Пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к средствам восстановления работоспособности скважин и может найти применение при спуске дополнительных обсадных колонн (ДОК) в скважины, обсадные колонны которых пришли в негодность. Пакерующее устройство ДОК состоит из пакера, состоящего из корпуса, снабженного внутренней цилиндрической выборкой и технологическими отверстиями, с размещенной на его наружной поверхности манжетой, выполненной сборной в виде чередующихся эластичных и жестких колец. Над манжетой размещен подвижный упор, связанный с приводом. Корпус, сверху связан с ДОК посредством муфты и снабжен технологическими окнами. Подвижный упор жестко связан через технологические окна, посредством установленных в них срезных элементов с приводом, который выполнен в виде стакана, установленного в корпусе с возможностью осевого перемещения и снабженного обратным клапаном, пропускающим снизу вверх. Подвижный упор выполнен с возможностью фиксации от смещения вверх относительно корпуса, благодаря взаимодействию в рабочем положении фиксирующего кольца, расположенного во внутренней проточке подвижного упора и зубчатых насечек, выполненных на наружной поверхности корпуса. Под манжетой установлен упор, оснащенный внутренней кольцевой проточкой. Осевое перемещение упора относительно корпуса ограничивает фиксатор, состоящий из стопоров, поджатых снизу пружиной подвижной втулки. Стопоры эксцентрично вставлены в технологические отверстия корпуса и взаимодействуют с внутренней кольцевой проточкой упора, а, поджатая снизу пружиной, подвижная втулка установлена во внутреннюю цилиндрическую выборку корпуса и взаимодействует со стопорами наружной поверхностью. На наружной поверхности подвижной втулки выполнена цилиндрическая выборка с коническими фасками. На внутренней поверхности подвижной втулки выполнена технологическая проточка с конической фаской сверху, взаимодействующая со стопорным кольцом, установленным в цилиндрической проточке ниппеля, спускаемого на колонне НКТ, в случае извлечения устройства из скважины. В предлагаемом устройстве, при его распакеровке не применяются усилия направленные вверх, которые могут «сорвать» манжету, что повышает надежность распакеровки устройства, в связи с чем при его извлечении снижаются нагрузки на грузоподъемное сооружение, предупредить возможные осложнения, сократить время на подъем оборудования и, как следствие, снизить затраты на ремонт скважины.

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к средствам восстановления работоспособности скважин и может найти применение при спуске дополнительных обсадных колонн в скважины, обсадные колонны которых пришли в негодность.

Известно пакерующее устройство (свидетельство на полезную модель РФ №26075, МПК 7 Е 21 В 33/12, опубл. БИ №31 от 10.11. 2002 г.), содержащее основной пакер, включающий корпус с размещенной на его наружной поверхности эластичной манжетой, подвижный клиновой цилиндр, связанный с приводом, срезные и уплотнительные элементы и упоры, при этом устройство снабжено дополнительным пакером, состоящим, из корпуса, соединенного через переводник с корпусом основного пакера, с надетой на него эластичной манжетой, подвижным клиновым цилиндром, образующим с корпусом и уступом на его наружной поверхности гидрокамеру, соединенную через радиальные каналы в корпусе с внутритрубным пространством.

Недостатком данного устройства являются:

во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей, а также большое количество срезных элементов, нарушение последовательности разрушения которых может привести к нарушению процесса запакеровки;

во-вторых, при необходимости извлечения устройства из скважины (в случае негерметичной посадки, либо появления негерметичности колонны в процессе эксплуатации) возникают трудности, связанные с тем, что необходимо создавать очень большие осевые усилия, направленные вверх для разрушения срезных элементов, установленных ниже основного и дополнительного пакеров, а при продолжительной эксплуатации срезные элементы «закипают», и для их разрушения требуются усилия значительно большие расчетных, поэтому не всякое грузоподъемное сооружение может справиться с этой задачей.

