Пакер-пробка
Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для временного перекрытия ствола скважины при проведении изоляционных работ при капитальном ремонте скважин, исследовании пластов, эксплуатации или закачке в них жидкости.
Пакер-пробка состоит из ствола с внутренней цилиндрической выборкой, с наружной стороны которого установлены уплотнительный элемент с упором. Выше последнего находится упорная втулка, а между ней и упором - фиксирующее кольцо с насечками. На стволе напротив упора выполнены кольцевые насечки противоположного направления насечкам кольца. Ниже уплотнительного элемента расположены основной конус с основными шлипсами, упорное кольцо и дополнительный конус с дополнительными шлипсами. Шлипсы с конусами связаны соединением «ласточкин хвост», а с торцами упорного кольца - Т-образным соединением.
Ствол снабжен упорами, расположенными по периметру и на одном уровне между дополнительными шлипсами с возможностью прохода через окна в упорном кольце и взаимодействующими в рабочем положении с основным конусом.
Внутри ствола телескопически установлен съемный узел в виде патрубка с наружной цилиндрической выборкой в верхней части. В нижней части ствола расположены радиальные отверстия, в которых установлены фиксирующие шарики.
Заглушка, выполнена в виде глухой поперечной перегородки, установленной внутри ствола, и полой втулки, размещенной на наружной поверхности дополнительного конуса. Глухая поперечная перегородка и ствол выполнены в виде единой детали. Шарики взаимодействуют с одной стороны со съемным узлом, а с другой стороны - с полой втулкой, жестко соединенной с дополнительным конусом. Ствол соединен с основным конусом с помощью срезного элемента. Съемный узел подпружинен вниз посредством пружины относительно ствола. Съемный узел заглушен сверху глухой головкой. На упор сверху опирается корпус посадочного инструмента.
Съемный узел заглушен сверху, а шток посадочного инструмента выполнен в виде полого цилиндра охватывающего ствол, с которым соединен через автоотцеп.
Снизу в глухую поперечную перегородку уперт подпружиненный посредством пружины к низу полый стакан, размещенный внутри на нижнем конце ствола, причем пружина находится в сжатом состоянии.
Ствол ниже глухой поперечной перегородки снабжен сквозным вертикальным пазом, в котором с возможностью осевого перемещения установлен палец, жестко соединенный с одной стороны с дополнительным конусом, а с другой - с подпружиненным полым стаканом. Контактирующие торцы упора и фиксирующего кольца снабжены взаимообращенными друг к другу конусными поверхностями.
Упрощенная технологии извлечения пакер-пробки позволяет гарантировано извлечь его из скважины, сэкономив время и исключив лишние спуско-подъемные операции, а наличие взаимообращенных конусных поверхностей, на контактирующих торцах упора и фиксирующего кольца предохраняет фиксирующее кольцо от срыва при значительных усилиях посадки и повышает надежность запакеровки пакер-пробки.
3 илл. на 1 л.
Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для временного перекрытия ствола скважины при проведении изоляционных работ при капитальном ремонте скважин, исследовании пластов, эксплуатации или закачке в них жидкости.
Известен пакер, содержащий полый ствол с заглушкой и упором, установочный фиксатор, приводной корпус и шток установочного гидроцилиндра, размещенные на стволе конус со шлипсами, уплотнительный элемент и фиксатор положения уплотнительного элемента с удерживающими губками (патент РФ №2137901, МПК 6 Е 21 В 33/12, 1999 г.).
Недостатком пакера является сложность конструкции, обусловленная наличием сложных деталей, таких как конус, фиксатор положения уплотнительного элемента с удерживающими губками, конические вкладыши, которые требуют высокой точности при изготовлении и значительно усложняют сборку, что возможно выполнить только в специализированных мастерских. Невыполнение жестких требований при изготовлении и сборке снижает надежность работы пакера.
