Гидромеханический пакер

Гидромеханический пакер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПАКЕР, содержащий ствол с головкой, установленный на стволе уплотнительный элемент с ограничительной и опорной шайбами, гидроцилиндр с поршнем, уплотняющий конус якорный узел, соетояший из верхнего и нижнего конусов с размещенной между ними плашкой, и разрезной стопор, отличающийс я тем, что, с целью повьшения надежности работы пакера в паронагнетательных скважинах за счет увеличения его термостойкости и доуплотнения при увеличении давления, уплотняющий конус размещен с возможностью взаимодействия его конической части с уплотнительным элементом, имеет в нижней части выступ для взаимодействия с опорной шайбой, а в верхней части снабжен размещенным между стволом и i уплотнительным элементом хвостовиком и связанной с ним срезным элементом втулкой, взаимодействующей с разрезным стопором и нижним концом якорного узла.

((9)SU(I() 1 1 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ш Е 21 В 33/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTNA (21) 3648?83/22-03 (22) 04. 10.83 (46) 07.04.85. Бюл. Р 13 (72) И.В. Роман и A.Ê. Арсеньев (71) Северо-Кавказский государствен.ный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (53) 622.245.4(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 307177, кл. Е 21 В 33/12, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

В 880256, кл. Е 21 В 33/12, 1974 (прототип) ° (54)(57) ГИДРОИЕХАНИЧЕСКИЙ ПАКЕР, содержащий ствол с головкой, установленный на стволе уплотнительный элемент с ограничительной и опорной шайбами, гидроцилиндр с поршнем, уплотняющий конус, якорный узел, состоящий из верхнего и нижнего конусов с размещенной между ними плашкой, и разрезной стопор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности работы пакера в паронагнетательных скважинах за счет увеличения его термостойкости и доуплотнения при увеличении давления, уплотняющий конус размещен с возможностью взаимодействия его конической части с уплотнительным элементом, имеет в нижней части выступ для взаимодействия с опорной шайбой, а в верхней части снабжен размещенным между стволом и уплотнительным элементом хвостовиком Я и связанной с ним срезным элементом втулкой, взаимодействующей с разрезным стопором и нижним концом якорного узла.

4 1148

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для разобщения полостей в скважине, устанавливаемым в обсадной колонне при выполнении различ- 5 ных технологических операций в нефтяных, газовых, нагнетательных и термальных скважинах, в частности в паронагнетательных скважинах.

Известен пакер, состоящий из корпу10 са с двумя последовательно располо-. женными седлами, герметизирующего элемента, верхнего конуса со шлипсами, жестко связанного с корпусом, нижнего конуса со шлипсами и гидроцилиндра, выполненного с двумя концентрично расположенными поршнями, иэ которых внутренний взаимодействует с нижним конусом, а наружный - со шлипсами, расположенными на этом конусе (1 .

Однако данный накер не обладает достаточной для промысловой практики надежностью запарковки и якорения, так как при значительном превышении 25 выталкивающих усилий над весом труб по причине передачи их на шлипсы, не приводящей к дополнительному сцеплению шлипсов с колонной, происходит их проскальзывание. Перемещение шлипсов в свою очередь приводит к снятию с уплотнительного пакета предварительно созданного напряжения

1и как следствие — к разгерметизации

I его.

И

Известен также гидромеханический пакер, содержащий ствол с головкой, установленный на стволе уплотнительный элемент с ограничительной и опорной шайбами, гидроцилиндр с поршнем, 40 уплотняющий конус, якорный узел, состоящий из верхнего и нижнего кону-. сов с размещенной между ними плашкой, и. разрезной стопор 2 1.

О нако известный пакер также нед

4$ достаточно надежен в паронагнетательных скважинах, поскольку не термостоек, а при увеличении температуры не имеет возможности компенсации удлинения узлов, а при увеличении

50 давления — доуплотнения.

Целью изобретения является новышение надежности работы пакера в паронагнетательных скважинах за счет увеличения его термостойкости и до» уплотнения при увеличении давления.

Поставленная цель достигается тем, что в гидромеханическом пакере, 971 2 содержащем ствол с головкой, установленный на стволе уплотнительный элемент с ограничительной и опорной шайбами, гидроцилиндр с поршнем, уплотняющий конус, якорный узел, состоящий из верхнего и нижнего конусов с размещенной между ними плашкой, и разрезной стопор, уплотняющий конус размещен с возможностью взаимодействия его конической части с уплотнительным элементом, имеет в нижней части выступ для взаимодействия с опорной шайбой, а в верхней части снабжен размещенным между стволом и уплотнительным элементом хвостовиком и связанной с ним срезным элементом втулкой, взаимодействующей с разрезным стопором и нижним концом якорного узла.

Надежность пакеровки обеспечивается передачей усилий от перепадов давлений, воспринимаемых уплотняющим конусом, через ограничительную шайбу на уплотнительный пакет, что приводит к доуплотнению его прн повышении давлений. Зазор между уплотняющим конусом и стволом уплотняется фторопластовыми конусными кольцами, ограниченными от вытекания набором конусных металлических колец, подпружиненных снизу. Пружина создает предварительное уплотнение, а даЛьнейшее доуплотнение достигается за счет взаимодействия конусных поверхностей.