Наиболее близким по технической сущности является пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны (патент РФ на полезную модель. №41331, МПК 7 Е 21 В 33/12, опубл. БИ №29 от 20.10.2004 г.), содержащее пакер, состоящий из корпуса с размещенной на его наружной поверхности манжетой, сверху которой размещен подвижный упор, связанный с приводом, а снизу - упор, зафиксированный на корпусе, при этом корпус сверху связан с дополнительной обсадной колонной и снабжен технологическими окнами, а подвижный упор выполнен в виде цилиндра, зафиксированного в транспортном

положении срезными винтами и жестко связанного через технологические окна с приводом, который выполнен в виде стакана, герметично установленного в корпусе с возможностью осевого перемещения. и снабженного обратным клапаном, пропускающим снизу вверх, при этом манжета выполнена сборной в виде чередующихся эластичных и жестких колец, причем подвижный упор выполнен с возможностью фиксации от смещения вверх относительно корпуса в любом рабочем положении, срезные и уплотнительные элементы.

Существенным недостатком данного устройства, выявленным из опыта практического применения является то, что в процессе эксплуатации скважины оборудованной этим устройством в колонне появляется не герметичность. В этом случае с целью ревизий необходимо извлечь пакерующее устройство из скважины, при этом возникают трудности, связанные с необходимостью создания больших осевых усилий направленные вверх для разрушения срезных элементов. На практике получается так, что при приложении к дополнительной обсадной колонне (ДОК) осевого усилия вверх с целью распакеровки пакерующего устройства, приложенное усилие превосходит усилие запакеровки пакера в радиальном направлении относительно изношенной обсадной колонны. Не достигнув усилия разрушения вышеупомянутых срезных элементов ДОК, а значит, и находящееся на его конце пакерующее устройство начинают двигаться вверх находясь в постоянном контакте с6 стенками изношенной обсадной колонны, создавая большие усилия на грузоподъемное сооружение на протяжении всего подъема. Кроме того, ввиду тесного контакта со стенками изношенной обсадной колонны повреждаются многие детали пакерующего устройства.

Технической задачей полезной модели является повышение надежности распакеровки устройства и снижение нагрузки на грузоподъемное сооружение в процессе извлечения его из скважины.

Техническая задача решается предлагаемым пакерующим устройством дополнительной обсадной колонны, содержащим пакер, состоящий из корпуса с размещенной на его наружной поверхности манжетой, выполненной сборной в виде чередующихся эластичных и жестких колец, сверху которой размещен подвижный упор, связанный с приводом, а снизу - упор, зафиксированный на корпусе, при этом корпус сверху связан с дополнительной обсадной колонной и снабжен технологическими окнами, а подвижный упор выполнен в виде цилиндра, зафиксированного в транспортном положении срезными винтами и жестко связанного через технологические окна с приводом, который выполнен в виде стакана, герметично установленного в корпусе с возможностью осевого перемещения и снабженного обратным клапаном, пропускающим снизу вверх, причем подвижный

упор выполнен с возможностью фиксации от смещения вверх относительно корпуса, срезные и уплотнительные элементы.

Новым является то, корпус снабжен внутренней цилиндрической выборкой и технологическими отверстиями, а упор - внутренней кольцевой проточкой, при этом осевое перемещение упора относительно корпуса ограничивает фиксатор, состоящий из стопоров и подпружиненной снизу подвижной втулки, причем стопоры вставлены в технологические отверстия корпуса и взаимодействуют с внутренней кольцевой проточкой упора, а подпружиненная снизу подвижная втулка установлена во внутреннюю цилиндрическую выборку корпуса и взаимодействует со стопорами наружной поверхностью, при этом на наружной поверхности подвижной втулки выполнена цилиндрическая выборка с коническими фасками, а на внутренней - технологическая проточка с конической фаской сверху, взаимодействующая со стопорньм кольцом, установленным в цилиндрической проточке ниппеля, спускаемого на колонне насосно-компрессорных тру6, в случае извлечения устройства из скважины.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе перед запакеровкой.

На фиг.2 изображено предлагаемого устройство в продольном разрезе в запакерованном состоянии перед извлечением его из скважины.

Пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны состоит из пакера, состоящего из корпуса 1 (см. фиг.1), снабженного внутренней цилиндрической выборкой 2 и технологическими отверстиями 3, с размещенной на его наружной поверхности манжетой 4, выполненной сборной в виде чередующихся эластичных 5 и жестких колец 6.