Наиболее близким по технической сущности является пакер - пробка (патент РФ №2259466, МПК 7 Е 21 В 33/12, опубл. в бюл. №24 от 27.08.2005 г.), включающий ствол с заглушкой и упорами, уплотнительный элемент, фиксатор положения уплотнительного элемента, основной конус, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», съемный узел, фиксирующие шарики, установленные в отверстиях ствола и взаимодействующие со съемным узлом, корпус и шток посадочного инструмента, и срезные элементы, при этом пакер снабжен дополнительным конусом, установленным, как и основной, на стволе, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», причем последние имеют насечки противоположного направления основным шлипсам, а также - упорным кольцом с продольными окнами со стороны ствола, расположенным между основными и дополнительными шлипсами, связанными с торцами упорного кольца Т-образным соединением; ствол снабжен упорами, установленными по периметру и на одном уровне между дополнительными шлипсами с возможностью прохода через окна в
упорном кольце и взаимодействующими в рабочем положении с основным конусом; ствол имеет на внутренней поверхности цилиндрическую выборку, а съемный узел выполнен в виде патрубка с цилиндрической выборкой в верхней части по наружной поверхности;
основной конус со стволом соединен через срезные элементы, а шток посадочного инструмента с заглушкой - через разрывной элемент.
Недостатками данной конструкции являются:
во-первых, сложный технологический процесс извлечения, поскольку необходимо сначала приподнять пакер-пробку, при этом срезной элемент, который должен быть калиброванным должен обязательно разрушится, а затем опустить пакер-пробку, ударяя съемным узлом о заглушку, при этом если ловильный инструмент, спущен в скважину на канате, то необходимо подбирать вес груза таким образом, чтобы силы удара съемного узла о заглушку хватило для того чтобы, дополнительный конус опустился вниз. Все вышеописанное снижает вероятность извлечения пакер-пробки из скважины;
во-вторых, упор передает усилие на фиксирующее кольцо вертикально вверх, но не прижимает насечки фиксирующего кольца к кольцевым насечкам ствола, что при значительных усилиях посадки может привести к срыву фиксирующего кольца, и как следствие потеря герметичности и снижения надежности запакеровки пакер-пробки в скважине.
Задачей полезной модели является повышение надежности запакеровки пакер-пробки, а также гарантированное извлечение его из скважины.
Указанная задача решается предлагаемым пакером-пробкой, включающим ствол с заглушкой и упорами, уплотнительный элемент, фиксатор положения уплотнительного элемента, основной конус, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», съемный узел, фиксирующие шарики, установленные в отверстиях ствола и взаимодействующие со съемным узлом, корпус и шток посадочного инструмента, при этом пакер снабжен дополнительным конусом, установленным, как и основной, на стволе, с которым связаны шлипсы соединением «ласточкин хвост», причем последние имеют насечки противоположного направления основным шлипсам, а также - упорным кольцом с продольными окнами со стороны ствола, расположенным между основными и дополнительными шлипсами, связанными с торцами упорного кольца Т-образным соединением, при этом ствол снабжен упорами, установленными по периметру и на одном
уровне между дополнительными шлипсами с возможностью прохода через окна в упорном кольце и взаимодействующими в рабочем положении с основным конусом, причем ствол имеет на внутренней поверхности цилиндрическую выборку, а съемный узел выполнен в виде патрубка с цилиндрической выборкой в верхней части по наружной поверхности, при этом основной конус со стволом соединен через срезные элементы.
Новым является то, что контактирующие торцы упора и фиксирующего кольца снабжены взаимообращенными друг к другу конусными поверхностями, при этом съемный узел заглушен сверху и подпружинен вниз относительно ствола, а шток посадочного инструмента выполнен в виде полого цилиндра охватывающего ствол, с которым соединен через автоотцеп, при этом заглушка, выполнена в виде глухой поперечной перегородки, установленной внутри ствола, и полой втулки, размещенной на наружной поверхности дополнительного конуса, причем снизу в глухую поперечную перегородку уперт подпружиненный к низу полый стакан, размещенный внутри на нижнем конце ствола, при этом ствол ниже глухой поперечной перегородки снабжен сквозным вертикальным пазом, в котором с возможностью осевого перемещения установлен палец, соединенный с одной стороны с дополнительным конусом, а с другой - с подпружиненным полым стаканом.
На фиг.1 изображен предлагаемый пакер-пробка в продольном разрезе.
На фиг.2 - разрез по А-А фиг.1.
На фиг.3 - вид I крупным планом.
