Опрессовочный пакер

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для поинтервальной опрессовки обсадных колонн и проверки герметичности приустьевой части обсадной колонны совместно с противовыбросным оборудованием при бурении или ремонте скважин.

Пакер состоит из корпуса, заглушенного сверху, и узла уплотнения, установленного на наружной поверхности корпуса и выполненного в виде самоуплотняющейся сверху вниз манжеты.

Узел уплотнения снизу снабжен конусом, сужающимся сверху вниз, причем самоуплотняющаяся сверху вниз манжета установлена на верхнем конце конуса.

Конус размещен на корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения в пределах наружной цилиндрической выборки корпуса. Кроме того, узел уплотнения имеет возможность фиксации относительно корпуса в ее наружной кольцевой канавке с помощью стопорного кольца, установленного во внутренней кольцевой проточке конуса. Стопорное кольцо может быть выполнено из пружинной стали в виде разрезного кольца круглого сечения.

Ниже узла уплотнения установлен якорный узел, состоящий из подпружиненных внутрь посредством пружинного кольца плашек, имеющих возможность взаимодействия с конусом узла уплотнения и установленных в обойме с возможностью радиального перемещения.

Обойма снаружи оснащена пружинными центраторами, а якорный узел имеет возможность осевого перемещения между нижним и верхним кольцевыми выступами, выполненными на наружной поверхности корпуса. Корпус снабжен верхним и нижним рядами радиальных каналов.

Верхний ряд радиальных каналов размещен в корпусе выше самоуплотняющейся сверху вниз манжеты, а нижний ряд радиальных каналов размещен в корпусе между его нижним и верхним кольцевыми выступами с возможностью герметичного перекрытия посредством уплотнительных колец, размещенных в обойме якорного узла. В корпусе под нижним рядом радиальных каналов жестко установлена глухая перегородка.

Предлагаемый опрессовочный пакер достаточно надежен в работе, поскольку позволяет произвести опрессовку обсадной колонны в комплексе с устьевым оборудованием при высоких значениях давлениях опрессовки. 1 ил. на 1 л.

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для поинтервальной опрессовки обсадных колонн и проверки герметичности приустьевой части обсадной колонны совместно с противовыбросным оборудованием при бурении или ремонте скважин.

Известен пакер устьевой (патент RU №2152506, Е21В 33/12 опубл. в бюл. №19 от 10.07.2000 г.), состоящий из корпуса, узла уплотнения и хвостовика, при этом узел уплотнения выполнен из двух радиальных манжет с воротничками и пологими наружными фасками для ввода пакера в устье скважины, разделенных шайбой со скосами, геометрически соответствующими поверхности воротничков манжет, и снабженной каналами подачи жидкости из верхней манжеты в нижнюю, а также распорной втулки для ограничения степени сжатия манжет упорами - стабилизаторами, верхний из которых снабжен каналами подачи жидкости из затрубного пространства в полость верхней манжеты, при этом хвостовик снабжен кольцевым рядом радиальных сквозных отверстий с резьбой для установки стопорных винтов, фиксирующих хвостовик в кольцевой проточке корпуса.

Недостатками данной конструкции являются:

- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;

- во-вторых, сложность изготовления, обусловленная большим количеством технически сложных деталей, что ведет к удорожанию конструкции в целом и как следствие высокой ее стоимости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пакер устьевой (патент RU №57801, Е21В 33/12 опубл. в бюл. №30 от 27.10.2006 г.), состоящий из корпуса и узла уплотнения, установленного на наружной поверхности корпуса и выполненного в виде самоуплотняющейся сверху вниз манжеты.

Данная конструкция пакера устьевого обладает низкой надежностью работы при больших давлениях опрессовки из-за срыва самоуплотняющейся манжеты в кольцевой зазор между пакером и обсадной трубой.

Технической задачей полезной модели является повышение надежности работы опрессовочного пакера при высоких давлениях опрессовки.

Поставленная техническая задача решается опрессовочным пакером, состоящим из корпуса и узла уплотнения, установленного на наружной поверхности корпуса и выполненного в виде самоуплотняющейся сверху вниз манжеты.

