устройство для посадки пакера

Формула изобретения

Устройство для посадки пакера, включающее корпус с герметичной крышкой, поперечную перегородку с продольным каналом, перекрытым клапаном, разделяющую корпус на две полости, одна из которых - низкого давления, а другая - высокого давления и заполнена жидкостью, расположенный в корпусе поршень со штоком и радиальные каналы ниже поршня, отличающееся тем, что оно снабжено втулкой с цилиндрической внутренней выборкой, зафиксированной на наружной поверхности корпуса с возможностью продольного перемещения относительно него и пружинным центратором, расположенным в верхней части корпуса, клапан выполнен дифференциальным, установлен в поперечной перегородке и зафиксирован в исходном положении упомянутой втулкой, которая при запакеровке взаимодействует с пружинным центратором, а шток поршня выполнен с присоединенным к нему через срезное кольцо дорном, частично входящим в уплотнительный элемент пакера и расширяющим его при перемещении штока вверх.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для установки пакерующих устройств в скважинах при проведении в ней работ, связанных с созданием давления над пакером, например, при испытании обсадной колонны на герметичность, проведении изоляционных работ и др.

Известно устройство для посадки пакера, содержащее ствол, уплотнительный элемент, коническую втулку со шлицами, жестко соединенную и установленную с возможностью осевого перемещения относительно ствола, с полым обтекателем, разделенным герметично диафрагмой на камеру низкого давления и заполненную жидкостью камеру высокого давления с установленным поршнем, жестко соединенным со стволом, при этом коническая втулка жестко связана с обтекателем, а поршень - со стволом, плунжерная пробка выполнена с каналом и установлена с возможностью ограниченного перемещения после соединения ее ловильной головкой с подъемным кабелем-канатом (1).

Недостатками пакера являются:

- низкая точность установки устройства в скважине, обусловленная тем, что диафрагма может разрушиться не в расчетном месте, т.к. это в значительной степени зависит от ее механических свойств и гидростатического давления столба жидкости в скважине;

- из-за нарушения герметичности в плунжере и поршне со временем усилие сжатия на уплотнительный элемент пакера снижается и может привести к полной разгерметизации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, включающее корпус с герметичной крышкой, поперечную перегородку с продольным каналом, перекрытым клапаном, разделяющую корпус на две полости, одна из которых - низкого давления, а другая - высокого давления и заполнена жидкостью, расположенный в корпусе поршень со штоком и радиальные каналы ниже поршня (2). Существенными недостатками устройства являются:

- сложность конструкции, обусловленная необходимостью использования электропривода для клапана;

- значительные экономические затраты из-за применения дорогостоящего кабеля-каната;

после установки оборудования устройство остается в скважине, т.е. находится в агрессивной среде, благодаря воздействию которой сопрягаемые поверхности цилиндр - поршень коррелируют и теряют герметичность, что в конечном итоге приводит к разгерметизации пакера. Следствием этого является одноразовость применения устройства.

Задачей изобретения является создание устройства для посадки пакера упрощенной конструкции многоразового действия и не требующего больших материальных затрат.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, включающим корпус с герметичной крышкой, поперечную перегородку с продольным каналом, перекрытым клапаном, разделяющую корпус на две полости, одна из которых - низкого давления, а другая - высокого давления и заполнена жидкостью, расположенный в корпусе поршень со штоком и радиальные каналы ниже поршня.

Новым является то, что устройство снабжено втулкой с цилиндрической внутренней выборкой, зафиксированной на наружной поверхности корпуса с возможностью продольного перемещения относительно него и пружинным центратором, расположенным в верхней части корпуса; клапан выполнен дифференциальным, установлен в поперечной перегородке и зафиксирован в исходном положении упомянутой втулкой, которая при запакеровке взаимодействует с пружинным центратором, а шток поршня выполнен с присоединенным к нему через срезное кольцо дорном, частично входящим в уплотнительный элемент пакера и расширяющим его при перемещении штока вверх.

На чертеже изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе в комплекте с пакером.

Оно состоит из корпуса 1 с герметичной крышкой 2, к которой крепится канат 3. Корпус перегородкой 4 разделен на две части, верхняя 5 из которых образует полость под атмосферным давлением, и нижняя - 6, заполненная жидкостью. В последней установлен поршень 7 со штоком 8 и выполнены радиальные каналы 9, сообщающие подпоршневую полость со скважинным пространством. В перегородке 4 установлен перепускной дифференциальный клапан 10, зафиксированный в исходном положении втулкой 11 с цилиндрической выборкой 12 и разрезным кольцом-фиксатором 13. Клапан разобщает каналы 14 и 15. На наружной поверхности корпуса свободно размещен центратор 16 с пружинами 17.

На чертеже в комплекте с устройством представлен пакер, состоящий из гильзы 18 из легко разбуриваемого материала (например, алюминия), верхним торцом упирающейся в корпус 1, на наружную поверхность которой "наварен" эластичный уплотнительный элемент 19. Во внутрь гильзы с нижнего торца частично входит дорн 20 с ребристо-конической наружной поверхностью и глухой крышкой снизу, выполненный также из легко разбуриваемого материала (например, чугуна), присоединенный через срезное кольцо 21 к штоку 8 поршня 7. Устройство снабжено уплотнениями 22, 23 и 24.

Работает устройство следующим образом.

Устройство в сборе с пакером на канате 3 спускают в скважину в требуемый интервал. После этого устройство приподнимают до упора втулки 11 в корпус центратора 16, который остается на месте благодаря пружинам 17. При дальнейшем движении устройства вверх втулка 11 сдвинется относительно корпуса 1 вниз до совмещения выборки 12 с клапаном 10. Благодаря разности площадей S₁ и S₂ клапана 10 и воздействия на него внутрискважинного давления, шток клапана с меньшей площадью сечения 25 выдавливается в выборку 12, в результате чего соединяются каналы 14 и 15, и, следовательно, полости 5 и 6. Под воздействием перепада давлений в камере 5 и скважинном пространстве поршень 7 со штоком 8 перемещаются вверх, увлекая за собой дорн 20, который расширяет гильзу 18, плотно прижимая уплотнительный элемент 19 к стенке скважины. После полного захода дорна в гильзу он упирается в торец корпуса 1 и при дальнейшем перемещении поршня 7 со штоком 8 разрушается срезное кольцо 21. Устройство освобождается от пакера и поднимается на поверхность. При необходимости пакер может быть легко разбурен.

Предлагаемое устройство проще по конструкции, т.к. для привода его клапана используется внутрискважинное давление, и значительно дешевле, т.к. для спуска и подъема используется обычный канат.

Очень важным также является то, что после установки оборудования в скважине устройство извлекается на поверхность, т.е. оно может использоваться многократно.

Использованная информация

1. Аналог. Патент РФ 2057896, МКИ 6 Е 21 В 33/12, 1996.

2. Прототип. А.с. 945378, МКИ Е 21 В 33/12, 1982.