Над манжетой 4 размещен подвижный упор 7, связанный с приводом 8. Корпус 1, сверху связан с ДОК 9 посредством муфты 10 и снабжен технологическими окнами 11. Подвижный упор 7 выполнен в виде цилиндра, зафиксированного в транспортном положении срезными винтами 12 к муфте 10. Подвижный упор 7 жестко связан через технологические окна 11 посредством установленных в них срезных элементов 13 с приводом 8, который выполнен в виде стакана, установленного в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения и снабженного обратным клапаном 14, пропускающим снизу вверх. Подвижный упор 7 выполнен с возможностью фиксации от смещения вверх относительно корпуса 1 в рабочем положении, благодаря взаимодействию в рабочем положении фиксирующего кольца 15, расположенного во внутренней проточке подвижного упора 7 и зубчатых насечек 16, выполненных на наружной поверхности корпуса 1.

Под манжетой 4 установлен упор 17, оснащенный внутренней кольцевой проточкой 18. Осевое перемещение упора 17 относительно корпуса 1 ограничивает фиксатор,

состоящий из стопоров 19, выполненных в виде шариков диаметром 12-15 мм и поджатых снизу пружиной 20 подвижной втулки 21. Стопоры 19 эксцентрично вставлены в технологические отверстия 3 корпуса 1 и взаимодействуют с внутренней кольцевой проточкой 18 упора 17, а поджатая снизу пружиной 20 подвижная втулка 21 установлена во внутреннюю цилиндрическую выборку 2 корпуса 1 и взаимодействует со стопорами 19 наружной поверхностью. На наружной поверхности подвижной втулки 21 выполнена цилиндрическая выборка 22 с коническими фасками 23. На внутренней поверхности подвижной втулки 21 выполнена технологическая проточка 24 с конической фаской 25 сверху, взаимодействующая со стопорным кольцом 26, которое выполнено в виде разрезного пружинного кольца и установлено в цилиндрической проточке 27 ниппеля 28, спускаемого на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 29, в случае извлечения устройства из скважины. На нижний конец корпуса 1 навернута накидная гайка 30. Несанкционированные перетоки рабочей жидкости предотвращаются уплотнительными кольцами 31.

Устройство работает следующим образом.

Устройство соединенное с ДОК 9 посредством муфты 10 (см. фиг.1) спускают в обсадную колонну, которая является непригодной для дальнейшей эксплуатации (на фиг.1 и 2 не показано), с таким расчетом, чтобы устройство находилось на расстоянии 5-10 метров выше продуктивного пласта. В процессе спуска устройства обратный клапан 14 пропускает жидкость, находящуюся в скважине, снизу вверх в ДОК 9.

ДОК 9 закрепляют на устье, а на ее верхний конец наворачивают колонную головку и создают внутри ДОК 9 повышенное давление (до 20,0 МПа), которое воздействуя на привод 8, соединенный посредством срезных элементов 13, установленных в технологических окнах 11 корпуса 1, приводит в действие подвижный упор 7. В результате подвижный упор 7, разрушив срезные винты! 2, начинает перемещаться вниз, воздействуя на манжету 4, выполненную сборной в виде чередующихся эластичных 5 и жестких колец б. При этом эластичные кольца 5 сжимаются и прижимаются к стенкам обсадной колонны. Процесс запакеровки продолжают до тех пор, пока под действием повышенного давления в ДОК 9, воздействующего на привод 8, срезные элементы 13 разрушатся о нижнюю кромку технологических окон 11 корпуса 1, при этом привод 8 падает на забой скважины, а фиксирующее кольцо 15 подвижного упора 7 цепляется за зубчатые насечки 16 корпуса 1, фиксируя перемещение подвижного упора 7 вверх относительно корпуса 1. Процесс запакеровки окончен. Привод 8 изготовлен из чугуна и при необходимости может быть разбурен.

После этого систему проверяют на герметичность.

