Пакер для обсадной колонны
Полезная модель относится к строительству скважин и предназначена для разобщения пространства за обсадной колонны от взаимодействующих пластов при ступенчатом цементировании скважин.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности работы пакера и обеспечение уплотнения его в стволе скважины при заданном давлении.
Задача решается тем, что в пакере для обсадной колонны, включающем полый ствол с радиальными отверстиями, размещенные на стволе герметизирующие элементы, гидроцилиндр с поршнем и узел фиксации с разрезным стопорным кольцом, внутренняя полость гидроцилиндра сообщена с внутренней полостью ствола через обратный клапан, образованный эластичным кольцом, герметично закрывающим радиальные отверстия ствола снаружи, а гидроцилиндр и поршень предварительно зафиксированы на стволе калиброванными срезными штифтами.
Полезная модель относится к строительству скважин и предназначена для разобщения пространства за обсадной колонной от взаимодействующих пластов при цементировании скважин.
Известны заколонные пакеры с уплотнителями в виде надувного резинотканевого рукава (см. а.с. СССР 144012, 1395802, 1709069 кл. Е21В 33/12). Они сложны по конструкции и недостаточно надежны в работе.
Известны пакеры с расклиниваемыми манжетами, которые могут использоваться при ступенчатом цементировании (см. патенты РФ 2021486 кл. Е21В 33/12). Эти манжеты не обеспечивают равномерное прижатие к стенкам скважины обвальной формы.
Известны пакеры с самоуплотняющимися манжетами (см. книгу Зайцева Ю.В. и др. «Пакеры и технологические схемы их установок», ВНИИОЭНГ, М., 1969, стр.44, 80 и 88, рис.32,65 и 72). Недостатком их является низкая надежность работы самоуплотняющихся манжет в открытом стволе скважины. При спуске пакера раструбная часть манжеты забивается шламом, теряет подвижность в радиальном направлении и быстро изнашивается.
Наиболее близким к предлагаемому является пакер, включающий полый ствол с радиальными отверстиями, размещенные на стволе герметизирующие элементы осевого сжатия, гидроцилиндр с поршнем и узел фиксации с разрезным стопорным кольцом (см. патент RU 2241114 С2 «Пакер термостойкий»).
Недостатком известного пакера является низкая надежность фиксации гидроцилиндра с поршнем в рабочем положении. При снятии давления в пакере происходит обратное перемещение поршня по стволу на величину шага между зубьями фиксирующих элементов. Это вызывает необходимость применения компенсатора в виде набора тарельчатых пружин. Кроме того, в условиях скважины зазоры между деталями и углубления между зубьями фиксирующих элементов засоряются механическими
примесями, содержащимися в буровом и тампонажном растворах. Это вызывает дополнительное проскальзывание поршня по стволу и разуплотнение пакера.
Недостатком известного пакера является также неопределенность величины давления, при котором начинается и заканчивается процесс уплотнения пакера в стволе скважины. Это может вызвать преждевременное открытие муфты ступенчатого цементирования, применяемой в составе обсадной колонны.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы пакера и обеспечение уплотнения его в стволе скважины при заданном давлении.
Поставленная задача решается тем, что в пакере для обсадной колонны, включающем полый ствол с радиальными отверстиями, размещенные на стволе герметизирующие элементы осевого сжатия, гидроцилиндр с поршнем и узел фиксации с разрезным стопорным кольцом, внутренняя полость гидроцилиндра сообщена с внутренней полостью ствола через обратный клапан, образованный эластичным кольцом, герметично закрывающем радиальные отверстия ствола снаружи, а гидроцилиндр и поршень предварительно зафиксированы на стволе калиброванными срезными штифтами.
На фигуре изображен предлагаемый пакер в исходном положении перед спуском в скважину.
Пакер включает ствол 1, на верхнем конце которого установлен поршень 2 с эластичным кольцом 3, закрывающим радиальные отверстия 4 ствола. К стволу сверху привинчена головка 5 с зубьями 6 на наружной поверхности. На головку надета втулка 7 с разрезным стопорным кольцом 8 и скреплена калиброванными срезными штифтами 9. На ствол и поршень снизу надет цилиндр 10, который уплотнен кольцами 11 и 12, установлен герметизирующий элемент осевого сжатия 13 с защитным кольцом 14 и навинчен наконечник 15. Зубья 6 головки 5 направлены вниз и позволяют движение втулки со стопорным кольцом 8 вниз по головке 5. Это движение возможно только после срезания штифтов 9. Штифты калибруют таким образом, чтобы срезание их происходило при давлении на 2...4 МПа меньше давления открытия муфты ступенчатого цементирования. Если муфта ступенчатого цементирования не
применяется, то срезание винтов должно происходить после поднятия тампонажного раствора за обсадной колонной выше пакера.
В скважину пакер спускают в составе обсадной колонны и устанавливают выше продуктивных и поглощающих пластов. Над башмаком колонны должен быть обратный клапан. Для осуществления ступенчатого цементирования выше пакера устанавливают муфту ступенчатого цементирования с закрытыми радиальными отверстиями. После закачки в цементируемую обсадную колонну расчетного количества тампонажного раствора запускают цементировочную пробку и продавливают до посадки на обратный клапан. В момент посадки пробки давление в обсадной колонне повышается и происходит срезание штифтов пакера и уплотнение его в стволе скважины. Дальнейшее повышение давления приводит к открытию радиальных отверстий муфты ступенчатого цементирования. Закачка тампонажного раствора второй ступени может быть осуществлена без ожидания затвердения цемента первой ступени. Закачка тампонажного раствора завершается запуском и продавкой запирающей пробки до посадки на разбуриваемое седло муфты ступенчатого цементирования. Посадка запирающей пробки и закрытие муфты отмечается скачком давления в обсадной колонне. Герметичность закрытия проверяют путем стравливания давления в колонне.
Применение предложенного пакера предотвращает проникновение тампонажного раствора в продуктивные пласты и поглощающие горизонты, ускоряет процесс цементирования за счет непрерывной закачки тампонажного раствора первой и второй ступени цементирования и повышает качество цементирования за счет предотвращения циркуляции жидкостей между заколонным пространством и проявляющими пластами. Простота конструкции, дешевизна и автоматическое уплотнение без каких-либо манипуляций позволяет применять в скважине по несколько пакеров, расположив их в интервалах с наиболее ровными и устойчивыми стенками. Даже в случае повреждения уплотнительного элемента (например, из-за каверн) пакер остается герметичным и обеспечивает целостность и герметичность обсадной колонны.
Пакер для обсадной колонны, включающий полый ствол с радиальными отверстиями, размещенные на стволе герметизирующие элементы осевого сжатия, гидроцилиндр с поршнем и узел фиксации с разрезным стопорным кольцом, отличающийся тем, что внутренняя полость гидроцилиндра сообщена с внутренней полостью ствола через обратный клапан, образованный эластичным кольцом, герметично закрывающим радиальные отверстия ствола снаружи, а гидроцилиндр и поршень предварительно зафиксированы на стволе калиброванными срезными штифтами.
