пакер

Формула изобретения

Пакер, включающий патрубок с размещенным на его наружной поверхности уплотнителем в виде эластичной оболочки и расширяющий конус, связанный с приводом через тягу, отличающийся тем, что расширяющийся конус выполнен составным из цилиндра и концентрично установленного на нем расширяющегося элемента, связанных между собой разъединяющим элементом для освобождения расширяющего элемента от цилиндра и спуска эксплуатационной колонны насосно-компрессорных труб с установленным на их нижнем конце плунжером с уплотнительными элементами для взаимодействия с внутренней стенкой расширяющего элемента, внутренний диаметр которого выбран под наружный диаметр плунжера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к средствам защиты обсадной колонны от воздействия высокого давления.

Известен "Пакер" (см. ав. св. N 196012, по E 21 B 33/12 от 30.03.1996 г. ) упорного типа, включающий цилиндрический уплотнительный элемент и конус для его разжатия, между уплотнительным элементом и конусом установлена цилиндрическая пружинящая разрезная втулка, в прорезь которой входит сегментный выступ на конусе.

Недостатком данной конструкции является большая металлоемкость, вся конструкция в сборе с приводом остается в скважине, ненадежность и ограниченность по применяемому давлению из-за использования разрезной втулки.

Более близок к предлагаемому "Пакер" (см. ав.св. N 1726730, A1, по E 21 B 33/12, от 29.07.1988 г.), включающий корпус, установленный в корпусе патрубок с расположенным на его наружной поверхности уплотнителем в виде эластичной оболочки и связанный с приводом расширяющий конус. С целью повышения надежности его установки патрубок выполнен цельным по образующим, а уплотнитель в верхней и нижней части имеет разрезные кольца. С целью облегчения извлечения пакера патрубок может быть выполнен разъемным в поперечных плоскостях с возможностью рассоединения при передаче осевого усилия.

Недостатком данной конструкции является большое усилие посадки, большой ход расширяющего конуса при посадке, что приводит к увеличению массы и габаритов, возможность аварийных ситуаций в случаях невозможности прохождения расширяющего конуса через патрубок.

Задачей настоящего изобретения является создание конструкции пакера, обладающего повышенной надежностью, простотой и имеющего малую металлоемкость.

Поставленная задача решается разработанным пакером, включающим патрубок с размещенным на его наружной поверхности уплотнителем в виде эластичной оболочки и расширяющий конус, связанный с приводом через тягу. Новым является то, что расширяющий конус выполнен составным из цилиндра и концентрично установленного на нем расширяющего элемента, связанных между собой разъединяющим элементом, при этом внутренний диаметр расширяющего элемента выбран под наружный диаметр плунжера эксплуатационной колонны насосно-компрессорных труб.

На прилагаемых чертежах изображен общий вид пакера, совмещенный с разрезом: на фиг. 1 - в транспортном положении, а на фиг. 2 - в рабочем.

Пакер состоит из патрубка 1, изготовленного из легко расширяющего материала (например, сталь 10, алюминиевые сплавы и др.), с размещенным на его наружной поверхности уплотнителем 2 в виде эластичной оболочки. Снизу патрубок 1 опирается на расширяющий конус, который выполнен составным из цилиндра 3 и концентрично установленного на нем расширяющего элемента 4. Цилиндр 3 расширяющего конуса связан с тягой 4 привода 6. Цилиндр 3 и расширяющий элемент 4 связаны между собой разъединяющим элементом 7 (например, срезным кольцом). Верхний торец патрубок 1 опирается на упор 8 привода 6. Верхняя часть привода 6 имеет соединительный элемент для присоединения к колонне труб 9.

Пакер работает следующим образом.

После спуска его в скважину на заданный интервал на колонне насосно-компрессорных труб 9 в трубное пространство закачивают жидкость под давлением, которое передается в привод, заставляя перемещаться вверх тягу 5 вместе с цилиндром 3 и связанным с ним через разъединяющий элемент 7 расширяющим элементом 4. Последний, проходя через патрубок 1, расширяет его, при этом уплотнитель 2 также расширяется и плотно прилегает к стенкам обсадной трубы 10 скважины, обеспечивая тем самым центрирование пакера. Потребность в дополнительном центрировании отпадает из-за плотного обжатия уплотнителя 2. Расширяющий элемент 4 заходит во внутрь патрубка 1, доходит до упора 8. При повышении давления закачки увеличивается усилие и на тяге 5, которое передается через цилиндр 3 на разъединитель 7. При достижении усилия расчетной величины на разъединителе 7 происходит освобождение расширяющего элемента 4 от цилиндра 3. После чего из скважины извлекают привод 6 вместе с цилиндром 3 и колонной труб 9, при этом расширяющий элемент 4 остается внутри патрубка 1. Затем в скважину спускают эксплуатационную колонну насосно-компрессорных труб с установленным на нижнем конце плунжером 11 с уплотнительными элементами 12 для взаимодействия с внутренней стенкой 13 расширяющего элемента 4. После чего скважину сдают в эксплуатацию под нагнетание в пласт жидкости. От сдвига под действием давления закачки пакер удерживается трением плотно прижатого к стенкам обсадной колонны 10 уплотнителя 2.

Изготовление патрубка 1 из пластичных легко деформируемых материалов (например: алюминий и его сплавы) и наличие разъединяющего элемента 7 исключает аварийные ситуации при монтаже пакера. Из-за того, что расширяющий элемент 4 остается внутри патрубка 1, появилась возможность уменьшить рабочий ход привода. Все это в совокупности позволяет кратно упростить конструкцию пакера, уменьшить массу и габариты конструкции в сборе а также снизить усилия посадки. Кроме того, изготовление расширяющего элемента 4 и патрубка 1 из легко разбуриваемых материалов исключает возможность аварийных ситуаций, связанных с удалением пакера после длительной эксплуатации.

Чтобы убрать пакер с места посадки достаточно разбурить его или выбить вниз расширяющий элемент 4 из патрубка 1 ударом тяжелого инструмента (например, колонны бурильных труб), с последующим фрезерованием патрубка 1, который имеет небольшую длину (в пределах 20 - 25 см).

Технико-экономическое преимущество предлагаемого пакера заключается в том, что он имеет простую конструкцию, является дешевым и неметаллоемким. Срок эксплуатации его, как показали исследования, находится в пределах 5 лет, что позволяет, по сравнению с прототипом, многократно сократить количество ремонтов скважин.