Пакер

Пакер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к нефтегаэодобывающей промышленности, а именно к оборудованию для поингервальных обработок приствольных зон при интенсификации и ремонте скважин период их освоения и эксплуатации. Цель - упрощение технологии применения и повышение надежности работы при ремонте и наклонных и горизонтальных скважинах. Для этого пакер включает полый ствол 1 с рядом радиальных

C0IO3 C0BET(.ÊÈÕ

СОЦИАЛИСТИНЕСКИХ

P СПУБЛИК (я>с Е 21 В 33/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ П ТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4872675/03 (22) 10.10.90 (46) 15,01.93, Бюл. M 2 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) А.А,Цыбин и В,В,Торопынин (56) Авторское свидетельство СССР № 1035192, кл, Е 21 В 33/10, 1981, Авторское свидетельство СССР

¹ 1295800, кл. Е 21 В 33/12. 1985.

Lynes Produkt Catalog, 1983, р 34-35.

„„SU„„1788209 А1 (54) ПАКЕ Р (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к оборудованию для поингервальных обработок приствольных зон при интенсификации и ремонте скважин в период их освоения и эксплуатации. Цель — упрощение технологии применения и повышение надежности работы при ремонте в наклонных и горизонтальных скважинах. Для этого пакер включает полый ствол 1 с рядом радиальных

1788209

35 каналов 3, верхними 4 и нижними 4 а продольными пазами, уплотнительные элементы 5 и 6 с верхней 7 и нижней 8 концевой арматурой, кольцевой подпружиненный поршень 9, фиксатор ствола 10, подпружиненные якори 11 и 12, дополнительный нижний уплотнительный элемент 13, образующий со стволом камеру, гидравлически связанную с полостью ствола рядом радиальных каналов 14. На стволе 1 размещены перепускной клапан 15 и гидравлический якорь 16, а на нижнем торце ствола установлено седло 17 под бросовый запорный элемент. При закачке реагентов в сква>кину через клапан 15 на запакерованный уплотнительный элемент 5 в межтрубном пространстве действует перепад давления

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно — к оборудованию для поинтервальных .опрессовок обсадных колонн, селективной закачки изоляционных материалов, поинтервальных обработок приствольных зон и т;д. при интенсификации и ремонте скважин в период их освоения и эксплуатации, Известно устройство для закачки реагентов в скважину, включающее корпус с рядами радиальных отверстий, жестко закрепленный на нем уплотнительный элемент и размещенную над ним нэ корпусе дифференциальную втулку с двумя рядами радиальных отверстий.

Известно также устройство для поинтервальной пакеровки с целью селективной закачки изоляционных материалов, поинтервальных кислотных обработок и т,д. при ремонте скважин, включающее корпус с рядами радиальных отверстий, уплотнительный элемент, размещенный на корпусе, и дифференциальной втулкой, жестко связан ной с концевыми участком уплотнительного элемента.

Недостаток данных устройств заключается в следу1ощем, Поинтервальнэя запакеровка межтрубного пространства, которая осуществляется созданием избыточного давления в колонне труб, используемых для спуска устройства s скважину, обеспечивается только при наличии избыточного давления в колонне труб, При сбросе избыточного давления в Н КТ происходит сразу же распакеровка межтрубного пространства. Это явление способствует частичной закачке изоляционных (тампона>кных) материалов в межтрубное пространство скважин выше и

Р, создающий нагрузку сверху вниз на уплотни тельный элемент 5. Возмо>кность осевого перемещения уплотнительного элемента 5 вниз относительно составного . ствола 1 и корпуса 2, при условии превышения этой нагрузкой сил сцепления подпружиненного якоря 11 и запакерованного элемента 5 с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны 19, исключается за счет дополнительного уплотнительного элемента 13, жестко закрепленного на стволе