После запакеровки колонную головку отворачивают, в ДОК 9 спускают необходимое оборудование и продолжают дальнейшую эксплуатацию скважины.

В случае не герметичной посадки или при появлении не герметичности в пакерующем устройстве, либо в самой ДОК 9 в процессе эксплуатации скважины возникает необходимость извлечения устройства для ревизии с целью дальнейшего восстановления работоспособности скважины.

Для этого в скважину спускают колонну НКТ 29 (см. фиг..2), снабженную на конце ниппелем 28, в цилиндрической выборке 27 которого находится стопорное кольцо 26. С целью предотвращения попадания стопорного кольца 26 в зазор между трубами ДОК 9 высота - а стопорного кольца 26 больше зазора b в муфтах 10 между трубами ДОК 9, но меньше высоты с - технологической проточки 24 подвижной втулки 21. В определенный момент стопорное кольцо 26 попадает в технологическую проточку 24 подвижной втулки 21, размещенной во внутренней цилиндрической выборке 2 корпуса 1, где оно разжимается. Далее начинают разгружать колонну НКТ 29 на подвижную втулку 21, которая смещается вниз, сжимая пружину 20, при этом цилиндрическая выборка 22 с коническими фасками 23 подвижной втулки 21 устанавливается напротив стопоров 19. После этого стопоры 19, находящиеся в технологических отверстиях 3, смещаются внутрь корпуса 1, выходя из взаимодействия с кольцевой выборкой 18 упора 17. Упор 17 под действием сил упругости эластичных колец 5 манжеты 4 и собственным весом, спускается вниз по корпусу, а эластичные кольца 5, возвращаясь в исходное положение отходят от стенок обсадной колонны. Процесс распакеровки окончен. Приподнимают колонну НКТ 29, а поскольку технологическая проточка 24 подвижной втулки 21 снабжена конической фаской 25 сверху, то стопорное кольцо 26 свободно сжимаясь, выходит из технологической проточки 24. Далее полностью поднимают колонну НКТ 29 из скважины, а затем на поверхность извлекают и ДОК 9 с пакерующим устройством.

В предлагаемом устройстве, при его распакеровке не применяются усилия направленные вверх, которые могут «сорвать» манжету, что повышает надежность распакеровки устройства, в связи с чем при его извлечении снижаются нагрузки на грузоподъемное сооружение, что позволяет предупредить возможные осложнения, сократить время на подъем оборудования и, как следствие, снизить затраты на ремонт скважины.

Пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны, содержащее пакер, состоящий из корпуса с размещенной на его наружной поверхности манжетой, выполненной сборной в виде чередующихся эластичных и жестких колец, сверху которой размещен подвижный упор, связанный с приводом, а снизу - упор, зафиксированный на корпусе, при этом корпус сверху связан с дополнительной обсадной колонной и снабжен технологическими окнами, а подвижный упор выполнен в виде цилиндра, зафиксированного в транспортном положении срезными винтами и жестко связанного через технологические окна с приводом, который выполнен в виде стакана, герметично установленного в корпусе с возможностью осевого перемещения и снабженного обратным клапаном, пропускающим снизу вверх, причем подвижный упор выполнен с возможностью фиксации от смещения вверх относительно корпуса, срезные и уплотнительные элементы, отличающееся тем, что корпус снабжен внутренней цилиндрической выборкой и технологическими отверстиями, а упор - внутренней кольцевой проточкой, при этом осевое перемещение упора относительно корпуса ограничивает фиксатор, состоящий из стопоров и подпружиненной снизу подвижной втулки, причем стопоры вставлены в технологические отверстия корпуса и взаимодействуют с внутренней кольцевой проточкой упора, а подпружиненная снизу подвижная втулка установлена во внутреннюю цилиндрическую выборку корпуса и взаимодействует со стопорами наружной поверхностью, при этом на наружной поверхности подвижной втулки выполнена цилиндрическая выборка с коническими фасками, а на внутренней - технологическая проточка с конической фаской сверху, взаимодействующая со стопорным кольцом, установленным в цилиндрической проточке ниппеля, спускаемого на колонне насосно-компрессорных труб, в случае извлечения устройства из скважины.