Пакер

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к пакерующим устройствам с самоустанавливающими уплотнительными элементами, выполненными из разбухающих эластомеров, для разобщения пространства и изоляции пластов в скважинах при строительстве, эксплуатации и ремонте нефтяных и газовых скважин. Обеспечивает повышение функциональных характеристик и расширяет области применения пакера. Сущность полезной модели: пакер включает полый ствол, на котором установлен уплотнительный элемент, выполненный из разбухающего эластомера, на наружной поверхности которого или ее части выполнены кольцевые канавки произвольной формы. Имеются защитные кольца, закрепленные на стволе у концевых участков уплотнительного элемента. 6 з.п. ф-лы, 3 илл.

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к пакерующим устройствам с самоустанавливающими уплотнительными элементами, выполненными из разбухающих эластомеров, предназначенным для разобщения пространства и изоляции пластов при строительстве, эксплуатации и ремонте нефтяных и газовых скважин.

Известен пакер, включающий полый ствол с уплотнительным элементом из набухающего полимера [Патент на полезную модель 70543, Е21В 33/12, 2007].

Недостатком конструкции пакера является сложность изготовления уплотнительного элемента с заданными параметрами разбухания, а также недостаточная его герметизирующая способность, обусловленная свойствами и структурой полимера.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности является пакер, включающий полый ствол с уплотнительным элементом из разбухающего эластомера и защитными кольцами у его концевых участков [Рекламный проспект компании Halliburton «Swellpacker», 2007].

Недостаток пакера заключается в том, что после набухания уплотнительного элемента и контакта его с внутренней поверхностью обсадной колонны или открытого ствола скважины существенно уменьшается доступ жидкости к эластомеру, что значительно замедляет процесс его набухания и, следовательно, снижает функциональные характеристики и ограничивает области применения пакера.

Техническим результатом полезной модели является повышение функциональных характеристик и расширение области применения пакера.

Необходимый технический результат достигается тем, что пакер включает полый ствол, установленный на стволе уплотнительный элемент, выполненный из разбухающего эластомера, и защитные кольца, закрепленные на стволе у концевых участков уплотнительного элемента, при этом на наружной поверхности уплотнительного элемента или ее части выполнены кольцевые канавки произвольной формы.

В частном исполнении уплотнительный элемент пакера может быть выполнен из эластомера, разбухающего в воде или нефти, а также комбинированным, состоящим из двух частей, одна из которых выполнена из эластомера, разбухающего в воде, а другая - из эластомера, разбухающего в нефти, при этом части разделены между собой проставочным кольцом.

Кроме того, уплотнительный элемент, защитные кольца и проставочное кольцо могут быть закреплены на стволе путем совместной вулканизации, а на наружной поверхности уплотнительного элемента нанесен защитный слой для замедления процесса набухания в период спуска.

На фиг.1 изображен пакер в транспортном положении; на фиг.2 изображено исполнение пакера с комбинированным уплотнительным элементом в транспортном положении; на фиг.3 изображен пакер на фиг.1 в рабочем положении.

Пакер (фиг.1) состоит из полого ствола 1, на котором установлен уплотнительный элемент 2, в частном исполнении выполненный, например, из разбухающего в воде эластомера. На наружной поверхности уплотнительного элемента или ее части выполнены кольцевые канавки 3 произвольной формы. На стволе 1 у концевых участков уплотнительного элемента 2 установлены защитные кольца 4, закрепленные стопорными винтами 5. Для дополнительной герметизации внутри защитных колец 4 могут быть установлены уплотнительные кольца, выполненные из набухающего эластомера (на рисунках не показаны).

Кроме того, уплотнительный элемент пакера (фиг.2) может быть выполнен комбинированным, состоящим из двух частей 2 и 2а, при этом часть 2 выполнена из эластомера, разбухающего в воде, а часть 2а - из эластомера, разбухающего в нефти, а между собой части разделены проставочным кольцом 6, закрепленным на стволе 1 стопорными винтами 7.

Уплотнительный элемент 2, защитные кольца 4 и проставочное кольцо 6 могут быть установлены и закреплены на стволе 1 путем совместной вулканизации.

Пакер, например, при креплении хвостовиков в боковых или горизонтальных стволах скважин работает следующим образом (фиг.3).

Пакер в составе колонны труб хвостовика 8 с фильтром 9 спускают в открытый ствол 10 скважины в интервал, например, между водоносным 11 и нефтяным 12 пластами, требующих разобщения их в период эксплуатации скважины. Во время спуска пакера уплотнительный элемент 2, взаимодействуя с внутрискважинной жидкостью, набухает до определенной величины, не препятствуя спуску пакера к месту установки в скважине. При определенных скважинных условиях (большая глубина спуска, высокая температура и т.д.) на наружную поверхность уплотнительного элемента 2 наносят защитный слой, замедляющий процесс его набухания в период спуска пакера в скважину.

В процессе освоения и эксплуатации скважины уплотнительный элемент 2, взаимодействуя с пластовой жидкостью из водоносного пласта 11, набухает до плотного контакта с поверхностью ствола 10, разобщает пласты 11 и 12 и ограничивает поступление воды в зону фильтра 9 и нефтяной пласт 12. При этом кольцевые канавки 3 образуют со стволом 10 скважины замкнутые кольцевые полости 13, заполненные пластовой жидкостью, которые будут способствовать более быстрому набуханию уплотнительного элемента 2 и увеличению его контактного давления со стволом 10 и герметизирующей способности. Кроме того, замкнутые кольцевые полости 13 образуют со стволом 10 своеобразное лабиринтное уплотнение, повышающее герметичность уплотнительного элемента 2 в зоне контакта.

Все это существенно ускоряет начало действия эффекта от применения набухающего пакера при разобщении и изоляции пластов в скважинах, повышает его функциональные характеристики и расширяет области применения.

1. Пакер, включающий полый ствол, установленный на стволе уплотнительный элемент, выполненный из разбухающего эластомера, и защитные кольца, закрепленные на стволе у концевых участков уплотнительного элемента, отличающий тем, что на наружной поверхности уплотнительного элемента или ее части выполнены кольцевые канавки произвольной формы.

2. Пакер по п.1, отличающийся тем, что уплотнительный элемент выполнен из эластомера, разбухающего в воде.

3. Пакер по п.1, отличающийся тем, что уплотнительный элемент выполнен из эластомера, разбухающего в нефти.

4. Пакер по п.1, отличающийся тем, что уплотнительный элемент и защитные кольца закреплены на стволе путем совместной вулканизации.

5. Пакер по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности уплотнительного элемента нанесен защитный слой для замедления процесса набухания в период спуска его в скважину.

6. Пакер по п.1, отличающийся тем, что уплотнительный элемент выполнен комбинированным, состоящим из двух частей, одна из которых выполнена из эластомера, разбухающего в воде, а другая - из эластомера, разбухающего в нефти, при этом части разделены между собой проставочным кольцом.

7. Пакер по п.6, отличающийся тем, что обе части уплотнительного элемента, проставочное кольцо и защитные кольца закреплены на стволе путем совместной вулканизации.