Опрессовочный пакер

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в нефтяных и газовых скважинах для поинтервальной опрессовки их колонн. Опрессовочный пакер состоит из корпуса со сквозными продольными пазами и радиальным отверстием в верхней части, узла герметизации с уплотнительным элементом, выполненным в виде эластичного рукава, закрепленного между нижней и верхней втулками, расположенными на наружной поверхности корпуса. Нижняя втулка жестко закреплена на корпусе. Клапанный узел установлен внутри корпуса и выполнен в виде сбивного клапана, герметично установленного в радиальное отверстие корпуса. Наружный диаметр D₁ верхней втулки меньше наружного диаметра D₂ нижней втулки. В сквозные продольные пазы корпуса установлены подвижные пальцы, которые с одной стороны соединены с верхней втулкой, а с другой стороны с золотником перепускного устройства. Золотник посредством уплотнительных элементов, герметично размещен внутри корпуса. Золотник оснащен снизу внутренней ступенчатой выточкой, под сбрасываемый с устья скважины шар. Регулировочная гайка перепускного устройства навернута на нижний торец корпуса и подпружинивает спиральной пружиной золотник снизу. Верхняя втулка и золотник, соединенные между собой посредством подвижных пальцев имеют возможность осевого ограниченного перемещения по сквозным продольным пазам корпуса в рабочем положении. Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию и позволяет с достаточной эффективностью спрессовать обсадную колонну в требуемых интервалах скважины, после чего поднимать колонну НКТ без излива жидкости, и тем самым соблюдать экологическую безопасность, что в целом позволяет сократить время на процесс опрессовки в целом и сэкономить материальные и финансовые средства.

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в нефтяных и газовых скважинах для поинтервальной опрессовки их колонн.

Известен «Пакер» (Свидетельство на полезную модель RU №29090 МПК 7 Е 21 В 33/12 опубл. Бюл. №12 от 27.04.2003 г.), включающий ствол с фигурным пазом на наружной поверхности с равномерно расположенными чередующимися продольными короткими и длинными участками, жестко связанную со стволом опору, расположенный под ней нажимной уплотнительный элемент и конус, установленную на стволе с возможностью осевого перемещения обойму и соединенное с ней кольцо, направляющий штифт, размещенный в фигурном пазе и соединенный с кольцом, установленные в обойме по ее окружности шлипсы, подпружиненные в радиальном направлении, при этом он снабжен самоуплотняющейся манжетой, установленной на стволе выше опоры и жестко соединенным с ним наконечником, через который пропущен шток, выполненный с кольцевым уступом внизу, взаимодействующим с наконечником, и радиальными отверстиями, расположенными выше наконечника, причем шток соединен с грузом, имеющим камеру в нижней части, сообщенную с колонным пространством скважины посредством радиальных отверстий и с внутренним пространством штока посредством осевого канала, перекрытого обратным клапаном; в качестве средства для подъема и спуска используют канат.

Недостатками данного пакера являются:

- возможность спуска только на канате что снижает область применения (например: на небольших глубинах выигрыш во времени незначителен, причем требуется использования специального оборудования для спуска на канате);

- самоуплотняющаяся манжета для качественной работы при спуске контактирует с эксплуатационной колонной, что при спуске на большие (более 900 м) глубины вызывает ее истирание.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является «Опрессовочный пакер» (Патент RU №2153570 МПК 7 Е 21 В 33/12 опубл. Бюл. №21 от 27.07.2000 г.), включающий корпус, узел герметизации с уплотнительным элементом, нижней втулкой и камерой уплотнения, перепускное устройство и обратный клапан, при этом пакер имеет клапанный узел со срезными элементами, шаровым клапаном и седлом под этот клапан в виде цилиндрической втулки, а корпус имеет кольцевой бурт

ограничения перемещения нижней втулки, кольцевую проточку, ступенчатую кольцевую выточку и радиальные отверстия для установки срезных винтов, при этом перепускное устройство выполнено в виде золотника с внутренней ступенчатой выточкой, соответствующей ступенчатой кольцевой выточке корпуса, пружиной и регулировочной гайкой, устанавливающей усилие пружины и длину хода золотника, а камера уплотнения образована уплотнительным и кольцевой проточкой корпуса.

