Пакер

Пакер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для изоляции вскрытых продуктивных объектов в скважинах. Цель - повышение надежности работы пакера, обеспечение возможности восприятия им двусторонних нагрузок и удобства в эксплуатации. Для этого в верхнем цилиндре 1 установлен опорный узел в виде цанги 13 с конусными выступами на конце. Между цилиндром 1 и сердечником 4 размещена ступенчатая втулка 14, выполненная со срезным элементом для фиксации в исходном положении. Втулка 14 имеет радиальный канал, перекрытый обратным клапаном. С сердечником 4 шарнирно связаны плашки 18, расположенные между ним и средним цилиндром. Последний имеет кольцевой выступ на внутренней поверхности для взаимодействия с плашками 18. Сердечник 4 выполнен с радиальным отверстием. Пакер имеет стакан 5, выполненный с коническим выступом для взаимодействия с конусными выступами опорного узла. Сердечник 4 и втулка 14 образуют кольцевую камеру. Она сообщается посредством радиального отверстия в сердечнике 4 с полостью корпуса. Цилиндр 1 имеет размещеный между ними и стаканом клапан для сообщения камеры с пространством за цилиндрами. Осевое перемещение цилиндра 1 и связанных с ним деталей становится возможным благодаря тому, что втулка 14, находясь в зафиксированном крайнем положении, не препятствует прижатию выступов цанги 13 к сердечнику 4 при действии осевой нагрузки, создаваемой выступом цилиндра 1. Этому способствует и то, что наружный резьбовой выступ втулки 14, упираясь во внутренний резьбовой выступ втулки 13, удерживает последний на месте при перетоке жидкости из лифтовой колонны в кольцевую полость. 1 з.п.ф-лы, 13 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU „„1601341 (51)э Е 21 В 33/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ПАКВР

11 2

2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4415899/23-03 (22) 25.04.88 (46) 23.10.90. Бюл. № 39 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (72) В,А.Доценко (53) 622.245 ° 4 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 649825, кл. Е 21 В 33/12, 1977.

Авторское свидетельство СССР №- 735746, кл. Е 21 В 33/12, 19 78.

Патент СССР № 880256, кл. Е 21 В 33/12, 1974.

- (57) Изобретение относится к горной пром-сти и предназначено для изоляции вскрытых продуктивных объектов в скважинах. Цель — повышение надежности работы пакера, обеспечение возможности восприятия им двусторонних нагрузок и удобства в эксплуатации. Для этого в верхнем цилиндре 1 установлен опорный узел в виде цанги 13 с конусными выступами на конце. Между цилиндром 1 и сердечником 4 размещена ступенчатая втулка 14, выполненная со

160 1 341 пан для сообщения камеры с пространством за цилиндрами. Осевое перемеще5 ние цилиндра 1 и связанных с ним деталей становится возможным благодаря тому, что втулка 14, находясь в зафиксированном крайнем положении, не препятствует прижатию выступов цанги 13 к сердечнику 4 при действии осевой нагрузки, создаваемой выступом цилиндра 1, Этому способствует и то, что наружный резьбовой выступ втулки 14, упираясь во внутренний резьбовой выступ втулки 13, удерживает последний на месте при перетоке жидкости из листовой колонны в кольцевую полость, 1 з.п,ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к горной яромппленности, в частности к устрой-:25 ртвам дпя изоляции вскрытых продуктовых объектов в скважинах, и может

15ыть использовано, например, пРи одновреМенной раздельйой эксплуатации нескольких пластов по однорядному лиф гу, Цель изобретения — повышение надежности работы пакера, обеспечение воз1

i можности восприятия им двусторонних нагрузок и удобство в эксплуатации.

На фиг. 1 изображен пакер, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез В-В на фиг, 1; на фиг. 5 — узел I на фиг. 1; на фиг. 6 -40 разрез Г-Г на фиг. 5; на фиг. 7 — раз. рез Д-Д на фиг. 5; на фиг, 8 — узел

II на фиг. 51 на фиг. 9 - разрез Е-Е на фиг. 8; на фиг. 10 — узел III на фиг 11 на фиг. 11 — Разрез Ж-Ж на 4 фиг. 10; на фиг. 12 - вид 3 на фиг.10, на фиг. 13 — разрез И-И на фиг. 10.

