устройство для механической установки пакера

Формула изобретения

Устройство для механической установки пакера, включающего стопорное устройство с кулачками, содержащее установочный ствол, установочную цангу и фиксирующий узел, отличающееся тем, что фиксирующий узел имеет кулачковый фиксатор, сопряженный с кулачками, в котором выполнен упор и размещен подпружиненный фиксатор, взаимодействующий с защелкой и имеющий возможность осевого перемещения относительно установочной цанги и кулачкового фиксатора до упора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам, входящим в состав пакетирующего оборудования и предназначенным для установки пакера в скважине.

Известно устройство для соединения и разъединения пакера с колонной труб, содержащее муфту и ниппель, образующие кольцевую полость с поршнем, сопряженную с ниппелем, и имеющее фиксатор (см. авторское свидетельство СССР 981579 по кл. Е 21 В 33/12, опубл. 1981 г.).

Недостатком этого устройства является негерметичность пакера, что может привести к преждевременному разъединению колонны труб от пакера.

Известен механический пакер с установочным устройством, состоящим из ствола с быстроразъемными соединениями (см. патент США 4078606 по кл. Е 21 В 33/12, опубл. 1978 г.).

Установочное устройство этого пакера не имеет фиксирующих элементов относительно пакера, это снижает надежность установочных работ.

Известно устройство для посадки пакера, включающее корпус с кольцевой канавкой, соединенный с ним посредством защелки ствол с радиальными пазами (см. авторское свидетельство СССР 962580 по кл. Е 21 В 33/12, опубл. 1980 г. ).

В этом устройстве защелка имеет возможность радиально перемещаться, что может привести в преждевременному распакетированию.

Известно устройство для установки пакера, содержащее установочный ствол, установочную цангу, механическую защелку и фиксирующий узел (см. авторское свидетельство СССР 1530750 по кл. Е 21 В 33/12, опубл. 1989 г.).

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Однако оно обладает недостатками.

В устройстве прототипа нет фиксирующего устройства, которое бы одновременно фиксировало работу защелки и стопорных элементов пакера, что снижает надежность устройства при спуске его вместе с пакером в скважину.

В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи, позволяющей обеспечить надежность фиксирования установочных элементов с пакером и со стопорным устройством в процессе спуска в скважину и при их установке.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что устройство для механической установки пакера, включающего стопорное устройство с кулачками, содержит установочный ствол, установочную цангу, механическую защелку и фиксирующий узел; фиксирующий узел имеет кулачковый фиксатор, сопряженный с кулачками, в котором выполнен упор и размещен подпружиненный фиксатор, взаимодействующий с защелкой и имеющий возможность осевого перемещения относительно установочной цанги и кулачкового фиксатора до упора.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Кулачковый фиксатор взаимодействует с кулачками стопорного устройства пакера и одновременно, за счет выполнения в нем подпружиненного фиксатора, с защелкой, а значит, и с цангой установочного ствола. Подпружиненный фиксатор имеет возможность перемещаться вдоль оси фиксатора и цанги, а также взаимодействовать с защелкой. Упор размещен в кулачковом фиксаторе таким образом, что как только ствол будет освобожден для перемещения (гайка сойдет с резьбы ствола), то подпружиненный фиксатор освободит защелку, а цанга освободит кулачки из кулачкового фиксатора. Это обеспечивает надежность фиксирования установочных элементов с пакером и со стопорным устройством.

Заявителям не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителей, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - устройство для механической установки пакера (разрез);

на фиг. 2 - устройство для механической установки пакера и пакер со стопорным устройством в сборе перед спуском в скважину (разрез);

на фиг. 3 - вид А на фиг.2 - фиксирующий узел и стопорные кулачки устройства установки пакера в исходное положение;

на фиг. 4 - фиксирующий узел и стопорные кулачки после 10 оборотов устройства для установки в скважине;

на фиг.5 - фиксирующий узел и стопорные кулачки после спуска устройства для установки на 0,5 м при последующем повороте его на 10 оборотов;

на фиг.6 - пакер (разрез).

Устройство для механической установки пакера содержит:

Фиксирующий узел - 1,

корпус (узла 1) - 2,

шпонку (на корпусе 2) - 3,

кулачковый фиксатор - 4,

подпружиненный фиксатор - 5,

упор - 6.

Установочный ствол - 7,

гайку (на стволе 7 в верхней части) - 8,

наконечник (на стволе 7 в нижней части) - 9,

паз (на наконечнике 9) - 10.

Резьбовую установочную цангу - 11,

уступ (на цанге 11) - 12,

паз (в цанге 11) - 13.