На фиг. 1 изображен пакер гидромеханический эаякориваемый в транспортном положении„ общий вид; на фиг.2— уплотнитель,между стволом и уплотняю Ь щим конусом, узел 1 на фиг. 1; на фиг.З вЂ” гидромеханический в заякоренном, уплотненном состоянии (рабочем положении), общий вид.

Пакер содержит ствол 1 с головкой

2, на котором собраны три узла: якорный узел А, уплотнительный узел Б и узел гидроцилиндра В.

Якорный узел А включает конусы верхний 3, взаимодействующий с головкой 2 через резьбу, и нижний 4, свободно посаженный на стволе 1 с ограничением перемещения выступом 5, и двуплечие плашки 6, подпружиненные пружиной 7. Нижний конус А соединен с верхней упорной втулкой 8, оснащенной окнами 9 и проточкой 10, в которой свободно расположен разрез3 11489 ной стопор 11, подпружиненный пружиной 12.

Уплотнительный узел Б включает верхнюю ограничительную шайбу 13, соединенную со втулкой 8, уплотнительный элемент 14 и нижнюю опорную шайбу 15, взаимодействующую с нижней упорной втулкой 16 и выступом 17 уплотняющего конуса 18.

Уплотняющий конус 18 оснащен хвостовиком 19, являющимся в то же время крышкой уплотнителя 20, установленного в зазоре между конусом

18 и стволом 1. Он оснащен втулкой

21, зафиксированной на нем срезным штифтом 22. Уплотнитель 20 представлен фторопластовыми коническими кольцами 23 с ответной конусностью, ограниченными набором конических верхних 24 и нижних 25 металлических разрезных колец, взаимодействующих между собой конусными поверхностями.

Снизу уплотнитель 20 подпружинен пружиной 26, обеспечивающей начальную плотность уплотнительного узла Б.

Узел гидроцилиндра В представлен неподвижно закрепленным на стволе 1 цилиндром 27 с размещенным в нем поршнем 28, уплотненным кольцом 29, который ограничивает полость 30 внутри цилиндра 27. Полость 30 сообщается с внутренней полостью ствола 1 через отверстие 31, ниже которого установлено на срезном штифте 32 седло 33. Ниэ ствола 1 оборудован ловушкой 34.

Устройство работает следующим образом.

Устройство (фиг.1) спускается на требуемую глубину, в насосно-компрессорные трубы бросают шар и нагнетанием жидкости создают в лифтовых трубах давление, позволяющее создать на поршне 28 силу давления, обеспечивающую перемещение конуса 18 в крайне верхнее положение, при этом уплотнительный элемент 14 прошивается до упора опорной шайбы 15 в выступ

17. При этом конус 4 перемещается вверх и вводит плашки 6 в соприкосновение с внутреннейповерхностью эксплуатаци-! онной колонны,пакер заякоривается.

Ъ

Прошивание уплотнительного элемента 14 уплотняющим конусом 18 приводит их в сжатое по толщине S5 состояние,чем уплотняется зазор между конусом 18 и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны.

71 4

Последующее перемещение конуса 18 вверх приводит ограничительную шайбу

13 и опорную шайбу 15 в соприкосновение с эксплуатационной колонной, чем уплотнительный элемент 14 вводят в ограниченное со всех сторон состояние (пакер запакеровывается) °

Ограничение уплотнительного .элемента

14 металлам позволяет обеспечить надежность запакеровки при температурах, превышающих точку плавления его кристаллов, т.е. до 700 К и более.

При прошивании хвостовик 19 перемещает втулку 21 через разрезной стопор

11 в положение над ним на высоту, обеспечивающую свободный ход уплотнительного конуса 18 равный 20-ЗОЖ от высоты уплотннтельного элемента 14.

Это необходимодля компенсациитемпературных измененийв объеме уплотнителя.

Сила превышающего давления. под пакером сдерживается заклиниванием конуса 4 между нижними плечами плашек 6, а вес труб удерживается заклиниванием конуса 3 между верхними плечами плашек 6, таким образом, якорный узел А в рабочем положении исключает возможность перемещения пакера как вверх, так и вниз, оСеспечивая двойное якорение.

Извлечение проводится следующим образом.

Создается натяжка инструмента, которая освобождает конус 3. В затрубном пространстве создается давление, превышающее подпакерное, уплотняющий конус 18 перемещается вниз, втулка 21 воздействует на стопор 11 и освобождает конус 4, чем якорный узел А переводится з транспортное положение. Повышением давления в затрубном надпакерном пространстве срезается штифт 22 и конус 18 проскальзывает в крайнее нижнее положение, чем освобождает пространство для циркуляции через окна 9 упорных втулок 9 и 16 и внутреннее кольцевое пространство между хвостовиком 19, уплотняющей конуса 18 и уплатиительным элементом 14. Коротким движением вниз — вверх шайбы 13 и 15 приводятся в транспортное состояние и пакер извлекается на поверхность.

Эффект от внедрения изобретения получается за счет обеспечения надежной изоляции затрубного пространства,, что приводит к предотвращению нарушений в обсадной колонне и сокращению потерь тепла.

1148971

1148971

1Ц

Корректор В. Бутяга

Заказ 1840/20 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4"

Составитель И. Кепке

Редактор Г. Волкова Техред T.Äóáèí÷àê

2

1б

28

29

27