Недостатками данного опрессовочного пакера являются:

- сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей, и как следствие сложность сборки;

- возможна не герметичная посадка клапана в узле обратного клапана в процессе опрессовки, особенно в случае сильного загрязнения клапана скважинной жидкостью, что снижает эффективность работы опрессовочного пакера в целом;

Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции опрессовочного пакера и повышение эффективности его работы.

Указанная техническая задача решается предлагаемым опрессовочным пакером, включающим корпус, узел герметизации с уплотнительным элементом, закрепленным между нижней и верхней втулками, клапанный узел, перепускное устройство, состоящее из золотника с внутренней ступенчатой выточкой, пружины и регулировочной гайки.

Новым является то, что клапанный узел выполнен в виде сбивного клапана, герметично установленного в радиальное отверстие, которым снабжен корпус в верхней части, при этом нижняя втулка жестко закреплена на корпусе, а уплотнительный элемент узла герметизации выполнен в виде эластичного рукава, причем наружный диаметр верхней втулки меньше наружного диаметра нижней втулки, при этом корпус снабжен сквозными продольными пазами, в которые установлены подвижные пальцы, которые с одной стороны соединены с верхней втулкой, а с другой - с золотником перепускного устройства, герметично размещенного внутри корпуса, а внутренняя ступенчатая выточка золотника выполнена снизу под сбрасываемый с устья скважины шар, при этом регулировочная гайка навернута на корпус снизу и подпружинивает золотник снизу, причем верхняя втулка и золотник, соединенные между собой посредством подвижных пальцев имеют возможность осевого ограниченного перемещения по сквозным продольным пазам корпуса в рабочем положении.

На фигуре изображен предлагаемый опрессовочный пакер в продольном разрезе.

Опрессовочный пакер состоит из корпуса 1 со сквозными продольными пазами 2 и радиальным отверстием 3 в верхней части, узла герметизации 4 с уплотнительным элементом 5, выполненным в виде эластичного рукава, закрепленного между нижней 6 и

верхней 7 втулками, расположенными на наружной поверхности корпуса 1. Нижняя втулка 6 жестко закреплена на корпусе 1.

Клапанный узел 8 установлен внутри корпуса 1 и выполнен в виде сбивного клапана 9, герметично установленного в радиальное отверстие 3 корпуса 1.

Наружный диаметр D ₁ верхней втулки 7 меньше наружного диаметра D ₂ нижней втулки 6. В сквозные продольные пазы 2 корпуса 1 установлены подвижные пальцы 10, которые с одной стороны соединены с верхней втулкой 7, а с другой стороны с золотником 11 перепускного устройства. Золотник 11 посредством уплотнительных элементов 12, герметично размещен внутри корпуса 1.

Золотник 11 оснащен снизу внутренней ступенчатой выточкой 13, под сбрасываемый с устья скважины шар 14.

Регулировочная гайка 15 перепускного устройства 12 навернута на нижний торец корпуса 1 и подпружинивает спиральной пружиной 16 золотник 11 снизу. Верхняя втулка 7 и золотник 11, соединенные между собой посредством подвижных пальцев 10 имеют возможность осевого ограниченного перемещения по сквозным продольным пазам 2 корпуса 1 в рабочем положении.

Опрессовочный пакер работает следующим образом.

Опрессовочный пакер посредством муфты 17 соединяют с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) 18 и спускают в заданный интервал опрессовки обсадной колонны скважины (на фигуре не показано).

В процессе спуска опрессовочного пакера происходит заполнение внутренней полости колонны НКТ 18, находящейся в скважине жидкостью, которая свободно перетекает снизу вверх сквозь корпус 1 опрессовочного пакера.

По достижению заданного интервала опрессовки производят заполнение межколонного пространства (на фиг. не показано) технологической жидкостью, после чего в колонну НКТ 18 с устья скважины бросают шар 14, который садится на внутреннюю ступенчатую выточку 13 золотника 11.

Герметизируют устье скважины и посредством насосного агрегата (на фигуре не показано) нагнетают технологическую жидкость в колонну НКТ 18 и создают в ней давление. Под действием давления золотник 11, герметично установленный посредством уплотнительных элементов 12 внутри корпуса 1 начинает перемещаться вниз, сжимая спиральную пружину 16, подпертую снизу посредством регулировочной гайки 15, навернутую на нижний конец корпуса 1.

