Гидравлический пакер

Гидравлический пакер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Il И С А Н И Е I»I 590435

ИЗОВРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сооетскнк

Соцналистнческнх

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.03.76 (21) 2336304j22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.78. Бюллетень ¹ 4 (45) Дата опубликования описания 02.02.78 (51) М. Кл."- E 21В 33/12

Государственный комитет

Совета Мнннстроо СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 622.245.4(088.8) (72) Авторы изобретения

Г. И. Булах, В. А. Высоцкий, В. И. Либерман, В. М. Пульчеико и А. А. Рыбалка

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт буровой техники (7I) Заявитель (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИИ ПАКЕР

Изобретение относится к области бурения шахтных стволов и скважин большого диамет ра, а более конкретно к конструкциям пакерных i.cTpOHcTiB, применяемых при креплении стенок скважины.

Для крепления стволов применяются стальные тонкостенные обсадные трубы большого диаметра, имеющие .небольшую попе речную устойчивость при действии внешнего гидростатического давления, В связи с этим цементированис затрубного пространства скважин, заполненных жидкостью (раствором), производится ограниченной высотой подъема цементного раствора в затрубном пространстве. При цементировании скважин имеют место случаи смятия обсадных труб.

Работы по устранению таких смятий обсадных колонн весьма дорогостоящие, продолжительные и трудоемкие. В отдельных случаях восстановить обсадную колонну не представляется возможным и работы оказываются бросовыми.

Известны пакерующие устройства, включающие, например, корпус с камерой, которая сообщается с насосом, установленным на поверхности, пакерующие элементы и перепускной патрубок (1).

С помощью такой конструкции пакерного устройства нельзя осуществить контролируемое и регулируемое с поверхности .подпирающее давление жидкости внутри обсадных труб под пакером.

Известен также гидравлический пакер, включ а ющий гер метизирующие элементы и камеру, верхняя часть которой сообщается с гсрметизирующими элементами и насосом, установленным на устье, а нижняя часть связана через штуцер с подпакерным пространством (2).

10 Однако известный пакер также нс позволяет создать контролируемое подпирающее давление в обсадных трубах в процессе цементирования, так как подпакерное и надлакерное пространства вообще не сообщены.

15 Целью изобретения является созданис контролируемого подпирающего давления в обсадных трубах в процессе цементированпя скважин.

Это достигается за счет того, что предла20 гаемый пакер снабжен перепускным патрубком со штуцером, который сообщает лодпакерное и надпакерное,пространства скважины.

Предлагаемый гидравлический пакср пзоб25 ражен на чертеже.

В обсадной трубе 1 располагается съемный якорь 2, который сухарями 3 упирается в выступы окон 4, выполненных в обсадной трубе 1 и закрытых заглушкой 5. Якорь 2 не30 подвижно соединен с дном камеры б. Каме590435

60

3 ра б снабжена кольцевой перегородкой (диафрагмой) 7 с центрально расположенным регулируемым отверстием 8, в которое .входит контрольная труба 9, соединенная на устье скважины с регистрирующим манометром 10.

Таким образом перегородка делит камеру б на две полости 11 и 12. Верхняя полость 11 соединена с камерой 13 пакерующих эле>ментов 14 каналом 15. Нижняя часть камеры б соединена каналом 16 с подпакерной зоной

17. Подпакерная зона 17 соединена с надпакерной зоной 18 перепускным патрубком 19, который снабжен штуцером 20 с калиброванным отверстием. 1(амера 6 соединена каналом 21 с устьем скважины и трубопроводом

22 с насосом, нагнетающим жидкость,в сква>кину. Нагнетающий трубопровод снабжен регистрирующим манометром 23 и пусковой задвижкой 24.

Гидравлический пакер работает следующим образом, Пакер со съемным якорем 2 спускается в обсадную трубу 1, и путем вращения буриль,ными трубами винта 25 якорь закрепляется в окнах 4. Если обсадная колонна опускается и цементируется в:скважине по секциям, то секции могут быть опущены в скважину на якоре, предварительно установленном вместе с пакером на поверхности. Возможна раздельная установка якоря. В этом случае вначале спускается на бурильных трубах и устанавливается якорь, при этом он соединяется с бурильными трубами замком 26, а затем после закрепления якоря бурильные трубы отворачиваются и к замку 26 прикрепляется пакерное устройство.

