Гидравлический пакер

(45) Дата опубликования описания 02.02.78 51) М. Кл.з Е 12 Государстеенньа квинте Совета Мнннстроо ССС по дедам изобретений. Булах, В, А. Высоцкий, В. И. Либермаи А. А, Рыбалка изооретени ульченко Всесоюзный ордена Трудаучно-исследовательский 1) Заявител ого Красного Знамен ститут буровой техни 54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПАКЕР Изобретение относится к области бурения шахтных стволов и скважин большого диаметра, а более конкретно к конструкциям пакерных устройств, применяемых при креплении стенок скважины.Для крепления стволов применяются стальные тонкостенные обсадные трубы большого диаметра, имеющие небольшую поперечную устойчивость при действии внешнего гидростатического давления, В связи с этим цементиров анис за трубного пространства скважин, заполненных жидкостью (раствором), производится ограниченной высотой подъема цементного раствора в затрубном пространстве. При цементировании скважин имеют место случаи смятия обсадных труб.1 аботы по устранению таких смятий обсадных колонн весьма дорогостоящие, продолжительные и трудоемкие. В отдельных случаях восстановить обсадную колонну не представляется возможным и работы оказываются бросовыми.Известны пакерующие устройства, включающие, например, корпус с камерой, которая сообщается с насосом, установленным на поверхности, пакерующие элементы и перепускной патрубок 1.С помощью такой конструкции пакерного устройства нельзя осуществить контролируемое и регулируемое с поверхности подпирающее давление жидкости внутри обсадных труб под пакером.Известен также гидравлический пакер,включающий герметизирующие элементы и камеру, верхняя часть которой сообщается с гсрметизирующими элементами и насосом, установленным на устье, а нижняя часть связана через штуцер с подпакерным пространством 21.10 Одао известный пакер также нс позволяет создать контролируемое подпирающее давление в обсадных трубах в процессе цементирования, так как подпакерное и надпакерное пространства вообще не сообщены.15 Целью изобретения является созданис контролируемого подпирающего давления в обсадных трубах в процессе цементированпя скважин.Это достигается за счет того, что предла гаемый пакер снабжении перепускным патрубком со штуцером, который сообщает лодпакерное и надпакерное,пространства скважины.Предлагаемыи гидравлический пакср пзоб ражен на чертеже.В обсадной трубе 1 располагается съемный якорь 2, который сухарями 3 упирается в выступы окон 4, выполненных в обсадной трубе 1 и закрытых заглушкой 5. Якорь 2 не подвижно соединен с дном камеры б. Каме 59043565 3ра 6 снабжена кольцевой перегородкой (диафрагмой) 7 с центрально расположенным регулируехыл отверстием 8, в которое входит контрольная труба 9, соединенная на устье скважины с регистрирующим манометром 10, Таким образом перегородка делит камеру 6 на две полости 11 и 12. Верхняя полость 11 соединена с камерой 13 пакерующих элементов 14 каналом 15. Нижняя часть камеры 6 соединена каналом 16 с подпакерной зоной 17. Подпакерная зона 17 соединена с надпакерной зоной 18 перепускным патрубком 19, который снабжен штуцером 20 с калиброванным отверстием, 1(амера 6 соединена каналом 21 с устьем скважины и трубопроводом 22 с насосом, нагнетающим жидкость,в сквакину. Нагнетающий трубопровод снабжен рсгистрпруощим манометром 23 и пусковой задвижкой 24.Гидравлический пакер работает следующим образом,Пакер со съемным якорем 2 спускается в обсадную трубу 1, и путем вращения буриль,ными трубами винта 25 якорь закрепляется в окнах 4, Если обсадная колонна опускается и цементируется в скважине по секциям, то секции могут быть опущены в скважину на якоре, предварительно установлепном вместе с пакером на поверхности. Возможна раздельная установка якоря. В этом случае вначале спускается на бурильных трубах и устанавливается якорь, при этом он соеди- ястся с бурильными трубами замком 26, а затем после закрепления якоря бурильные трубы отвора иваются и к замку 26 прикрепляется пакерное устройство.