Пакер содержит полый корпус в виде связанных между собой верхнего 1, среднего 2,и нижнего 3 цилиндров.

Между ними установлены на секционном сердечнике 4, жестко связанном со стаканом 5, шлипсы 6 со -стопорным кольцом 7 ° уппотнительные манжеты 8 и 9 подпружиненные стопорные элеменВ

55 ты 10 с пружинами 11 и поршень- 12.

Пакер также имеет установленный в верхнем цилиндре 1 опорный узел в виде цанги 13 (разрезная втулка) с среэным элементом для фиксации в исКодном положении. Втулка 14 имеет радиальный канал, перекрытый обратным

1 к1папаном, С сердечником 4 шарнирно .связаны плашки 18, расположенные меж ду ним и средним цилиндром. ПоследДйй имеет кольцевой выступ на внутРенней поверхности для взаимодействия

С плашками 18. Сердечник 4 выполнен

С радиальным отверстием. Пакер имеет

Фтакан 5, выполненный. с коническим выступом для взаимодействия с конусйыми выступами опорного узла. Сердечйик 4 и втулка 14 образуют кольцевую камеру. Она сообщается посредством фадиального отверстия в сердечнике с полостью корпуса, Цилиндр 1 имеет

f размещенный между ним и стаканом клаконусными выступами на конце, размещенную между цилиндром 1 и сердечником 4 ступенчатую втулку 14, выполненную со срезным элементом (штифтом)

15 для фиксации ее в исходном положении, Втулка 14 выполнена с радиальным каналом 16, перекрытым обратным клапаном 17. С сердечником 4 шарнирно связаны плашки 18, которые расположены между сердечником 4 и средним цилиндром 2, имеющим кольцевой выступ на внутренней. поверхности для взаимодействия с плашками 18, Сердечник 4 выполнен .с радиальным отверстием 19, а стакан 5 — с коническим выступом для взаимодействия с конусными выступами опорного узла, Сердечник 4 и втулка 14 образуют кольцевую камеру

20, которая сообщается посредством отверстия 19 в сердечнике 4 с полостью корпуса. Верхний цилиндр 1 имеет размещенный между ним и стаканом 5 клапан 21 для сообщения камеры 20 с пространством эа цилиндрами, Наружная поверхность стакана 5 и внутренняя поверхность цилиндра 1 выполнены в виде многогранников с возможностью образования между ними каналов.

Пакер работает следуюпптм образом., При установке пакера в скважине услов1ный проход в лифтовой колонне (н.к..т.)

/ ниже пакера должен быть закрыт, Перекрытие условного прохода достигается двумя способами: бросанием- шарика соответствующе го р аз мера н лифтовую колонну;! 6О!341 из скважины.

Ларик или пробка устанавливаются на срезном седле, размещенном ниже пакера. Затем в лифтовой колонне с помощью агрегата повышается давление до расчетной величины (8-10 МПа), при которой штифты седла срезаются, В з аимодей ствие элементов пакер а при этом следующее, При 11овышении давления в н.к.т ° элементы замкнутой части па кер а не подвижны. Неподвижность элементов якоря обеспечивается тем, что цилиндр 1, упираясь своим внутренним кольцевым выступом 22, опорного элемента (цанги) 13, заклиненного между конусом 23 втулки 14 и наклонным торцом 24 стакана 5, удерживает кольцо 7 от осевого перемещения, создавая, таким образом, условия для выдвижения шлипсов 6 при осевой нагрузке на опорное кольцо 25. Перемещение опорного кольца 25 зависит от положения цилиндра 2, который, упираясь своим 13нутрениим кольцевым вь1ступом 26 в плашки 18, находится в крайнем нижнем положении до тех 11ор, пока давление в лифтовой колонне 1ц превысит расчетную величину (1,2 МПа).

