устройство для установки пакера в скважине

Формула изобретения

Устройство для установки пакера в скважине, содержащее пакер с уплотнительным элементом, посадочный инструмент с цилиндрическим корпусом, имеющим радиальные каналы, герметичную крышку и перегородку, разделяющую корпус на две части, верхняя из которых образует камеру под атмосферным давлением, а в нижней камере, заполненной жидкостью, установлен поршень с штоком, подпоршневая полость которого сообщена со скважинным пространством через радиальные каналы корпуса и перепускной клапан, отличающееся тем, что оно снабжено дорном, соединенным с штоком поршня срезаемым элементом, а перепускной клапан установлен в перегородке с возможностью срабатывания от избыточного давления в скважине, при этом пакер содержит гильзу, расширяемую дорном при перемещении поршня, а уплотнительный элемент покрывает гильзу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для герметичного разобщения отдельных интервалов скважин, например, при проведении изоляционных работ.

Известен пакер, содержащий ствол с поршнем, уплотнительный элемент с верхним и нижним упорами, коническую втулку со шлипсами, обтекатель, полость которого разделена диафрагменным узлом на заполненную жидкостью полость высокого давления, ограниченную поршнем, пространство под которым связано с пространством скважины, и полость низкого давления, выполненную с ловильной головкой плунжерную пробку для сообщения полости низкого давления с пространством скважины при извлечении пакера, коническая втулка жестко связана с обтекателем, а поршень жестко связан со стволом (1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для установки пакера в скважине, содержащее пакер с уплотнительным элементом, посадочный инструмент с цилиндрическим корпусом, имеющим радиальные каналы, герметичную крышку и перегородку, разделяющую корпус на две части, верхняя из которых образует камеру под атмосферным давлением, а в нижней камере, заполненной жидкостью, установлен поршень со штоком, подпоршневая полость которого сообщена со скважинным пространством через радиальные каналы корпуса и перепускной клапан (2).

Существенными недостатками устройств как по аналогу, так и по прототипу, являются:

- пакер удерживается в рабочем положении только за счет перепада давлений в камере с атмосферным давлением и затрубном пространстве, что исключает использование такого пакера в течение длительного времени, так как невозможно практически исключить несанкционированные перетоки жидкости в подвижных соединениях;

- пакер и посадочный инструмент находятся вместе весь период работы пакера в скважине, где агрессивная среда постоянно воздействует на посадочный инструмент, что приводит к его досрочному выходу из строя;

- необходимость применения для спуска и приведения в действие привода клапана дорогостоящего кабеля-каната, наземного пульта для подачи электрического тока к приводу клапана (устройство по прототипу).

Задачей изобретения является создание устройства, обладающего повышенной надежностью и долговечностью работы и позволяющего сэкономить материальные затраты.

Указанная задача решается описываемым устройством, содержащим пакер с уплотнительным элементом, посадочный инструмент с цилиндрическим корпусом, имеющим радиальные каналы, герметичную крышку и перегородку, разделяющую корпус на две части, верхняя из которых образует камеру под атмосферным давлением, а в нижней камере, заполненной жидкостью, установлен поршень со штоком, подпоршневая полость которого сообщена со скважинным пространством через радиальные каналы корпуса и перепускной клапан.

Новым является то, что устройство снабжено дорном, соединенным со штоком поршня срезаемым элементом, а перепускной клапан установлен в перегородке с возможностью срабатывания от избыточного давления в скважине, при этом пакер содержит гильзу, расширяемую дорном при перемещении поршня, а уплотнительный элемент покрывает гильзу.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в транспортном положении.

На фиг. 2 - в момент запакеровки пакера.

Устройство состоит из посадочного инструмента, включающего цилиндрический корпус 1 с герметичной крышкой 2, к которой крепится канат 3. Корпус перегородкой 4 разделен на части, верхняя из которых 5 образует камеру под атмосферным давлением и нижнюю камеру 6, заполненную жидкостью. В последней установлен поршень 7 со штоком 8. В нижней части камеры 6 выполнены радиальные каналы 9, сообщающие подпоршневую полость со скважинным пространством. В перегородке 4 установлен перепускной клапан 10, закрепленный фиксатором 11. Последний поджат пружиной 12, усилие сжатия которой обеспечивается регулировочным винтом 13. Клапан перекрывает канал 14, соединяющий камеры с атмосферным давлением и заполненный жидкостью. Ниже радиальных каналов 9 в цилиндрическом корпусе находится опорная перегородка 15.

Пакер содержит гильзу 16 из легко разбуриваемого материала (например, алюминия), верхним торцом упирающуюся в цилиндрический корпус 1, на наружную поверхность которой "наварен" уплотнительный элемент 17 из эластичного материала. Во внутрь гильзы с нижнего торца частично входит дорн 18, выполненный из легко разбуриваемого материала (например, чугуна), присоединенный через срезное кольцо 19 к штоку 8 поршня 7. Несанкционированные перетоки жидкости предотвращаются уплотнениями 20 и 21.

Работает устройство следующим образом.

В транспортном состоянии (см. фиг. 1) посадочный инструмент с пакером в сборе на канате спускают в скважину в требуемый интервал. После этого устье герметизируют и внутри скважины создают расчетное избыточное давление, которое, воздействуя через радиальные каналы 9 на поршень 7 и жидкость в камере 6, выдавливает клапан 10, отжимая фиксатор 11, и тем самым открывает канал 14, соединяющий камеры 5 и 6. Под действием перепада давления между камерой 5 и скважинным пространством, поршень 7 со штоком 8 перемещаются вверх, увлекая за собой дорн 18, который расширяет гильзу 16, плотно прижимая уплотнительный элемент 17 к стенке скважины (фиг. 2). После полного захода дорна в гильзу он упирается в торец цилиндрического корпуса и при дальнейшем перемещении штока 8 поршня 7 происходит разрушение срезного кольца 19. Посадочный инструмент освобождается от пакера и поднимается на поверхность. После проведения необходимых технологических операций в скважине пакер может быть легко разбурен.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства достигается благодаря тому, что нет необходимости использовать дорогостоящий кабель-канат, привод к клапану и наземный пульт для подачи к нему электрического тока. Благодаря дорну и гильзе обеспечивается надежная и долговечная запакеровка уплотнительного элемента. Посадочный инструмент после запакеровки сразу извлекается из скважины и не влияет на долговечность работы пакера.

Использованная информация:

1). Аналог. Патент РФ N 2.057.896, МКИ 6 E 21 В 33/12, 1996.

2). Прототип. А.С. N 945.378, МКИ E 21 B 33/12, 1982.