1. Продольное перемещение ствола 1 относительно эксплуатационной колонны 19 от усилия, возникающего при действии избыточного внутреннего давления в колонне труб 18, исключается за счет гидрэвлического якоря 16. 6 ил, ниже интервала, где установлено устройство для селективной поинтервальной закачки реагентов в скважину. Кроме того, данное устройство невозможно использовать при технологических операциях, требующих снижения давления в колонне труб, на которых оно установлено в скважине, например, для полного отключения вышележащих обводненных пластов в эксплуатационных скважинах, Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пакер, включающий полый ствол с седлом на нижнем торце под бросовый запорный элемент, радиальными каналами и верхним и нижним продольными пазами на наружной поверхности, устэновленный на стволе уплотнительный элемент с верхней концевой арматурой, образующей со стволом кольцевую полость и йи>кней концевой арматурой. установленной с возможностью продольного перемещения относительно ствола, кольцевой подпружиненный поршень, установленный в кольцевой полости между стволом и верхней концевой арматурой, надпоршневое пространство которого связано через радиальные каналы с полостью ствола, а подпоршневое через верхние продольные пазы ствола с рабочей камерой уплотнительного элемента, выполненной с возможностью сообщения при пакеровке через верхние продольные пазы, надпоршневое пространство и радиальные каналы ствола с полостью ствола, а при распакеровке — через нижние продольные пазы с пространством под.уплотнительным элементом и фиксатор ствола относительно верхней концевой арматуры уплотнительного элемента, 788209

10

20

Недостаток данного пакера заключается в том, что для его снятия, перед извлечением из с;;важины, необходимо осуществить проворот колонны насоснокомпрессорных труб вправо на несколько оборотов для отсоединения корпуса от верхней концевой арматуры уплотнительного элемента, а затем выполнить натяжения колонны труб для перемещения корпуса относительно уплотнительного элемента, в результата чего произойдет разгерметизация внутренней его полости и, как следствие этого, его распакеровка (снятие пакера), Проворот колонны насосно-компрессорных труб на несколькь оборотов вправо для разьединения с устройствами, установлен" ными на глубинах свыше 2500 метров s на, клонных скважинах, может привести к тяжелым осложнениям при недостаточной прочности колонны труб, а в большинстве горизонтальных скважин с горизонтальными участками ствола, свыше 300 м такая технология разъединения не выполнима.

Кроме того, данное устройство нельзя использовать повгор;с в скважине без предварительногс его извлечения на поверхность для соединения корпуса с верхней концевой арматурой уплотнительного элемента, Целью изобретения явля :тся упрсщение технологии применения и повышение надежности работы при ремонте в наклонных и горизонтальных скважинах.

Указанная цел.. достигается тем, что в пакере, включающг м полый с1 вол с седлом на нижнем торце под бросовый запорный элемент, радиальн iMN каналами и верхним и нижним продольными пазами на наружной поверхности, у:тановленный на стволе уплотнительный элемент с верхней концевой арматурой, образующеи со стволом кольцевую полость и нижней концевой арматурой, установленной с возможностью продольного перемещения относительно ствола, кольцевой r одпружиненный поршень, установленный в кольцевой полости между стволом и верхней концевой арматурой, надпоршневое пространство которого связано через радиальные каналы с полостью ствола, а подпоршневое ерез верхние продольные пазы ствола с раб-очей камерой уплотнительного эпемента, выполненной с возможностью са бщения при пакеровке через верхние продольные пазы, надпоршневое пространство и радиальные каналы ствола с полостью с твола, а пои распакеровке — через нижние продольные пазы с пространством под уплзтнительным элементом и фиксатор ствола относительно верхней концевой арматуры уплотнительного эле25

55 мента, он снабжен подпружиненным якорем, установленным на наружной поверхности верхней концевой арматуры уплотнительного элемента и нижним уплотнительным элементом, образующим со стволом àìåpó, гидравлически связанную с полостью ствола, при этом фиксатор относительно верхней концевой арматуры уплотнительного элемента выполнен в виде подпружиненного стопора с усилием на срыв меньшим усилия на срыв подпружиненного якоря.