Новым является то, что корпус заглушен сверху, а узел уплотнения снизу снабжен конусом, сужающимся сверху вниз, причем самоуплотняющаяся сверху вниз манжета установлена на верхнем конце конуса, который размещен на корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения и фиксации относительно корпуса с помощью стопорного кольца, установленного во внутренней кольцевой проточке конуса, при этом ниже узла уплотнения установлен якорный узел, состоящий из подпружиненных внутрь плашек, имеющих возможность взаимодействия с конусом узла уплотнения и установленных в обойме с возможностью радиального перемещения, причем обойма снаружи оснащена пружинными центраторами, а якорный узел имеет возможность осевого перемещения между нижним и верхним кольцевыми выступами, выполненными на наружной поверхности корпуса, при этом корпус снабжен верхним и нижним рядами радиальных каналов, причем верхний ряд радиальных каналов размещен в корпусе выше самоуплотняющейся сверху вниз манжеты, а нижний ряд радиальных каналов размещен в корпусе между его нижним и верхним кольцевыми выступами с возможностью герметичного перекрытия обоймой якорного узла, а в корпусе под нижним рядом радиальных каналов жестко установлена глухая перегородка.

На фигуре изображен опрессовочный пакер в продольном разрезе.

Опрессовочный пакер состоит из корпуса 1, заглушенного сверху, и узла уплотнения 2, установленного на наружной поверхности корпуса 1 и выполненного в виде самоуплотняющейся сверху вниз манжеты 3.

Узел уплотнения 2 снизу снабжен конусом 4, сужающимся сверху вниз, причем самоуплотняющаяся сверху вниз манжета 3 установлена на верхнем конце конуса 4.

Конус 4 размещен на корпусе 1 с возможностью ограниченного осевого перемещения в пределах наружной цилиндрической выборки 5 корпуса 1. Кроме того, узел уплотнения 2 имеет возможность фиксации относительно корпуса 1 в ее наружной кольцевой канавке 6 с помощью стопорного кольца 7, установленного во внутренней кольцевой проточке 8 конуса 4. Стопорное кольцо 7 может быть выполнено из пружинной стали в виде разрезного кольца круглого сечения. Уплотнительный элемент 9 исключает несанкционированные перетоки жидкости в процессе работы пакера.

Ниже узла уплотнения 2 установлен якорный узел 10, состоящий из подпружиненных внутрь посредством пружинного кольца 11 плашек 12, имеющих возможность взаимодействия с конусом 4 узла уплотнения 2 и установленных в обойме 13 с возможностью

радиального перемещения. Плашки 12 установлены в обойме 13, например, с помощью «Т-образного» соединения. Обойма 13 снаружи оснащена пружинными центраторами 14, а якорный узел 10 имеет возможность осевого перемещения между нижним 15 и верхним 16 кольцевыми выступами, выполненными на наружной поверхности корпуса 1.

Корпус 1 снабжен верхним 17 и нижним 18 рядами радиальных каналов.

Верхний ряд радиальных каналов 17 размещен в корпусе 1 выше самоуплотняющейся сверху вниз манжеты 3, а нижний ряд радиальных каналов 18 размещен в корпусе 1 между его нижним 15 и верхним 16 кольцевыми выступами с возможностью герметичного перекрытия посредством уплотнительных колец 19, размещенных в обойме 13 якорного узла 10. В корпусе 1 под нижним рядом радиальных каналов 18 жестко установлена глухая перегородка 20. Корпус 1 и глухая перегородка 20 могут быть выполнены в виде одной детали.

Опрессовочный пакер работает следующим образом.

Перед спуском опрессовочного пакера в скважину кабель 21 соединяют с заглушенным сверху корпусом 1 и спускают опрессовочный пакер на кабеле 21 в обсадную колонну скважины (на фиг. не показано) на требуемую глубину, при этом самоуплотняющаяся сверху вниз манжета 3 находится в контакте с внутренними стенками обсадной колонны, при этом она перепускает скважинную жидкость снизу вверх.

В контакте с внутренними стенками обсадной колонны находятся также пружинные центраторы 14, благодаря чему в процессе спуска пакера в скважину якорный узел 10 уперт в торец верхнего кольцевого выступа 16 корпуса 1, а нижний ряд радиальных каналов 18 корпуса 1 герметично посредством уплотнительных элементов 19 перекрыт обоймой 13 якорного узла 10. Достигнув требуемого интервала опрессовки обсадной колонны, доливают ее технологической жидкостью и герметизируют пространство между кабелем 21 и обсадной колонной на устье скважины.