После указанной операции с помощью, например, бурового насоса по кана1у 21 и трубопроводу 22 в полость 11 и камеру 13 закачнвастся тлакеру10шая >кпдк ость, например глинистый раствор. Перед закачкой раствора в каналы 21 спускаются центральные трубы

9, связанные с регистрирующим манометром

10. Трубы 9 меньшего, диаметра, чем каналы 21, спускаются с таким расчетом, чтобы их свободный конец поместился бы в .нижней части камеры б ниже перегородки 7.

При работе насоса промыво гная жидкость прокачи вается по трубопроводу 22 и бурильным каналам 21, поступает в полость 11, соединенную каналом 15 с герметичной полостью корпуса пакера. Через кольцевос отв"рстие 8 в перегородке 7, имеющей площадь проходного сечения меньшую, чем у бурильHb1x каналов 21, жидкость попадает:в нижнюло часть камеры (полость 12) и далее через канал 16 в под пакерную зону 17, т. е..в обсадную трубу.

Так как процесс прокачки (пакерования) идет весь период ОЗЦ, избыточная жидкость сбрасывается в скважину через перепускной патрубок 19 и сменный штуцер 20, имеющий калиброванное отверстие. Площадь сечения калиброванного отверстия в штуцере меньше, чем в кольцевом отверстии 8 перегородки 7.

-10

Из-за разной величины проходных сечений в бурильных каналах 21,:перегородке 7 и штуцере 20 при прокачивании промывочной жидкости возникает два перепада давлений; первый между камерой 13 пакера и зоной 17 обсадных труб ниже пакера; второй между зонами 17 и 18 обсадных труб ниже и выше пакера. От первого перепада давлений жидкость давит на пакерующие элементы 14, в результате чего герметизируется кольцевой зазор между корпусом пакера и стенками обсадной трубы. Второй перепад давления обеспечивает .поддержание подпирающего давления в обсадных трубах, большего по отношению к давлению в затрубном пространстве скважины. Созданное .в обсадных трубах давление контролируется ва поверхности манометром 10 и может быть изменено до требуемой величины путем изменения количества прокачиваемой жидкости IIG трубопроводам 22, либо подключением дозируюшего насоса к центральной трубе 9.

В целях создания гарантированного, постоянного давления в полости обсадных труб (на участке, подле>кащем крепленио) промывочная жидкость прокачивается непрерывно в процессе одного цикла закачки и ожидания затвердения цементного раствора ОЗЦ в затрубном пространстве. По окончании цементировочных работ пакерное устройство извлекается из скважины, Для этого необходимо вначале отключи гь насос, освободить якорь 2 от зацепления с обсадными трубами.

3То достигается путем вр агцения бурильных каналов 21, соединенных со стволом якоря, имеющего винтовую нарезку.

Предлагаемый гидравлический пакер позволяет создать в обсадных трубах KQHTpc IHруемое подпирающее давление динамического характера, которос повышает попсречную устой IHBocTb обсадных труб большего диаметра, чем предотвращает их смятпе при цементировании скважин.

Формула изобретения

Гидра влический пакер для обсаженных скважин, включающий герметизирующие элементы и камеру, верхняя часть которой сообщается с герметизируюшими элементами и насосом, установленным на устье, а нижняя часть связана через штуцер с подпакерным пространством, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью создания контролируемого подпирающего давления в обсадных трубах в процессе цементирования, он снабжен перепускным патрубком со штуцсром, которой сообщает подпакерное и надпакерное прост р а н ств а скв а>кины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ¹ 608496, кл. E 21В 33/12,,1939,.

2. Авторское свидетельство СССР № 111647, кл. Е 2 1В 33 i12, 1957, 590435

1иР ф !;

Составитель Г. Булах

Техреду И. Михайлова

1 оррсктор Е. Хмелева

Рс 1актор 3. Ходакова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3261 10 Изл. ¹ 163 Тираж 778 Г1олписное

НПО Госула1.ствснного ко итета Совета Министров СССР по аслам нзобрстеннй и открытий

113035, Москва, Ж-35. Раугиская наб.! л 4 5