Такая фиксация первоначального положения цилиндра ". позволяет с помощью втулки 27 удерживать манжеты 8 и 9, а также нижнее опорное кольцо-втулку

28 и цилинцр 3 в крайнем нижнем по ложении.

При давлении в н.к.т., превышаю.щем расчетное значение (1,2 МПа), происходит срез штифта 29, поршень 12, перемещаясь в крайнее верхнее положе— ние, сжимает манжету 30. Плашки 18, освободившись от опорной конической поверхности поршня 12, под действием пружины 31 и осевого усилия, создава емого при этом цилиндром 2, прижимают ся к сердечнику 4, В результате чего цилиндр 2 освобождается от зацепле— ния с сердечнико 4 и, перемещаясь вверх, выдвигает шлипсы 6 до их полного врезания в стенку обсадной колон ны. При этом происходит одновременное перемещение стопорных элементов 10 по сердечнику 4. Поджимаемые резиновой манжетой 30, выполняющей в данном слу чае не только функцию уппотнителя, но и роль пружины к стопорным элементам, 10, последние имеют возможность полностью выбирать зазор при зацеплении ковой ч;1сти 11акера применяется разрезная втулка-ц;шга 13, На заклинивание

35 которой влияет также и вес лифтовой колонны над пакером. Поэтому при распакеровании желательно разгрузить пакер от веса FI ° к. т. с помощью подъемника, а эта операция, как известно, 40 требует глушения скважины, Учитывая это, iipn распакеровании вначале необходимо заглушить скважину, а затем снять все н.к.т. с пакер а. Эта предв ари тельная опер ация по

45 разгрузке пакера необходима для того, чтобы выбрать з аз ор между стаканом

5 и втулкой 33 и, таким образом, создать более лучшие условия для выхода втулки 13 из э аклине ННо гo состояния.

50 Затем с помощью агрегата повышается давление в затрубном пространстве.

Наличие в замковой части пакера уплотнительного кольца клапана 21 с пружиной позволяет по з азорам между стаканом 5 и втулкой 33 пропускать

55 жидкость из з атрубья в з акрытую полость 34.

При повышении давления в затрубье вьппе расчетной величины (5,0 МПа) за

Ф спуском пробки с помощью канатной техники и последующим ее извлечением с серДечником 4, и, тaKgм образом, фиксировать надежное зацепление шлипсов 6 с обсадной колонной. Цилиндр 2 и втулка 27, получив ограничение при осевом перемещении, после заякоривания шли псов 6 стано вится не подвижной опорой для последующего сжатия манжет

8 и 9, Избыточное давление в н.к.т, и

10 соответственно в полости 32, равное расчетному (8-10 МПа), воздействуя на манжету 30, перемещает цилиндр 3 вмес-. те с опорной втулкой 28 и размещенными внутри ее стопорными элементами 10

15 в крайнее верхнее положение. При этом манжеты 8 и 9. деформируются, герметизируя кольцевой проход между пакером и обсадной колонной, а стопорные .элементы 10 фиксируют положение манжет

20 8 и 9 в сжатом состоянии.

Конструкция иакера .предусматривает гидравлическое у11равле1п е его функциональными у:31111ми. Зто указывает на то, что процессы пакеронания и распакеро25 вания могут быть выполнены как в заглушенной, т;1к и в действующей скважине. Однако, следует отметить, что условия для I идр;1влического управления узлами liaêpðll IH;1 ительно лучше выпол—

30 HEITI> 13:3;) I Jf vlll0 nnof 1 скважине ° Это свя

aaEIo прежде всего с тем, что в качестве основного стопорного элемента зам160! 341 счет ступенчатого исполнения сопряЖенных поверхностей сердечника 4 и . втулки 14 происходит. срез штифта 15.

В результате чего. втулка !4 смещается в крайнее нижнее положение,,Штиф5 ты 15 под действием пружинного кольце 35 утопаются и.входят s зацепление с. выступом 36, фиксируя крайнее нКжнее положение втулки 14 на сердеч- !О нИке 4. При этом наружный резьбовой в1ястуц втулки 14 вплотную подходит к внутреннему резьбовому выступу.втулкй 13г.

