пакерное оборудование

Формула изобретения

1. Пакерное оборудование, включающее разбуриваемый пакер с установленными на трубчатом стволе уплотнительными элементами, противоположно направленными шлипсовыми узлами, фиксатором и обратным клапаном и посадочный инструмент с цилиндром, опирающимся на верхние шлипсы пакера, и трубчатым штоком с поршнями, прикрепленным к обратному клапану пакера, отличающееся тем, что между цилиндром и штоком посадочного инструмента установлен дополнительный поршень со свободой осевого перемещения по ним, опирающийся на конус верхнего шлипсового узла, а фиксатор размещен в этом конусе.

2. Пакерное оборудование по п.1, отличающееся тем, что обратный клапан пакера фиксирован в открытом положении срезным элементом.

3. Пакерное оборудование по п.1, отличающееся тем, что ниже обратного клапана пакера установлен дополнительный клапан, запорный элемент которого размещен выше седла.

4. Пакерное оборудование по п.3, отличающееся тем, что запорный элемент дополнительного клапана выполнен в виде шара из упругого материала, например полиуретана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию с разбуриваемым пакером для уплотнения колонны бурильных и насосно-компрессорных труб в скважине и перекрытия ствола скважины.

Известно пакерное оборудование, включающее разбуриваемый пакер с установленными на трубчатом стволе уплотнительными элементами и противоположно направленными шлипсовыми узлами и посадочный инструмент с цилиндром, опирающимся в верхние шлипсы пакера, и трубчатыми штоком с поршнями, прикрепленным к стволу пакера (а.с. СССР 751961, кл. E 21 В 33/12). Недостатком его является сложность конструкции из-за наличия патрубка, телескопически установленного на нижнем конце ствола пакера, и низкая надежность уплотнения и закрепления пакера из-за трения шлипсов о стенки скважины при его посадке.

Наиболее близким к предлагаемому является пакерное оборудование, включающее разбуриваемый пакер с установленными на трубчатом стволе уплотнительными элементами, противоположно направленными шлипсовыми узлами, фиксатором и обратным клапаном и посадочный инструмент с цилиндром, опирающимся на верхние шлипсы пакера, и трубчатым штоком с поршнями, прикрепленным к обратному клапану пакера (см. а.с. СССР 588345, кл. E 21 В 33/12 "Пакер", авторы В.А. Сафин, В.Я. Напалков и А.К. Николаев, опубл. 15.01.78 г, бюлл. N 2).

Недостатком этого оборудования является низкая надежность уплотнения и закрепления пакера на месте установки ввиду трения шлипсов о стенки скважины и изнашивания их зубьев при посадке. Другим недостатком этого оборудования является необходимость периодического заполнения труб жидкостью при спуске ввиду того, что обратный клапан пакера герметично закрыт и скважинная жидкость не поступает в трубы. Недостатком его является также то, что в случае нарушения плотности закрытия обратного клапана отсутствует возможность дополнительного перекрытия пакера, и это может привести к значительным осложнениям.

Задачей данного изобретения является повышение надежности уплотнения, закрепления и закрытия разбуриваемого пакера и устранения необходимости периодического заполнения труб жидкостью при спуске пакерного оборудования в скважину.

Поставленная задача решается тем, что между цилиндром и трубчатым штоком посадочного инструмента размещается дополнительный поршень со свободой осевого перемещения по ним, опирающийся на конус верхнего шлипсового узла, а фиксатор размещается в этом конусе. Поставленная задача решается также тем, что обратный клапан пакера фиксируется в открытом положении срезным элементом, ниже обратного клапана устанавливается дополнительный клапан, запорный элемент которого размещается выше седла и выполняется в виде шара из упругого материала, например, полиуретана.

На чертеже изображено пакерное оборудование в исходном положении перед спуском в скважину.

Пакерное оборудование состоит из пакера 1 и посадочного инструмента 2. Пакер 1 включает ствол 3, уплотнительные элементы 4, нижний и верхний шлипсовые узлы со шлипсами 5, 6 и конусами 7, 8. В верхнем конусе 8 установлен фиксатор 9 ствола. К нижнему концу ствола прикреплен обратный клапан 10 с седлом 11 и возвратной пружиной 12. Обратный клапан 10 в открытом положении зафиксирован в корпусе 13 срезным элементом 14. К корпусу 13 прикреплен дополнительный клапан, состоящий из седла 15, запорного элемента 16 и клетки 17. Запорный элемент 16 выполнен в виде шара из упругого материала, например, полиуретана и размещен выше посадочной поверхности седла 15.

Посадочный инструмент 2 включает цилиндр 18, опирающийся на верхние шлипсы 6 пакера, и поршни 19 со штоком 20. Между цилиндром и штоком размещен дополнительный поршень 21, опирающийся на верхний конус 8 пакера. Шток 20 манжетами 22 уплотнен в стволе 3 пакера и посредством разрывной шпильки 23 прикреплен к обратному клапану 10.

В скважину пакерное оборудование спускают на трубах, прикрепленных к штоку 20 посадочного инструмента посредством муфты 24. В процессе спуска трубы заполняются скважинной жидкостью, которая поступает через открытый обратный клапан и дополнительный клапан. При создании давления в трубах запорный элемент 16 закрывает седло 15 и под действием жидкости, поступающей в цилиндр по отверстиям 25 и 26 в штоке 20, поршень 21 и цилиндр 18 перемещаются вниз. Под действием поршня 21 конус 7 заклинивает шлипсы 5 в стволе скважины и уплотняет элементы 4, а фиксатор 9 фиксирует их в таком положении относительно ствола 3. Под действием цилиндра 18 шлипсы 6 заклинивают верхний конус 8, фиксируя пакер от перемещения вверх. При увеличении давления в трубах шар 16 деформируется и проталкивается в клетку 17, элемент 14 срезается, а шпилька 23 разрывается.

В таком положении оборудования можно производить закачку технологических жидкостей под пакер, не извлекая трубы с посадочным инструментом. При снятии давления в трубах происходит двойное закрытие пакера: шар 16 закрывает седло 15 снизу и клапан 10 закрывает седло 11. После этого трубы с посадочным инструментом могут быть извлечены без каких-либо манипуляций с ними.

Технико-экономический эффект предлагаемого оборудования заключается в том, что оно обеспечивает надежное уплотнение, закрепление и закрытие разбуриваемого пакера, позволяя производить технологические операции без осложнений, связанных с работой пакера. Кроме того оно устраняет необходимость периодического заполнения труб жидкостью, облегчая и ускоряя процесс спуска пакерного оборудования в скважину.