Гидромеханический пакер

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК всюсощнюОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Конструкторское бюро Производ ственного объединения "Саратовнефте" газ"( 54 ) ГИДРОМЕХАНИЧЕ СКИН ПАКЕР(57) Изобретение относится к областибуровой техники. Цель изобретения -повьппение надежности контроля герметичности пакера в процессе опрессовки обсадных колонн с противовыбросовым оборудованием. Для этого корпус1 вьпюлнен с наружной, а установленный на. нем подвижно полый шток 2 свнутренней кольцевыми проточками.Проточки образуют герметичную камеру14. Корпус 1 имеет выступ с пазами9, а шток 2 имеет опорные вкладьппи1331996 13, входящие в пазы, и взаимодействует в исходном положении с нижнимторцом выступа. В результате пакеровки и создания необходимого контактного давления уплотнительного элемента 4, расположенного на штоке 2, настенку колонны осуществляется сцепление пакера с обсадной колонной.Затем производят натяжку бурильнойКолонны вверх, фиксируя при этомсцепление пакера с обсадной кслонной. Изобретение относится к областибуровой техники, в частности к устройствам для опрессовки обсадныхколонн скважины с противовыбросовымоборудованием.1)Цель изобретения - повышение надежности контроля герметичностипакера в процессе опрессовки обсадных колонн с противовыбросовым обоРудованием, 1 ОНа фиг. 1 изображен пакер, общийвид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Пакер состоит из корпуса 1, полого штока 2, подвижного цилиндра 3,уплотнительного элемента 4, нижнейопоры 5, шарового клапана 6 для перекрытия центрального прохода пакера вседле 7, Корпус 1 в верхней частиимеет муфтовую замковую резьбу 8 длясоединения с колонной бурильных труб 2 О)а в нижней - конусную резьбу дляустановки седла 7 клапана. На корпусе 1 выполнены глухие пазы 9, радиальные отверстия 10 и выступ а в верхней части. На полом штоке 2 выполнены радиальные отверстия 11, окна12 для установки вкладышей 13. Нижняяопора 5 крепится к полому штоку 2с помощью цилиндрической резьбы, Ступенчатые цилиндрические проточки навнутренней и цилиндрические уступына наружной поверхностях полого штока 2 соответственно образуют с корпусом 1 герметичную дифференциальную камеру 14, а с подвижным цилиндром 3 - гидравлическую камеру 15.Вкладыши 13 крепятся от выпаденияиз окон 12 с помощью кольца 16, которые удерживаются от продольногоосевого смещения вверх стопорными 40 В процессе натяжения колонны бурильных труб корпус 1 перемещается относительно штока 2, удерживаемого эа счет сил трения элемента 4 о колонну1 на величину свободного хода вкладыша 13, В процессе опрессовки усилие от избыточного опрессовочного давления в затрубном пространстве действует на площадь камеры 14. Шток 2 дополнительно удерживается от перемещения. 1 з.п, ф-лы, 2 ил,2винтами 17, при этом вкладыши 13 входят в пазы 9 корпуса 1. Цилиндрические поверхности, образующие камеры 14 и 15, уплотняются эластомерными кольцами 18 - 21. Шток 2 установлен с возможностью взаимодействия в исходном положении с нижним торцом а выступа корпуса. Процесс опрессовки с использованием пакера предлагаемой конструкции осуществляют следующим образом.Пакер соединяют, закрепляют резьбой 8 с бурильными трубами и спускают в скважину, Шток 2 при этом находится в верхнем крайнем положении относительно корпуса 1, при котором радиальные отверстия 10 и 1 совпадают (фиг.1). За 200-250 м до места установки пакера осуществляют забрасывание в колонну бурильных труб шаровогс клапана 6. В процессе спуска пакера происходит заполнение промывочной жидкостью из скважины внутренней полости бурильных труб через полость штока 2, отверстие в седле 7 клапана и внутреннюю полость корпуса 1, Гидравлическая камера 15 через радиальные отверстия 10 и 11 также заполняется промывочной жидкостью из скважины.При спуске усилие столба промывочной жидкости скважины на кольцевую площадь камеры 14 возрастает и дополнительно с силами трения покоя в уплотнениях 18 и 19 удерживает полый шток 2 со смонтированными на нем деталями 3,4,5,13,16 и 17 в верхнем исходном положении, когда радиальные отверстия 1 О корпуса 1 сообщаются с радиальными отверстия3 1331ми 11 полого штока 2 и гидравлической камерой 15. Усилие на дифференциальную площадь полого штока 2, действукщее снизу вверх, создается в скважине постоянно за счет перепада меж 5ду давлением воздуха в камере 14 идавлением столба промывочной жидкости скважины. Давление воздуха в камере 14 в положении, указанном нафиг.1, практически всегда большеатмосферного за счет сжатия воздухапри сборке корпуса. 