После этого, с помощью. агрегата повышается давление в лкфтовой колонне, затрубье нри этом необходимо открыть. Жидкость. через отверстие 19 поступает в камеру 20, далее через канйл 16 во втулке 14 и уплотнительный 20 э цемент клапана 17 с пружиной поступает в закрытую кольцевую полость 34.

Повышение давления в полости 34 вызывает осевое перемещение цилиндра 1 в крайнее положение, которьй. при этом 25 посредством стопорного кольца 7 -вывод!ит шлипсы 6 из зацепления с обсадной колонной, т.е, пакер освобождается от заякоривания. Одновременно с этим опорное кольцо 25 и связанные с ним 30 цилиндр 2 и втулка 27 перемещаются в крайнее верхнее положение, освобождая манжеты 8 и 9 от сжатого состояния, т:. е. происходит разгерметизация кольцевого прохода между пакером и обсадной колонной. Нижнее опорное кольцо

28 и цилиндр 3 при этом остаются неПОД ви жны °

Осево е перемещение цилиндра 1 и связанных с ним Деталей становится 40 возможным благодаря тому, что втулка 14, находясь в зафиксированном штифтами 15 крайнем положении, не препятствует прижатию выступов втулки

13 к сердечнику 4 при действии осевой 45 нагрузки, создаваемой выступом 22 ци- л индра 1. Этому способствует и то, Что наружньй резьбовой выступ втулки

14, упираясь во внутренний резьбовой,, выступ втулки 13 удерживает послед- 50 йий на месте при перетоке жидкости из лифтовой колонны в полость 34.

Ступенчатое, исполнение наружного диаметра стакана 5 и внутреннего диаметра цилиндра 1 позволяет при пере- 55 кещении наружных деталей втулки 33 и

Цилиндра 1 s крайнее верхнее положеНие сообщать через образовавшиеся зазоры с одной стороны между стаканом

5 и втулкой 33, а с другой — между втулкой 14 и цилиндром 1, полость 34 с затрубным пространством, Расположенные внутри опорного кольца 7 стопорные элементы . 10 с пружинами !1 фиксируют положение перемещенных деталей замкнутого узла, что является очень важным при извлечении пакера из скважины,. когда необходимо не допустить самозаякориваже пакера, Формул а из обретения

1. Пакер, содержащий полый корпус в виде связанных между собой верхнего, среднего и нижнего цилиндров, между которыми установлены на секционном сердечнике, жестко соединенном со стаканом, шлипсы со стопорным кольцом, уплотнительные манжеты, подпружиненные стопорные элементы и поршень, о тли ч ающи и ся тем, что, с целью повышения надежности работы пакера, обеспечения возможности восприятия им двусторонних, нагрузок и удобства в эксплуатации, он снабжен установленным в верхнем цилиндре опорным узлом в виде цанги с конусными выступами на конце,. размещенной между ним и сердечником ступенчатой втулкой, выполненной со срезным элементом для фик- сации в исходном положении, с радиальным каналом и обратным клапаном для

I перекрытия этого канала, и плашками, шарнирно связанными с"сердечником и размещенными между последним и средним цилиндром, который имеет кольцевой выступ на внутренней поверхности для взаимодействия с плашками,.причем сердечкчк выполнен с радиальным отверстиа стакан — с коническим выступом для взаимодействия с конусными выступами опорного узла, сердечник и ступенчатая втулка образуют кольцевую камеру, которая сообщается посредством радиального отверстия в сердечнике с полостью корпуса, а верхний цилиндр имеет размещенный между ним и стака-

3 нам клапан для сообщения кольцевой камеры с пространством за цилиндрами,;

2, Пакер по и, 1, о т л и ч а .юшийся тем, что наружная повсрхность стакана и. внутренняя поверхность верхнего цилиндра выполнены в виде многогранников с воэможностью образования между ними каналов, 1601341

1601341

1601341

1601341

Составитель А,Симецкая

Техред Л.Сердюкова. Корректор Л, Патай

Редактор В.Бугренкова

Заказ 3257

Тираж 471

Подпи с ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, у . Гагарина, 101