Термостойкий пакер

(51) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТ К АВТОРСКОМУ СВ л. %17изводственное объединениеметодам добычи нефти "Со, В. А. Гиринский и А. Е. 8,8) 66-121, 1961. фтедобываить надежусловиях еля за счет верхностей ной колонку (МО). Памощью труб ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к неющей пром-ти и позволяет повысность работы пакера вциклической закачки теплоноситобразования неразрывных повнедрения якоря в стенку обсадны (ОК) и металлическую оболочкер включает соединенный с по полый ствол 1, конус 5, гидроцилиндр 2 с уплотнительной МО 3 с внутренним кольцевым выступом 4. На МО 3 на уровне ее выступа 4 установлен якорь. Он выполнен в виде обоюдоострого и волнообразно изогнутого в осевом направлении кольца (К) 9 из материала с пределом прочности выше, чем у МО 3 и ОК 18. Разрезная цанга пакера выполнена в виде клиновидных кулачков 7 с кольцевым пазом 8. После перекрытия ствола 1 поднимают давление рабочей жидкости и она попадает в гидроцилиндр 2, перемещая конус 5 и радиально кулачки 7, Перемещение передается К 9. Оно и МО 3 увеличиваются диаметрально, Кромки К 9 внедряются в ОК 18 и МО 3, При подаче теплоносителя пакер нагревается и МО 3 с К 9 дополнительно поджимаются к ОК 18. По мере ее нагрева усилие передается на МО 3 и.К 9, обеспечивая нужные контактные давления. 2 ил.Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно кустройствам для перекрытия межколонного пространства скважины при закачке в нее пара для воздействия на нефтяной пласт.Цель изобретения - повышение надежности работы пакера в условиях циклической закачки теплоносителя за счет образования неразрывных поверхностей внедрения якоря в стенку обсадной колонны и металлическую оболочку пакера.На фиг, 1 представлен пакер в исходном положении; на фиг. 2 - то же, в рабочем положении,Термостойкий пакер содержит ствол 1, на котором размещен гидроцилиндр 2 с металлической уплотнительной оболочкой 3 с внутренним кольцевым выступом 4, установленный в гидроцилиндре 2 конус 5 с поршнем 6, разрезную цангу в виде клиновидных кулачков 7 с кольцевым пазом 8, установленных с возможностью взаимодействия с конусом 5 и внутренним кольцевым выступом 4 металлической оболочкой 3 в радиальном направлении, Снаружи металлической оболочки 3 на уровне ее кольцевого выступа 4 установлено обоюдоострое волнообразно изогнутое кольцо 9, выполняющее функции якоря.В осевом канале ствола 1 установлено на срезной шпильке 10 седло 11 клапана под сбрасываемый шар (показан пунктиром), Между выступом 12 ствола 1 и металлической оболочкой 3 установлен с возможностью взаимодействия с поршнем 6 толкатель 13 и уплотнение 14. Для взаимодействия с конусом 5 ствол снабжен выступом 15. Осевой канал ствола 1 соединен с полостью гидроцилиндра 2 отверстием 16. Пакер соединяется с колонной насоснокомпрессорных труб 17 и спускается в скважину, обсаженную колонной 18 (фиг. 2).Термостойкий пакер работает следующим образом.На колонне насосно-компрессорных труб 17 пакер опускается в скважину. В колонну насосно-компрессорных труб 17 забрасывают шарик, перекрывающий осевой канал ствола 1 путем посадки на седло 11, и поднимают давление рабочей жидкости до минимального,Рабочая жидкость из осевого канала ствола 1 переходит через отверстие 16 в полость гидроцилиндра 2 и перемещает поршень 4 с конусом 5 по стволу 1 в осевом направлении, Осевое перемещение конуса 5 преобразуется в радиальное перемещение клиновидных кулачков 7.Радиальное перемещение клиновидных кулачков 7 передается через внутрен 50 55 Одновременно седло 11 клапана срезает шпильку 10 и вместе с шариком падает на забой, освобождая осевой канал ствола 1. После этого сбрасывают давление рабочей жидкости и нагружают ствол 1 пакера весом колонны насосно-компрессорных труб 17, При этом выступ 12 ствола 1 действует на уплотнение 14, толкатель 13 и поршень с конусом 5. Таким образом, весом колонны насосно-компрессорных труб 17 обеспечивается непрерывное поджатие металлической оболочки 3 к кольцу 9 и кольца 9 к обсадной колонне 18. Одновременно производится сжатие уплотнения 14 и поддержание в нем напряжений, достаточных для ний кольцевой выступ 4 металлической оболочки 3 на обоюдоострое волнообразно изогнутое кольцо 9, Наружный диаметральный размер