Устройство фиксации пакера

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическикРеспублик ои 964104(51)М, Кл. Е 21 В 23/06Е 21 В 33/12 . 3 ооударстюнмй коинтет СССР ао делаю иэооретеннй и открытий-с Калининское отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института геофйзицеских. исследований геологоразведочных скважин(54) УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ ПАКЕРА 1Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, .а именно к средствам для предотвращения св 4- бирования пакера в скважине под дей-ствием перепада давления, например при испытании скважин инструментом на трубах.Известно устройство для фиксации пакера, имеющее выдвижные плашки с зубьями, размещеннь 1 е в радиальных от"1 О верстиях. Устройство срабатывает под действием внутреннего избыточного давления и предназначено для фиксации пакера и предотвращения его перемещеНия вверх при проведении различных технологических операций в скважине 1.Недостатком указанного устройства является низкая эффективность фиксации пакера в связи с тем, что его плашки выдвигаются под действием того же перепада давления, который одновременно воздействует и на пакер, стремясь его сдвинуть. При этом соот Ношение усилий на плашках и на пакере оказывается таким, цто устройство .не в состоянии надежно зафиксировать пакер.Известно также устройство фиксаЦии пакера, включающее корпус, шток и конус, выполненный в виде дифференциального поршня с наклонными пазами, в которых размещены выдвижные плашки Г 2.Однако область применения известНого, устройства ограницена в связитем, цто его якорный механизм (клин с выдвижными плашками ) не обеспециВает надежной фиксации пакера при отсутствии внутреннего избыточного давления, когда внутреннее и наружное надпакерные давления выравниваются и на пакер действует перепад давления, направленный снизу вверх. При этом достаточно незначительных воздействий на колонну насосно-компрессорных труб, расположенйых выше устройства фиксации, как его клин рас 9 б 4104 фтормажи вается и пакер может перемещаться по колонне, в результате чегобыстро выходит из строя его уплотнительный элемент..ель изобретения - повышение надежности в работе устройствафиксациипакера в скважине,Поставленная цель достигается тем,что устройство фиксации пакера снабжено связанной с конусом цангой, лепест ки которой выполнены с наружными зубьями одностороннего зацепления сосмещенным шагом вдоль оси цанги, авнутренняя поверхность корпуса имеетртветные зубья под зубья цанги. 15На чертеже изображено предлагаемоеустройство фиксации пакера,устройство включает составнойшток 1, связанный с составным корпусом 2 двумя шпонками 3, и клин 4, вы ополненный в виде дифференциальногопоршня, жестко связанный с цангой 5.Клин 4 имеет наклонные пазы 6, выполненные в форме "ласточкиного хвоста",по котррым могут перемещаться плашки 725На наружной поверхности каждого лепестка цанги 5 нарезаны зубья 8 с одинаковым шагом, но со смещением шагана смежных лепестках, выполненных таким образом, что на каждой диагональ- зоной паре лепестков нарезаны зубьябез смещения друг относительно друга,а зубья смежных лепестков смещенына определенную величину: для шестилепестковой цанги - на 1/3 шага, для5восьиилепестковой - на 1/4 шага иТд Зубья имеют профиль в виде прямоугольного треугольника, причем рабочей 4 О является поверхность профиля, выпол" ненная по нормали к оси цанги 5, На внутренней поверхности корпуса 2 выполнены ответные зубья 9 ( в виде кольцевых канавок) того же шага и про.45 филя,Нижний конец штока 1 соединен с упором 10, зафиксированным гайками 11. В центральной части устройства имеется узел гидравлического уравновеши"59 вания, представляющий собой верхнюю 12 и нижнюю 13 гидравлически разобщенные камеры, соединенные соответственно с внутритрубным и Кольцевым пространствами скважины.Работа устройства оСуществляется55 следующим образом.При спуске в скважину устройство находится в исходном С транспортнол) положении, при котором шток 1, благодаря наличию узла гидравлическогоуравновешивания и действию веса узловнижележащей части испытательного инструмента, находится в крайнем верхнем положении относительно корпуса 2,лепестки цанги 5, сжатые упором 10,выведены из зацепления с зубьями 9 корпуса 2. При этом цанга 5 и клин 4 находятся в крайнем верхнем положении, а сухари полностью утоплены в наклонных пазах клина 4.После спуска инструмента на заданоную глубину производят пакеровку весом колонны труб. При этом корпус 2 своей нижней частью опирается на неподвижный пакер ( не показан), ашток 1, связанный с трубами, перемещается вместе с упором 10 вниз и освобождает лепестки цанги 5, которыеразжимаются до контакта с внутреннейповерхностью корпуса 2промежуточное положение устройства).Для приведения устройства в рабочее положение необходимо создатьизбыточное внутритрубное давление. Приэтом кпин 4 смещается вниз относительно неподвижного корпуса 2, в результате чего плашки 7 выдвигаются в радиальном направлении из окон корпуса 2.до зацепления за обсадную колонну либо стенки скважины, Таким образом, предлагаемое устройство, связанное с верхним пакером (не показан),производит якорение последнего. В момент якорения зубья 8 какой-либо парылепестков цанги 5 (той, что ближе вданный момент к зацеплению с зубьямикорпуса) входят в зацепление с зубьями 9 корпуса 2, Происходит принудительная фиксация клина 4 в рабочемположении, что предотвращает самопроизвольное разьякоривание в случаевыравнивания внутритрубного и затрубНого Фадпакерных давлений,В случае, если при этом сохранится повышенное подпакерное давление,устройство останется в рабочем положении и предотвратит свабированиепакера вверх по колонне.При подьеме инструмента на поверхность снимается внутритрубное избыточное давление, за счет чего сниМается усилие на клине. Далее натяжкой инструмента шток 1 перемещаетсяВверх, при этом упор 10 надвигаетсяНа цангу 5, сжимает лепестки цангик центру, выводит ее зубья из зацепления с зубьями корпуса 2 и перемещаказ 7565/2Подписное ВНИИПИ Тираж 5 9641 ет цангу 5 вместе с клином 4 в крайнее верхнее исходное) положение,Предлагаемое устройство позволяет надежно проводить испытания скважин за счет наличия в составе устройства полуавтоматического механизма фиксации, который дает возможность принуди тельно и независимо от действующих перепадов давлений удерживать конус шлипса в рабочем состоянии до передачи с устья скважины соответствующей команды. Это в свою очередь, позво" ляет значительно сократить затраты труда и времени на испытание скважин.н Формула изобретения Устройство фиксации пакера, включающее корпус, шток и конус, выполнен.В ный в виде дифференциального поршня, с наклонными пазами, в которых размещены выдвижные плашки, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности его в работе прииспытании скважин, оно снабжено связанной с конусом цангой, лепестки которой выполнены с наружными зубьямиодностороннего зацепления со смещенным шагом вдоль оси цанги, а внутренняя поверхность корпуса имеет ответные зубья под зубья цанги. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеЗахарчук З.И., Масич.В.И. Пакеры и якори. Гостоптехиздат, 1961,с. 68.2, Аракелян Э.И. Обеспечение эффективного применения комплекса испытательного оборудования АЛОИС при испытании разведочных скважин. - Отчетпо теме 631/75, т. 1, г. Октябрьский,1976, с. 74-76 ( прототип ). Филиал ППП Патент",