Поднимают давление в межколонном пространстве (на фиг. не показано) скважины, при этом сначала узел уплотнения 2, благодаря самоуплотняющаяся сверху вниз манжете 3, находящейся в контакте с внутренними стенками обсадной колонны скважины, под действием давления жидкости сверху расфиксируется относительно корпуса 1, то есть стопорное кольцо 7 сжимается во внутренней кольцевой проточке 8 конуса 4 и выходит из взаимодействия с наружной кольцевой канавкой 6 корпуса 1 и узел уплотнения 2 перемещается вниз относительно корпуса 1 в пределах его наружной цилиндрической выборки 5, при этом в определенный момент узел уплотнения 2 своим конусом 4 вступает во взаимодействие с внутренней поверхностью плашек 12 якорного узла 10, так как последний, благодаря взаимодействию пружинных центраторов 14, установленных на

обойме 13 с внутренними стенками обсадной колонны, остается в неподвижном положении. В результате плашки 12 якорного узла 10 расширяются радиально наружу, разжимая диаметрально пружинное кольцо 11, и фиксируются на внутренних стенках обсадной колонны скважины, исключая осевое перемещение пакера вниз. После чего самоуплотняющаяся сверху вниз манжета 3 под действием давления жидкости еще более самоуплотняется, плотнее прижимаясь к внутренним стенкам обсадной колонны скважины.

Давление поднимают до намеченного опрессовкой, согласно утвержденного плана работ, и производят опрессовку обсадной колонны, при этом опрессовке подвергается как обсадная колонна выше пакера, так и устьевая арматура и превентор (если они имеются) на фигуре не показано. После проведения опрессовки давление в обсадной колонне скважины сбрасывают.

После чего приподнимают опрессовочный пакер посредством кабеля 21, при этом узел уплотнения 2 конусом 4 выходит из взаимодействия с внутренней поверхностью плашек 12 якорного узла 10, при этом плашки 12 под действием возвратной силы пружинного кольца 11 перемещаются радиально внутрь и отходят от внутренних стенок обсадной колонны скважины, при этом якорный узел 6 благодаря взаимодействию пружинных центраторов 14, установленных на обойме 13 с внутренними стенками обсадной колонны, остается в неподвижном положении, а корпус 1 перемещается вверх относительно якорного узла 10, который обоймой 13 упирается в торец нижнего кольцевого выступа 15 корпуса 1. В итоге скважинная жидкость, находящаяся выше пакера, устремляется через верхний ряд радиальных каналов 17 корпуса 1 внутрь корпуса 1 и через нижний ряд радиальных каналов 18 корпуса 1 в подпакерное пространство, поскольку в корпусе 1 под нижним рядом радиальных каналов 18 установлена глухая перегородка 20.

Дают выдержку по времени в течение 3-5 минут, при этом давление жидкости над и под пакером опрессовочным выравнивается.

Далее производят полный подъем пакера на поверхность, при этом в процессе подъема узел уплотнения 2 перемещается в пределах наружной цилиндрической выборки 5 корпуса 1 и в определенный момент происходит фиксация узла уплотнения 2 относительно корпуса 1 в ее наружной кольцевой канавке 6 с помощью стопорного кольца 7, которое размещено во внутренней кольцевой проточке 8 конуса 4 узла уплотнения 2, при этом якорный узел 10 остается упертым в торец нижнего кольцевого выступа 15 корпуса 1. В таком положении пакер извлекают из обсадной колонны скважины.

Предлагаемый опрессовочный пакер достаточно надежен в работе, поскольку позволяет произвести опрессовку обсадной колонны в комплексе с устьевым оборудованием при высоких значениях давлениях опрессовки.

Опрессовочный пакер, состоящий из корпуса и узла уплотнения, установленного на наружной поверхности корпуса и выполненного в виде самоуплотняющейся сверху вниз манжеты, отличающийся тем, что корпус заглушен сверху, а узел уплотнения снизу снабжен конусом, сужающимся сверху вниз, причем самоуплотняющаяся сверху вниз манжета установлена на верхнем конце конуса, который размещен на корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения и фиксации относительно корпуса с помощью стопорного кольца, установленного во внутренней кольцевой проточке конуса, при этом ниже узла уплотнения установлен якорный узел, состоящий из подпружиненных внутрь плашек, имеющих возможность взаимодействия с конусом узла уплотнения и установленных в обойме с возможностью радиального перемещения, причем обойма снаружи оснащена пружинными центраторами, а якорный узел имеет возможность осевого перемещения между нижним и верхним кольцевыми выступами, выполненными на наружной поверхности корпуса, при этом корпус снабжен верхним и нижним рядами радиальных каналов, причем верхний ряд радиальных каналов размещен в корпусе выше самоуплотняющейся сверху вниз манжеты, а нижний ряд радиальных каналов размещен в корпусе между его нижним и верхним кольцевыми выступами с возможностью герметичного перекрытия обоймой якорного узла, а в корпусе под нижним рядом радиальных каналов жестко установлена глухая перегородка.