пакер

Формула изобретения

ПАКЕР, включающий переходник, соединенный с ним полый корпус, концентрично установленные относительно корпуса с возможностью осевого перемещения и образующие с корпусом кольцевую полость поршень с хвостовиком, соединенные с корпусом срезным элементом и выполненные с осевым каналом, перекрытым клапаном, ограничитель хода поршня с центратором и установленную в кольцевой полости между корпусом и хвостовиком самоуплотняющуюся манжету, отличающийся тем, что хвостовик с поршнем размещены в полости корпуса, а самоуплотняющаяся манжета установлена на хвостовике, при этом поршень и хвостовик образуют с корпусом над самоуплотняющейся манжетой кольцевую камеру, в которой размещен ограничитель хода поршня, а клапан выполнен в виде гидравлически разрушаемой диафрагмы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к пакетирующим устройствам, применяемым в нефтяных горизонтальных скважинах для промывки фильтра путем создания замкнутой циркуляции.

Известен пакер [1], содержащий трубчатый корпус с переводником, упорную гайку и самоуплотняющуюся манжету.

Недостатками этого пакера являются сложность его конструкции и невозможность использования в горизонтальных скважинах из-за отсутствия центрирующих элементов.

Известен также пакер [2], содержащий переходник, соединенный с полым корпусом, поршень с хвостовиком, соединенный с корпусом образными элементами и выполненный с осевым каналом, перекрытым шаровым клапаном, ограничитель хода поршня с центратором и установленную в кольцевой полости между корпусом и хвостовиком и самоуплотняющуюся манжету.

Его недостатком является низкая надежность в работе. Объясняется это тем, что из-за попадания шлама и грязи в продольные прорези корпуса имеется опасность заклинивания винта, вследствие чего кожух не займет нижнего положения и, следовательно, не освободит самоуплотняющуюся манжету, не произойдет ее раскрытия. Устранение этого недостатка повышением давления создает угрозу среза винта и тогда плунжер с шариком вхолостую переместится вниз до упора в патрубок без кожуха, что приведет также к нераскрытию уплотняющего элемента. Ненадежна также работа клапана в горизонтальном стволе скважины, поскольку металлический шарик под действием своего веса постоянно занимает нижнее горизонтальное положение, вследствие чего закачанная в НКТ жидкость, омывая его, не может увлечь за собой и, следовательно, не произойдет посадка шара на седло плунжера.

Кроме того, клапан сложен по конструкции (дополнительная муфта, патрубок, шарик) и металлоемок.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном устройстве, включающем переходник, соединенный с полым корпусом, концентрично установленным относительно корпуса с возможностью осевого перемещения и образующим с корпусом кольцевую полость, поршень с хвостовиком, соединенный с корпусом срезным элементом и выполненный с осевым каналом, перекрытым клапаном, ограничитель хода поршня с концентратором, и установленную в кольцевой полости между корпусом и хвостовиком самоуплотняющую манжету.

Новым является то, что хвостовик размещен в полости корпуса, на котором установлена самоулотняющаяся манжета, при этом поршень и хвостовик образуют с корпусом над самоуплотняющей манжетой кольцевую камеру, в которой размещен ограничитель хода поршня, кроме того, клапан выполнен в виде гидравлически разрушаемой диафрагмы.

На фиг. 1 изображен пакер в транспортном положении, частично в продольном разрезе; на фиг. 2 - пакер в рабочем положении, в процессе промывки фильтра горизонтальной скважины.

Пакер содержит трубчатый корпус 1, соединенный на резьбе с переходником 2. Внутри корпуса в его верхней части установлен поршень 3, зафиксированный от перемещения срезаемым штифтом 4. Поршень снабжен клапаном, выполненным в виде гидравлически разрушаемой диафрагмой 5 с центральным штуцирующим каналом 6, а также трубчатым хвостовиком 7, размещенным в полости корпуса. Нижнее положение поршня 3 фиксируется ограничителем 8. На хвостовике 7 поршня внутри корпуса установлена самоуплотняющая манжета 9, поджатая с обеих сторон упорными гайками 10 и 11. Ограничитель 8 хода поршня размещен внутри камеры, образованной поршнем, хвостовиком и корпусом над самоуплотняющей манжетой 9, и снабжен центратором, выполненным в виде подпружиненных пружинами 12 шаров 13, размещенных по наружной его поверхности. Шары 13 установлены свободно в гнездах ограничителя 8, и обладая всеми степенями свободы, они облегчают спуск пакера на заданную глубину без осложнений, особенно в горизонтальных скважинах, обеспечивают размещение самоуплотняющейся манжеты в рабочем положении точно по центру фильтра скважины.

Пакер работает следующим образом.

Его опускают в горизонтальную скважину 14 (см. фиг. 2) на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 15 на необходимую глубину, после чего внутри НКТ повышают давление, закачав жидкость в нее насосными агрегатами (не изображены). Под действием давления жидкости поршень 3 срезает штифты 4 и перемещается в поступательном направлении до упора в ограничитель 8, при котором происходит освобождение самоуплотняющейся манжеты 9 от корпуса и она занимает рабочее положение (см. фиг. 2), перекрывая зазор между НКТ 15 и фильтром 16. Далее, увеличив расход нагнетаемой жидкости, разрушают диафрагму 5, что отмечается резким снижением давления на показателе манометра, установленного на устье. Фильтр 16 в горизонтальных скважинах обычно устанавливают без цементирования. Затем приступают к промывке зазора 17 между фильтра 16 и породой продуктивного пласта 18. Для этого медленно начинают подъем НКТ, не прекращая закачку промывочной жидкости. Жидкость, проходя через отверстия 19 фильтра в затрубное пространство, вымывает находящийся там глинистый раствор и всевозможные загрязнения, откуда через фильтрационные отверстия над пакером попадает в межтрубное пространство и далее на устье скважины. Промывку осуществляют до тех пор, пока весь интервал продуктивного пласта не промоется непрерывной циркуляцией промывочной жидкости. На этом процесс промывки считается завершенным. Далее при необходимости, не поднимая НКТ, призабойную зону подвергают кислотной обработке, после чего оборудование поднимают на поверхность и скважину вводят в эксплуатацию.

Технико-экономические преимущества предложения заключаются в следующем.

Использование заявляемого пакера расширяет область его применения, может использоваться не только в обычных вертикальных, но и наклонных и горизонтальных скважинах при разобщении пластов, ствола скважины, межтрубного пространства в процессах обработки призабойной зоны, водоизоляционных работах для направленного воздействия на них, а также при проведении других видов ремонтных работ в процессе капитального ремонта скважин. Пакер прост в конструктивном исполнении, что в свою очередь, упрощает его изготовление, повышает надежность в работе. Он прост в эксплуатации, не требует использования пробок и тому подобных элементов, сбрасываемых в полость НКТ с устья, доставка его в горизонтальные скважины проходит без осложнений.