Пакер-пробка состоит из ствола 1 (фиг.1) с внутренней цилиндрической выборкой 2, с наружной стороны которого установлены уплотнительный элемент 3 с упором 4. Выше последнего находится упорная втулка 5, а между ней и упором 4 - фиксирующее кольцо 6 с насечками (фиг.3). На стволе 1 (фиг.1) напротив упора 4 выполнены кольцевые насечки 7 противоположного направления насечкам кольца 6. Ниже уплотнительного элемента 3 расположены основной конус 8 с основными шлипсами 9, упорное кольцо 10 и дополнительный конус 11 с дополнительными шлипсами 12. Основные шлипсы 9 и дополнительные шлипсы 12 с основным конусом 8 и дополнительным конусом 11, соответственно, связаны соединением «ласточкин хвост», а с торцами упорного кольца 10 - Т-образным соединением. Ствол 1 снабжен упорами 13 (фиг.2), расположенными по периметру и на одном уровне между дополнительными шлипсами 12 с возможностью
прохода через окна 14 в упорном кольце 10 (фиг.1) и взаимодействующими в рабочем положении с основным конусом 8.
Внутри ствола 1 телескопически установлен съемный узел 15 в виде патрубка с наружной цилиндрической выборкой 16 в верхней части. В нижней части ствола 1 расположены радиальные отверстия 17, в которых установлены фиксирующие шарики 18.
Заглушка, выполнена в виде глухой поперечной перегородки 19, установленной внутри ствола 1, и полой втулки 20, размещенной на наружной поверхности дополнительного конуса 11. Глухая поперечная перегородка 19 и ствол 1 выполнены в виде единой детали. Шарики 18 взаимодействуют с одной стороны со съемным узлом 15, а с другой стороны - с полой втулкой 20, жестко соединенной с дополнительным конусом 11. Ствол 1 соединен с основным конусом 8 с помощью срезного элемента 21.
Съемный узел 15 подпружинен вниз посредством пружины 22 относительно ствола 1. Съемный узел 15 заглушен сверху глухой головкой 23. На упор 4 сверху опирается корпус 24 посадочного инструмента. Съемный узел 15 заглушен сверху, а шток 25 посадочного инструмента выполнен в виде полого цилиндра охватывающего ствол 1, с которым соединен через автоотцеп 26.
Снизу в глухую поперечную перегородку 19 уперт подпружиненный посредством пружины 27 к низу полый стакан 28, размещенный внутри на нижнем конце ствола 1, причем пружина 27 (см. фиг.1) находится в сжатом состоянии.
Ствол 1 ниже глухой поперечной перегородки 19 снабжен сквозным вертикальным пазом 29, в котором с возможностью осевого перемещения установлен палец 30, жестко соединенный с одной стороны с дополнительным конусом 11, а с другой - с подпружиненным полым стаканом 28. Контактирующие торцы упора 4 и фиксирующего кольца 6 снабжены взаимообращенными друг к другу конусными поверхностями 31 и 32 соответственно (фиг.3).
Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными кольцами 33, 34 (фиг.1).
Работает устройство следующим образом.
Пакер-пробку в транспортном положении (фиг.1) опускают в требуемый интервал скважины, после чего приводят в действие посадочный инструмент. При этом его корпус 24 оказывает давление на упор 4, а шток 25 тянет вверх заглушку 20, ствол 1 и детали 8, 9,
10, 11 и 12. В этот момент происходит сжатие уплотнительного элемента 3 и прижатие его к обсадной колонне. При расчетной нагрузке происходит разрушение срезных элементов 21, после чего основной 8 и дополнительный 11 конусы наезжают на шлипсы 9 и дополнительные шлипсы 12, соответственно, раздвигают их, последние приходят в соприкосновение с обсадной колонной, происходит фиксация устройства в скважине.
При дальнейшей натяжке штока 25 осуществляется досжатие уплотнительного элемента 3. Упор 4 своей конусной поверхностью 31 оказывает воздействие на конусную поверхность 30 фиксирующего кольца 6, при этом последнее фиксирует положение уплотнительного элемента 3 в окончательном запакерованном состоянии, радиально прижимаясь своими насечками к кольцевым насечкам 7 ствола 1, чем предохраняет фиксирующее кольцо 6 от срыва при значительных усилиях посадки.