1 со штоком 2на поверхности,Изменение величины давления воздуха зависит от конструктивного заложения величины свободного ходаполого штока 2 относительно корпуса1 и величины объема камеры 14, когдаполый шток находится в крайнем верхнем положении относительно корпуса 1(фиг.1), Величину кольцевой площадикамеры 14 подбирают так, что усилиеот давления на нее столба промывочной жидкости в. скважине величиной 252,0-2,5 МПа всегда в 1,5 раза большесуммы сил тяжести штока 2 с установленными на нем деталями 3,4,5,13,16и 17 и сил трения покоя в уплотнениях 18 и 19 при атмосферном давлении,После спуска пакера до необходимой глубины и посадки клапана 6 в седло 7 производят закачку промывочной жидкости в колонну бурильных труб с поверхности, создавая в ней опрессовочное давление с целью опрессовки пакера и бурильной колонны. При этом давление через радиальные отверстия 10 и 11 передается в гидравлическую камеру 15 и перемещает вниз подвижный цилиндр 3, который сжимает уплотнительный элемент 4, осуществляя пакеровку обсадной колонны. В результате пакеровки и создания необходимого контактного давления уплотнительного элемента 4 на стенку колонны осуществляется сцепление пакера с обсадной колонной.Затем производят натяжку бурильной колонны вверх усилием в 2-3 т, фиксируя при этом сцепление пакера со стенкой обсадной колонны. В процессе натяжения колонны бурильных труб происходит перемещение корпуса 1 относительно штока 2, удерживаемого эа счет сил трения уплотнительного элемента 4 о колонну, на величину свободного хода вкладышей 13. 9964После пакеровки перемещению полого штока 2 вверх за перемещаемымвверх корпусом 1 препятствуют силытрения деформированного резиновогоуплотнительного элемента 4 о колоннуобсадных труб, которые практическидля обсадных колонн диаметром 190324 мм достигают величины 5-15 тс ивсегда превосходят силы, действующиена площадь камеры 14 снизу вверх засчет перепадада давления между давле-нием столба бурового раствора в скважине й давлением воздуха в камере.В процессе опрессовки усилие отизбыточного опрессовочного давленияв затрубном пространстве, действуя накольцевую загерметизированную площадь между внутренним диаметром об-садной колонны (не показан) и наружным диаметром полого штока 2 дополнительно удерживает его от перемещения вверх, а так как это усилие всегда значительно больше, чем усилие,действующее снизу вверх на дифференциальную площадь полого штока 2 отгидростатического столба буровогораствора в скважине, то в данномслучае последнее практически не влияет на процесс опрессовки.В случае негерметичности соединения уплотнительного элемента 4 соштоком 2 или стенкой обсадной колонны происходит утечка жидкости подпакер и поступление ее через клапан6 в колонну бурильных труб и устьевую головку, что свидетельствует онегерметичности соединения пакера.Свободный переток жидкости из-под 4 О пакера в колонну бурильных труб исключает возможность создания, в случае поршневания и негерметичнос 1 иуплотнителя, избыточного давления воткрытом стволе скважины и гидрораз рыва пластов.После стравливания избыточногоопрессовочного давления из затрубногопространства и перемещения бурильныхтруб с корпусом 1 вниз происходит 5 О совмещение радиальных каналов 10 и11 и стравливание избыточного давления из гидравлической камеры 15. Приэтом напряжения в деформированномрезиновом уплотнительном элементе 4снижаютсяв резко снижаются силы трения между резиновым элементом 4 иобсадной колонной, а силы, действующие снизу вверх на дифференциальнуюплощадь, удерживают полый шток 2 сЗаказ 3777/28 Тираж 532 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, улаПроектная,4 5 13319 установленными на нем деталями относительно корпуса 1 в исходном положении и пакер готов для работы в этой же скважине, например, для отыскания места негерметичности.5Перед подъемом пакера на поверхность происходит вымыв клапана 6 на поверхность обратной промывкой или в процессе промывки улавливают его глубинной ловушкой,формула изобретения 1. Гидромеханический пакер, включающий связанный с колонной труб полый корпус с радиальными каналами, запорным клапаном в нижней части и выступом в верхней, установленный подвижно на корпусе полый шток с ра-. диальными каналами, взаимодействующий с выступом корпуса, установленный на штоке кольцевой толкатель, образующий со штоком гидравлическую камеру, связанную радиальными каналами с полостью корпуса, установленный на штоке уплотнительный элемент, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности контроля герметичности пакера в процессе опрессовки обсадных колонн с противовыбросовым обрудованием, корпус выполнен с наружной, а шток с внутренней кольцевыми проточками, образующими герметичную камеру, при этом шток установлен с возможностью взаимодействия в исходном положении с нижним торцом выступа корпуса.2, Пакер по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что на выступе полого корпуса выполнены пазы, а шток имеет опорные вкладыши, входящие в пазы корпуса.