Относительные признаки изобретения обеспечивают реверсивное перемещение полого ствола относительно уплотнительного элемента с верхней и нижней концевыми арматурами при осевом натяжении или разгрузке колонны труб. на которых пакер установлен в скважине, а это обеспечивает сьем пакера без проворота колонны труб, что дает воэможность устанавливать и снимагь пакер многократно в горизонтальных и наклонных скважинах.

На фиг,1 показан пакер, общий вид; на фиг.2 — пакер с запакерованными уплотнительными элементами, при проведении ремонтных работ, а именно закачке реагентс в (изоляционных материалов, кислотных ратворов и т,д,) в приствольную зону сква>кины; на фиг.3 — пакор с запакерованными основными уплотнительными элементал и после окончания закачки реагентов в приствольную зону скважины и сброса избыточного давления в пакере; на фиг.4 — узел А (на фиг.1) в транспортном положении; на фиг,5 — узел А (на фиг,1} при проведении ремонтных работ, а именно, закачке реагентов в приствольную зону скважины; на фиг,6— узел А(на фиг,1) с распакерованными уплотнительными элементами после завершения ремонтных работ и натяжения колонны труб, на которой пакер установлен в скважине, перед извлечением пакера иэ скважины или перед возвращением его в исходное" поло>кение (осевым перемещением корпуса вн из).

Пакер (фиг,1 и 4) состоит иэ полого составного ствола 1, включающего верхний и нижний корпуса 2 каждый с рядом радиальных каналов 3, верхниии и нижними продольными пазами 4 и 4а, установленных на каждом корпусе ствола уплотнительн ых элементов 5 и 6 с верхней и нижней концевой арматурой 7 и 8, кольцевого подпружиненного поршня 9, фиксатора ствола 10, выполненного в виде подпружиненного стопора, подпружиненных якорей 11 и 12, дополнительного нижнего уплотнительного элемента 13, образующего со стволом 1 камеру, гидравлически связанную с полостью стьо1788209 ла рядом радиальных каналов 14, На стволе

1 размещены перепускной клапан 15 и гидравлический якорь 16, а на нижнем торце ствола установлено седло 17 под бросовый запорный элемент, Пакер работает следующим образом, Пакер спускают на колонне труб 18 в эксплуатационную колонну 19 и размещают в заданном интервале ствола скважины для проведения ремонтных работ (фиг.1 и 4).

После спуска пакера на заданную глубину скважины в колонну труб 18 пускают бросовый запорный элемент, например шар 20, а затем создают через колонну труб 18 избыточное давление, при котором асуществляется последовательно перекрытие нижних отверстий клапана 15, запакеравка дополнительного нижнего уплотнительнаго элемента 13, запакеравка уплотнительных элементов 5 и 6 и открытие верхних атверстий перепускного клапана 15 длл закачки реагентов в приствольную зону скважины через отверстия 21 эксплуатационной колонны 19 (фиг,2 и 5).

При закачке реагентов в сква>кину через клапан 15 на запакераванный уплотнительный элемент 5 в межтрубном пространстве действует перепад давления hP, создающий осевую нагрузку сверху вниз на уплотнительный элемент 5. Возмо>кность осевого перемещения уплотнительного элемента 5 вниз относительно составного ствола 1 и корпуса 2, при условии превышения этой нагрузкой сил сцепления падпрух<иненнаго якоря 11 и запакерованного уплотнительноfo элемента 5 с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны 19, исключается за счет дополнительного уплатнительного элемента 13, жестко закрепленного на стволе 1 (запакерованные уплотнительные элементы 5 и 6 срзда ат в межтрубном пространстве скважины замкнутую герметичную полость, заполненну а несжимаемой жидкостью), Продольное перемещение ствола 1 от- носительно эксплуатационной колонны 19 ат усилия. возникающего при действии избыточнога внутреннего давления ГР в колонне труб 18 исключается за счет гидравлического якоря 16 (фиг.2).

