пакер

Формула изобретения

Пакер, включающий ствол, установленные на нем верхний и нижний переводники, между которыми размещен уплотнительный элемент, заключенный между коническими кольцами, с которыми взаимодействуют своими конусными поверхностями подпружиненные выдвижные плашки, отличающийся тем, что между переводниками и выдвижными плашками установлены дополнительные конические кольца, с которыми взаимодействуют конусные поверхности плашек, при этом выдвижные плашки выполнены сборными с образованием полостей, в которых размещены кольцевые пружины, причем осевой размер плашек превышает размер зазора между торцами обсадных труб в муфтовом соединении не менее чем в 3 раза.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для герметизации ствола скважины.

При всем разнообразии конструкций пакеров герметизация ствола скважины в большинстве из них, например в пакере ПН-ЯГ, достигается путем сжатия уплотнительного элемента (резиновой манжеты). При осевом сжатии уплотнительного элемента он, расширяясь в радиальном направлении, перекрывает кольцевой зазор между корпусом пакера и стволом скважины [1]. Перепад давления, выдерживаемый пакером, зависит от величины кольцевого зазора и твердости резины. При увеличении перепада давления резина концевых частей уплотнительного о элемента затекает в зазор и разрушается, нарушая герметичность уплотнения.

Известен пакер, включающий ствол, уплотнительный элемент с конусами и раздвижные плашки, взаимодействующие своими поверхностями с конусами. Сверху и снизу пакер ограничен переводниками и жестко связанными с ними втулками, в которых размещены подпружиненные упоры [2]. Раздвижные плашки перекрывают зазоры между стволом скважины и корпусом пакера, что ограничивает возможность затекания в них резины, что позволяет повысить величину перепада давления, выдерживаемого пакером, увеличить надежность и долговечность уплотнительного элемента.

Основным недостатком известного решения является ограниченный осевой размер раздвижных плашек в месте контакта со стенкой скважины. В случае попадания плашки на муфтовое соединение обсадной трубы возможен изгиб и поломка плашки с последующим заклиниванием пакера в скважине. При увеличении же осевого размера плашки сложность конструкции выдвигающего плашки узла может вызвать перекосы при их выдвижении и нарушение пакеровки.

Предлагаемым изобретением решается задача по устранению указанных недостатков.

Заявляемое устройство содержит ствол, установленные на нем верхний и нижний переводники, между которыми размещен уплотнительный элемент, заключенный между коническими кольцами, с которыми взаимодействуют своими конусными поверхностями подпружиненные выдвижные плашки. Отличительными особенностями пакера является то, что между переводниками установлены дополнительные конические кольца, с которыми взаимодействуют конусные поверхности плашек, при этом выдвижные плашки выполнены сборными с образованием внутренних полостей, в которых размещены кольцевые пружины, причем осевой размер плашек превышает размеры зазора между торцами обсадных труб в муфтовом соединении не менее чем в 3 раза.

Заявляемая совокупность существенных признаков обеспечивает простоту и надежность устройства, достигаемые, в частности, за счет совмещения пружинного узла с выдвижными плашками. Надежность работы определяется также одновременным воздействием выдвигающих усилий на оба конца плашек и равномерным их распределением по длине плашек, благодаря использованию кольцевых пружин, установленных внутри. Осевой размер, не менее 3-х размеров зазора между торцами обсадных труб, обеспечивает надежное перекрытие муфтовых соединений, исключающее перекосы плашек и связанное с ними нарушение пакеровки.

На представленных чертежах изображены:

на фиг.1 - общий вид в транспортном положении:

на фиг.2 - общий вид пакера в рабочем положении.

Пакер состоит из ствола 1, верхнего переводника 2, жестко соединенного со стволом 1, и нижнего переводника 3, с которым ствол 1 соединен с помощью подвижного шпоночного соединения 4. Ствол 1 с верхним переводником 2 имеет возможность осевого перемещения относительно нижнего переводника 3. На стволе 1 между верхним и нижним переводниками 2, 3 установлен уплотнительный элемент 5, с обеих сторон которого, между коническими кольцами 6, установлены раздвижные плашки 7. Плашки 7 выполнены сборными и состоят из корпуса 8 и закрепленной на нем накладки 9. Во внутренних полостях плашек 7 установлен комплект стягивающих кольцевых пружин 10. Пакет плашек 7, в виде стянутой кольцевыми пружинами 10 разрезанной втулки, опирается конусными поверхностями на конические кольца 6. Нижний переводник 3 соединен с хвостовиком 11, а верхний переводник 2 - с колонной груб (на чертеже не показана).

Устройство работает следующим образом.

После достижения места установки пакера в скважине и опоры хвостовика 11 на забой или на стенки скважины, при которой передачу крутящего момента от переводника 2 к переводнику 3 осуществляют с помощью шпонки 4, на пакер передается осевая сжимающая нагрузка. По мере роста осевой нагрузки ствол 1 перемещается вниз в переводнике 3, сжимается уплотнительный элемент 5 и одновременно при уменьшении расстояния между кольцами 6 в радиальном направлении выдвигаются плашки 7, растягивая кольцевые пружины 10 на корпусах 8. Плашки 7 перекрывают кольцевой зазор выше и ниже уплотнительного элемента 5 (см. фиг.2). При снятии осевой нагрузки на пакер происходит одновременное возвращение в нерабочее положение уплотняющего элемента 5 и раздвижных плашек 7, причем плашки возвращаются в транспортное положение под действием сжимающей силы кольцевых пружин 10 (см. фиг.1).

Использованные источники

1. Е. И. Бухаленко. Оборудование и инструмент для ремонта скважин. М.: Недра, 1991, с.254.

2. Авторское свидетельство СССР 1016484, МКИ Е 21 В 33/12, 1981.