металлической оболочки 3 увеличивается, и напряжения в ней превышают предел текучести материала оболочки,Кольцо 9, расположенное на металлической оболочке 3 напротив внутреннего кольцевого выступа 4, также начинает 10 увеличивать свой диаметральный размер,но за счет увеличения радиусов волнообразных изгибов. Когда кольцо 9 достигнет обсадной колонны 18, оно своей наружной острой кромкой начнет внедряться в повер хностный слой обсадной колонны 18, перерезая выступающие кромки задиров, острые края царапин и т,д., пока не углубится до неповрежденных слоев металла на достаточную глубину. Ввиду линейности 20 контакта кольца 9 с обсадной колонной 18значительные контактные давления в месте внедрения не развиваются на большую глубину в стенку обсадной колонны.18 и общая величина в ней не превышает допустимых 25 пределов.После этого поднимают давление рабочей жидкости в колонне насосно-компрессорных труб до 1,2-1,5 от номинального значения, При этом происходит дальнейшее 30 внедрение в обсадную колонну 18 остройнаружной кромки кольца 9 на расчетную глубину и одновременно внутренней острой кромки в поверхность металлической оболочки 3.35 Одновременное внедрение обеих острых кромок кольца 9 обеспечивает герметичное зацепление металлической оболочки 3 в обсадной колонне 18, достаточное для удержания усилия от подпакерного давле ния, При этом усилия от подпакерного давления, действующие на металлическую оболочку 3, замыкаются на обсадную колонну 18, оставляя для ствола 1 возможность осевого перемещения.451731937 35 40 45 50 55 герметизации зазора между стволом 1 и гидроцилиндром 2,При подаче теплоносителя через пакер он нагревается быстрее чем обсадная колонна 18, находящаяся в условиях теплообмена с окружающими горными породами. Поэтому температурные деформации пакера приводят к дополнительному поджатию металлической оболочки 3 к кольцу 9 и кольца 9 к обсадной колонне 18, При этом герметичность пакеровки улучшается.В дальнейшем, по мере прогрева обсадной колонны 18 и увеличения ее диаметрального размера, контактные напряжения между металлической оболочкой 3, кольцом 9 и обсадной колонной 18 уменьшаться и возникнет необходимость в дополнительном поджатии пакера,Ствол 1 пакера под действием веса колонны насосно-компрессорных труб 17 через выступ 12, уплотнение 14 и толкатель 13 перемещает поршень 6 с конусом 5 в осевом нап равлении. П реобразующий механизм, включающий конус 5 и клиновидные кулачки 7, передает увеличенное усилие в радиальном направлении на металлическую оболочку 3, кольцо 9, обеспечивая необходимую для герметизации величину контактных давлений.С каждым циклом подачи теплоносителя этот процесс повторяется, При снятии пакера натяжением колонны насосно-комп- рессорных труб 17 ствол 1 пакера перемещается вверх до контакта выступа 15 с конусом 5 и выведения его из взаимодействия с клиновидными кулачками 7,.что позволяет металлической оболочке 3 и кольцу 9 под 5 действием сил остаточной упругости выйтииз зацепления с обсадной колонной 18 и освободить пакер для подъема его из сква. жины. 10 Формула изобретенияТермостойкий пакер, включающий соединенный с помощью труб полый ствол, конус, гидроцилиндр с металлическойуплотнительной оболочкой с внутренним15 кольцевым выступом, якорь из материала спределом прочности выше предела прочности металлической оболочки и обсадной колонны, разрезную цангу в виде клиновидных кулачков с кольцевым пазом, установ 20 ленных с возможностью взаимодействия сконусом и внутренним кольцевым выступомметаллической оболочки в радиальном направлении, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, сцелью повышения надежности работы паке 25 ра в условиях циклической закачки теплоносителя за счет образования неразрывныхповерхностей внедрения якоря в стенку обсадной колонны и металлическую оболочку,якорь выполнен в виде обоюдоострого и30 волнообразного изогнутого в осевом направлении кольца, установленного на металлической оболочке на уровне еевнутреннего кольцевого выступа,1731937 Составитель Л.фарукшинРедактор В.Петраш Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий ное иям при ГКНТ СС,Гагарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго 156 ИИ Тираж Подпсударственного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,