Механическую защелку (в пазе 13) - 14.

Пружинный центратор - 15.

Устройство для установки собирают с пакером 16 и стопорным устройством 17, имеющим стопорные кулачки 18 (например, четыре). Пакер 16 содержит:

Пакерный ствол - 19.

Упор (в нижней части ствола 19) - 20,

отверстия (в упоре 20) - 21.

Пакерную цангу (внутри ствола 19) - 22.

Верхний клин (на стволе 19 в верхней части) - 23.

Разламывающиеся кулачки (на стволе 19 в нижней части) - 24.

Нижний клин (на стволе 19, взаимодействует с кулачками 24) - 25.

Уплотнитель (между верхним 23 и нижним 25 клиньями) - 26.

Установку пакера 16 и стопорного устройства 17 осуществляют следующим образом.

Устройство для установки пакера 16 и стопорное устройство 17 в сборе (см. фиг.2) спускают в скважину на трубах на заранее выбранную глубину, при этом перемещение корпуса 2 относительно установочного ствола 7 невозможно из-за фиксации его гайкой 8, перемещение установочной цанги 11 относительно установочного ствола 7 невозможно из-за фиксирования ее защелкой 14, стопорные кулачки 18 удерживаются кулачковым фиксатором 4 на уступе 12 установочной цанги 11, установочная цанга 11 свинчена с пакерным стволом 19 пакера 16 (см. фиг.3), а паз 10 наконечника 9 установочного ствола 7 размещен в пакерной цанге 22, которая смещена в нижнее положение и не перекрывает отверстия 21 в упоре 20 (см. фиг.2).

После окончания спуска установочного устройства с пакером 16 в скважину производят, например, 10 оборотов вращения колонны труб, а вместе с ней установочного ствола 7. Гайка 8, удерживаемая шпонкой 3 от вращения (корпус 2 вместе с пружинным центратором 15 неподвижны), поднимается по установочному стволу 7 и выходит с ним из зацепления, давая возможность осевого перемещения установочного ствола 7 относительно корпуса 2 (см. фиг.4). Тогда колонна труб вместе с установочным стволом 7 приспускается, например, на 0,5 м. При этом стопорные кулачки 18 выйдут из кулачкового фиксатора 4, освободятся от уступа 12 и разойдутся к стенкам обсадной трубы по верхнему клину 23 пакера 16. Защелка 14 выйдет из паза 13 и подпружиненного фиксатора 5 и создаст возможность перемещения установочной цанги 11 вдоль установочного ствола 7, а подпружиненный фиксатор 5 останется на упоре 6 (см. фиг.5).

Произойдет подъем колонны труб, а вместе с ней - установочного ствола 7 до тех пор, пока стопорные кулачки 18 не упрутся в кулачковый фиксатор 4, неподвижно удерживаемый корпусом 2 и пружинным центратором 13. Произойдет остановка стопорных кулачков 18 и внедрение их верхним клином 23 в обсадную трубу (см. фиг.6). Когда усилие натяжения установочного ствола 7 возрастет до усилия разлома разламывающихся кулачков 24, последние разорвутся и упором 20 вдоль нижнего клина 25 переместятся к обсадной трубе, предварительно внедрившись в нее. Одновременно происходит уплотнение обсадной трубы уплотнителем 26. Производят спуск колонны труб и установочного ствола 7, при этом нижний клин 25 окончательно внедрит разламывающиеся кулачки 24 в обсадную трубу.

Проводят технологические операции в скважине. После окончания работ совершают, например, 10 оборотов вращения колонны с небольшим ее натяжением вверх. Так как пакер 16 и пакерный ствол 19 неподвижен, то вращение установочного ствола 7 приведет к отвороту установочной цанги 11 от пакерного ствола 19 и перемещению вверх наконечника 9, который пазом 10 увлечет за собой пакерную цангу 22, а та, в свою очередь, перекроет отверстия 21 в упоре 20 пакера 16, после чего расцепится с наконечником 9.

Устройство для установки пакера поднимают из скважины, а оставшийся в скважине пакер 16 при необходимости разбуривают.

Предложенное устройство для механической установки пакера может быть изготовлено промышленным способом, что подтверждено испытаниями опытного образца, и это обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость".

Использование устройства с заявленными конструктивными элементами позволяет:

- обеспечить фиксирование элементов устройства со стопорными кулачками пакера за счет кулачкового фиксатора;

- повысить надежность фиксирования устройства с пакером при спуске их в скважину;

- повысить надежность проведения установочных работ за счет подпружиненного фиксатора и упора в кулачковом фиксаторе.