Так как золотник 11 посредством подвижных пальцев 10 соединен с верхней втулкой 7, в которой закреплен верхний конец уплотнительного элемента 5, то в процессе

осевого перемещения вниз по сквозным продольным пазам 2 корпуса 1, соединенных между собой посредством подвижных пальцев 10 верхней втулки 7 и золотника 11 происходит складывание уплотнительного элемента 5, выполненного в виде эластичного рукава. Уплотнительный элемент 5 плотно прижимается к внутренней стенке обсадной колонны, герметизируя межколонное пространство обсадной колонны. Давление в колонне НКТ 18 продолжают поднимать, и в определенный момент откроются сквозные продольные пазы 2 корпуса 1 в своей верхней части, при этом сжатие спиральной пружины 16 прекратится. Золотник 11, оказавшись внизу в рабочем положении, создает гидравлическую связь между внутренним пространством колонны НКТ 18 и межколонным пространством посредством вышеупомянутых сквозных продольных пазов 2 корпуса 1, в результате чего давление во внутреннем пространстве колонны НКТ 18 и межколонном пространстве выравнивается.

Далее продолжают нагнетать технологическую жидкость в колонну НКТ 18 и поднимают давление до намеченного давлением опрессовки, при этом создаваемое давление дожимает уплотнительный элемент 5, т.е. сложенный эластичный рукав, еще более плотно прижимая его к внутренней стенке обсадной колонны.

Достигнув давления опрессовки, выдерживают заданное время и после этого сбрасывают давление в колонне НКТ 18 и в межколонном пространстве. При снижении давления уплотнительный элемент 5, выполненный в виде эластичного рукава, вместе с верхней втулкой 7 и золотником 11, соединенными между собой подвижными пальцами 10 под действием возвратной силы спиральной пружины 16 возвращаются в исходное положение и опрессовочный пакер разгерметизируется. При необходимости проведения процесса опрессовки в другом интервале скважины колонну НКТ 18 вместе с опрессовочным пакером спускают на необходимую глубину и операцию повторяют.

После проведения опрессовочных работ в колонну НКТ 18 с устья скважины сбрасывают бросовый орган, который взаимодействует с клапанным узлом 8 и разрушает сбивной клапан 9, в результате чего открывается радиальное отверстие 3 в корпусе 1 для перетока жидкости из внутреннего пространства колонны НКТ 18 в межколонное пространство. При подъеме колонны НКТ 18 с опрессовочным пакером жидкость вытекает из внутреннего пространства колонны НКТ 18, позволяя вести их подъем без перелива.

Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию и позволяет с достаточной эффективностью спрессовать обсадную колонну в требуемых интервалах скважины, после чего поднимать колонну НКТ без излива жидкости, и тем самым соблюдать экологическую безопасность, что в целом позволяет сократить время на процесс опрессовки в целом и сэкономить материальные и финансовые средства.

Опрессовочный пакер, включающий корпус, узел герметизации с уплотнительным элементом, закрепленным между нижней и верхней втулками, клапанный узел, перепускное устройство, состоящее из золотника с внутренней ступенчатой выточкой, пружины и регулировочной гайки, отличающийся тем, что клапанный узел выполнен в виде сбивного клапана, герметично установленного в радиальное отверстие, которым снабжен корпус в верхней части, при этом нижняя втулка жестко закреплена на корпусе, а уплотнительный элемент узла герметизации выполнен в виде эластичного рукава, причем наружный диаметр верхней втулки меньше наружного диаметра нижней втулки, при этом корпус снабжен сквозными продольными пазами, в которые установлены подвижные пальцы, которые с одной стороны соединены с верхней втулкой, а с другой - с золотником перепускного устройства, герметично размещенного внутри корпуса, а внутренняя ступенчатая выточка золотника выполнена снизу под сбрасываемый с устья скважины шар, при этом регулировочная гайка навернута на корпус снизу и подпружинивает золотник снизу, причем верхняя втулка и золотник, соединенные между собой посредством подвижных пальцев имеют возможность осевого ограниченного перемещения по сквозным продольным пазам корпуса в рабочем положении.