После указанной операции с помощью, например, бурового насоса по каналу 21 и трубопроводу 22 в полость 11 и камеру 13 закачнвается пакеруОшая жидкость, напфрнмер глинистый раствор. Перед закачкой раствора В каналы 21 сп) скаются це 3 тральые тр оы 9, связанные с регистрирующим манометром 10, Трубы 9 меньшего, диаметра, чем каналы 21, спускаются с таким расчетом, чтобы их свободный конец поместился бы в нжней части камеры 6 ниже перегородки 7.При работс насоса промывогная жидкость прокачивается по трубопроводу 22 и бурильным каналам 21, поступает в полость 11, соединенную каналом 15 с герметичной полостью корпуса пакера. Через кольцевос отв"рстие 8 в перегородке 7, имеющей площадь проходного сечения меньшую, чем у бурильных каналов 21, жидкость попадает в нижноо часть камеры (полость 12) и далее через канал 16 в подпакернуо зону 17, т, е. в обсадную трубу,Так как процесс прока ки (пакерования) идет весь период ОЗЦ, избыточная жидкость сбрасывается в скважину через перепускной патрубок 19 и сменный штуцер 20, имеющий калиброванное отверстие, Площадь сечения калиброванного отверстия в штуцере меньше, чем в кольцевом отверстии 8 перегородки 7,5 10 15 20Г 3 35 -1 О Из-за разной величины проходных сечений в бурильных каналах 21, перегородке 7 и штуцере 20 при прокачивании промывочной жидкости возникает два перепада давлений; первый между, камерой 13 пакера и зоной 17 обсадных труб ниже пакера; второй между зонами 17 и 18 обсадных труб ниже и выше пакера, От первого перепада давлений жидкость давит на пакерующие элементы 14, в результате чего герметизируется кольцевой зазор между корпусом пакера и стенками обсадной трубы. Второй перепад давления обеспечивает поддержание подпирающего давления в обсадных трубах, большего по отношению к давлению в затрубном пространстве скважины. Созданное,в обсадных трубах давление контролируется ла поверхности манометром 10 и может быть изменено до требуемой величины путем изменения количества прокачиваемой жидкости по трубопроводам 22, либо подключением дозируюшего насоса к центральной трубе 9,В целях создания гарантированного,постоянного давления в полости обсадных труб (на участке, подлежащем крепленио) промывочная жидкость прокачивастся непрерывно в процессе одного цикла закачки и ожидания затвердения цементного раствора ОЗЦ в затрубном пространстве. По окончании цементировочных работ пакерное устройство извлекается из скважины, Для этого необходимо вначале отключигь насос, освободить якорь 2 от зацепления с обсадными трубами.3о достигается путем вр агцения бурильных каналов 21, соединенных со стволом якоря, имеюнего винтовую нарезку.Предлагаемый гидравлический пакер позволяет создать в обсадных трубах контрслируемое подпирающее давление динамического характера, которос повышает попсречную устойивость обсадных труб большего диаметра, чем предотвращает их смятпе при цементировани скважин. Формула изобретенияГидравлический пакер для обсаженных скважин, включающий герметизирующие элементы и камеру, верхняя часть которой сообщается с герметизируюшими элементами и насосом, установленным на устье, а нижняя часть связана через штуцер с подпакерным пространством, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью создания контролируемого подпирающего давления в обсадных трубах в процессе цементированпя, он снабжен перепускным патрубком со штуцсром, которой сообщает подпакерное и надпакерное пространства скважины. Источлики информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 608496,кл. Е 21 В 33/121939,. 2. Автоуское свидетельство СССР 111647,кл. Е 21 В 33(12, 1957,корректор Е. Хме. Г 1 олписнов СССР каз 3261/10 Изл. М 163НПО Госула 1. ствснного ко итета Совепо лелам изобретений и113035, Москва, Ж, Рдугнск рахн 778 а Мин ис ткрытийнаб, л. ппография, пр. Сапуноваа,ф А ф+г11 цфф1