся манжеты в ее исходном состоянии защитный кожух, при этом защитный кожух выполнен в виде стакана и установлен на центральном стволе с образованием между поршнем и защитным кожухом полости, сообщенной через выполненное в центральном стволе отверстие с внутренним пространством колонны труб, а на нижнем конце центрального ствола закреплен переводник со стопорным кольцом с наружной стороны переводника и клапанным узлом внутри переводника, причем клапанный узел установлен с возможностью перемещения относительно переводника и зафиксирован в исходном его состоянии относительно переводника посредством шарика, установленного в отверстии в стенке переводника между клапанным узлом и расположенной с внешней стороны переводника гайкой, последняя установлена с возможностью перемещения относительно переводника и в исходном положении установлена на стопорном кольце, а на гайке закреплен охватывающий центральную трубу и выполненный в виде перевернутого стакана колпак.