По достижении расчетной нагрузки посадки пакера разрывной элемент 26 разрушается, освобождая тем самым посадочный инструмент, который после этого извлекается из скважины, а пакер-пробка остается в изолированном интервале скважины, после чего в скважине проводят запланированный объем работ.
Для снятия пакера-пробки в скважину спускают ловильный инструмент (на фиг. не показан), который цепляют за наружную цилиндрическую выборку 16 съемного узла 15 и далее фиксируют на нижнем торце головки 23 съемного узла 15.
Делают натяжку инструмента вверх, при этом съемный узел 15 приподнимается на величину «L», сжимая пружину 22 (фиг.1), а шары 18 выпадают во внутрь устройства, при этом ствол 1 освобождается от смежных деталей.
При дальнейшем подъеме съемного узла 15 вместе со стволом 1 снимается нагрузка с уплотнительного элемента 1, и он приходит в исходное положение. Упоры 13 воздействуют на основной конус 8, в результате чего он приподнимается и снимает нагрузку с основных шлипсов 9, которые сдвигаются к центру и отходят от обсадной колонны. Одновременно с этим дополнительный конус 11, освободившийся от фиксации с шариками 18, совместно с полым стаканам 28, с которым соединен посредством пальца 30 за счет возвратной силы пружины 27 перемещаются вниз. Палец 30 совместно с полым стаканом 28 и дополнительным конусом 11 совершает осевое перемещение вниз по сквозному вертикальному пазу 29 ствола 1 до тех пор, пока палец 30 не упрется в нижнюю кромку сквозного вертикального паза 29. Дополнительный конус 11,
опустившись вниз освобождает дополнительные шлипсы 12, которые сдвигаются к центру, отходя от обсадной колонны. Процесс распакеровки пакер-пробки окончен и его можно поднимать на поверхность.
Упрощенная технологии извлечения пакер-пробки позволяет гарантировано извлечь его из скважины, сэкономив время и исключив лишние спуско-подъемные операции, а наличие взаимообращенных конусных поверхностей, на контактирующих торцах упора и фиксирующего кольца предохраняет фиксирующее кольцо от срыва при значительных усилиях посадки и повышает надежность запакеровки пакер-пробки.
Пакер-пробка, включающий ствол с заглушкой и упорами, уплотнительный элемент, фиксатор положения уплотнительного элемента, основной конус, с которым связаны шлипсы соединением "ласточкин хвост", съемный узел, фиксирующие шарики, установленные в отверстиях ствола и взаимодействующие со съемным узлом, корпус и шток посадочного инструмента и срезные элементы, при этом пакер снабжен дополнительным конусом, установленным, как и основной, на стволе, с которым связаны шлипсы соединением "ласточкин хвост", причем последние имеют насечки противоположного направления основным шлипсам, а также - упорным кольцом с продольными окнами со стороны ствола, расположенным между основными и дополнительными шлипсами, связанными с торцами упорного кольца Т-образным соединением, при этом ствол снабжен упорами, установленными по периметру и на одном уровне между дополнительными шлипсами с возможностью прохода через окна в упорном кольце и взаимодействующими в рабочем положении с основным конусом, причем ствол имеет на внутренней поверхности цилиндрическую выборку, а съемный узел выполнен в виде патрубка с цилиндрической выборкой в верхней части по наружной поверхности, при этом основной конус со стволом соединен через срезные элементы, отличающийся тем, что контактирующие торцы упора и фиксирующего кольца снабжены взаимообращенными друг к другу конусными поверхностями, при этом съемный узел заглушен сверху и подпружинен вниз относительно ствола, а шток посадочного инструмента выполнен в виде полого цилиндра охватывающего ствол, с которым соединен через автоотцеп, при этом заглушка, выполнена в виде глухой поперечной перегородки, установленной внутри ствола, и полой втулки, размещенной на наружной поверхности дополнительного конуса, причем снизу в глухую поперечную перегородку уперт подпружиненный к низу полый стакан, размещенный внутри на нижнем конце ствола, при этом ствол ниже глухой поперечной перегородки снабжен сквозным вертикальным пазом, в котором с возможностью осевого перемещения установлен палец, соединенный с одной стороны с дополнительным конусом, а с другой - с подпружиненным полым стаканом.