По окончании проведения вышеуказанной технологической операции по ремонте скважины в данном интервале, избыточное давление в колонне труб 18 сбрасывают до нуля, при этом уплатнительный элемент 13, распакеровывается в исходное состояние (фиг.3). Выравнивание давления в зоне между уплотнительными элементами 5 и 6 с давлением в зонах под уплотнительным

55 элементом 5 и над уплотнительным элементом 6 происходит за счет перетока жидкости в зоны между уплотнительными элементами

5 и 6 в полость составного ствола корпуса, через нижние отверстия перепускного клапана 15 (фиг.3), В этом положении пакера уплотнительный элемент 5 с концевой арматурой 7 и 8 закреплен на внутренней поверхности экс0 плуатационной колонны 19 за счет действующих сил сцепления с ней подпрух<иненного якоря 11 и запакерованного уплотнительного элемента 5. При этом величина усилия на срыв подпру>киненного

5 якоря 11 заведомо больше величины усилия на срыв фиксатора 10, Для распакеровки уплотнительного элемента 5 создаiат осевое натяжение колонны труб !8, передаваемое на ствол 1, под действием которого

0 преодолевается усилие, удерживающее верхню о концевую арматуру 7 на корпусе 2 фиксаторам 10 и ствол 1 с корпусом 2 перемещаются вверх относительно уплотнительного элемента 5. При этом происходит сообщение внутренней полости уплотнительного элемента 5 с ме>ктрубным пространством по нижним продольным пазам

4а на корпусе 2 и, как следствие, распакеровка уплотнительного элемента 5 (фиг.6).

Если требуется произвести повторные ремонтные работы в интервале скважины выше первоначального интервала установки пакера, та после подьема его на 2-3 м выше заданного интервала осуществляют даспуск устройства на 2 — 3 м точно в заданный интервал. При этом происходит перемещение полого составного ствола 1, включающего верхний и нижний корпус 2, вниз относительно уплотнительного зле0 мента 5, за,<репленнаго на внутренней поверхности эксплуатационной колонны 19 за счет действу ащих сил сцепления с ней падпру>киненного лкарл 11 и, таким образом, устройство принимает свое исходное поло5 жение, соответствующее изображению на фиг,1 и 4.

Формула изобретения

Пакер, включающий полый ствол с седлом на нижнем торце под бросовый запорный элемент, радиальными каналами и верхним и нижним продольными пазами на наружной поверхности, установленный на стволе уплотнительный элемент с верхней концевой арматурой, образующей со стволом кольцевую полость и нижней концевой арматурой, установленной с воэможностью продольного перемещения относительно ствола, кольцевой подпружиненный поршень, установленный в кольцевой полости между стволом и верхней концевой армату1788209

10 рой, надпоршнево. 1ространство которого связано через радиальные каналы с полостью ствола, а подпоршневое через верхние продольные пазы с гвола с рабочей камерой уплотнительного элемента, выполненной с возможностью сообщения при пакеровке через верхние продольные пазы, надпоршневое пространство и радиальные каналы ствола с полостью ствола, а при распакеровке — через нижние продольные пазы с пространством под уплотнительным элементом и фиксатор ствола относительно верхней концевой арматуры уплотнительного элемента,отл ича ю щийся тем, что, с целью упрощения технологии применения и повышения надежности в работе при ремонте в наклонных и горизонтальных скважинах, он снабжен подпружиненным якорем, установ5 ленным на наружной поверхности верхней концевой арматуры уплотнительного элемента, и нижним уплотнительным элементом, образующим со стволом камеру, гидравлически связанную с полостью ство10 ла, при этом фиксатор ствола относительно верхней концевой арматуры уплотнительного элемента выполнен в аиде подпружиненного стопора с усилием на срыв, меньшим усилия на срыв подпружиненного якоря, 4

i788209

1788209

Фиг. 5

Фиг. 6

Составитель А,Цыбин

Техред М,Моргентал

Корректор Е.Папп едактор

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

1аказ 58 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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