Гидравлический пакер

СЭИЛПЮЕСИИЖ СПУБЛИ ЪЮ 0 Е ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ дового Ковательс ГОСУДАРСТМННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный ордена Трурас ного Знамени научно-исслед кий институт буровой техники(56) 1. Патент США Яф 2703623, кл, 166-122, опублик. 1955.2. Авторское свидетельство СССР У 717282, кл. Е 21 В 33/06, 1978 (прототип).(54)(57) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПАКЕР, вклю" чающий связанный с колонной труб полый ствол, уст ановл енный на нем рукавный уплотнитель, корпус, образующий со стволом камеру, в которой уставов лен дифференциальный поршень, образующий со стволом и корпусом камерувысокого давления, связанную с полостью уплотнителя, и камеру низкогодавления, связанную через клапан сполостью ствола пакера, о т л и ч аю щ н й с я тем, что, с целью повышения надежности пакеровки за счетобеспечения автоматического поддержа"ния избыточного давления во внутреннеполости рукавного уплотнителя приповышении давления в затрубном прост.ранстве скважины, в камере низкогодавления концентрично основному, установлен дополнительный дифференциальный поршень, меньшая ступень которого размещена в камере высокого дав"ления, а большая ступень образует скорпусом и стволом дополнительнуюкамеру низкого давления, котораясвязана с затрубным пространствомскважины.1 1113Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именнок гидравлическим пакерам, устанавливаемым на колонне труб для разобщения пластов.Известен гидравлический пакер,5включающий корпус и концентрично раэмещенный внутри него дифференциальный поршень, разобщающнй камеру низкого давления, гидравлически связанную с внутренней полостью колоннытруб, от камеры высокого давления,связанной с приводным механизмомпакера 13 .Однако при непредвиденных повы 5шениях давления в колонне труб возможен срез штифтов, удерживающих отперемещения вниз дифференциальныйПоршень, что может привести к преж" девременному срабатыванию пакера, из-за чего спуск устройства в заданный интервал не будет обеспечен. Кроме того, для эапакеровки в устройство сбрасывают шар или пробку, которые для обеспечения необходимого25 проходного канала в колонне труб приходится разбуривать, что требует дополнительных затрат времени и средств,. Известен также гидравлический пакер, включающий связанный с колонной труб полый ствол, установленный на нем рукавный уплотнитель, корпус, образующий со стволом камеру, в кото" рой установлен дифференциальный поршень, образующий со стволом и корпусом камеру высокого давления, связан- З 5 ную с полостью уплотнителя, и камеру низкого давления, связанную через клапан с полостью ствола пакера 2,Однако известный пакер не обеспечивает допакеровку при увеличении затрубного давления по сравнению с внутритрубным. Использование нормально закрытого клапана для связи полости низкого давления с затрубным пространством ограничивает возможность автоматического поддержания давления из-за отсутствия чувствительности устройства к некоторому диапазону из. менения управляющего давления.Цель изобретения - повышение на" 50 дежности пакеровки за счет обеспечения автоматического поддержания избыточного давления во внутренней полости рукавного уплотнителя при повышении давления в затрубном пространстве 55 скважины.Поставленная цель достигается тем, что в гидравлическом пакере, включаю 514 3щем связанный с колонной труб полыйствол, установленный в нем рукавныйуплотнитель, корпус, образующий состволом камеру, в которой установлендифференциальный поршень, образующий. со стволом и корпусом камеру высокогодавления, связанную с полостью уплотнителя, и камеру низкого давления, связанную через клапан с по,лостью ствола пакера, в камере низкого давления концентрично основномуустановлен дополнительный дифференциальный поршень, меньшая ступенькоторого размещена в камере высокогодавления, а большая ступень образуетс корпусом и стволом дополнительнуюкамеру низкого давления, котораясвязана с затрубным пространствомскважины.На фиг.1 представлен предлагаемыйпакер, в исходном состоянии, продоль.ный разрез; на фиг.2 - пакер в момент его срабатывания под действиемвнутриколонного давления; на фиг.3 -пакер в момент его срабатывания поддействием давления в одной из эонзатрубного пространства, смежныхс рукавным уплотнителем.Пакер состоит из полого ствола 1,связанного с колонной труб, на котором установлен рукавный уплотнитель2 с клапанным узлом. Рукавный уплотнитель 2 и клапанный узел гидравлически связаны между собой посредством канала А. На стволе установлентакже корпус 3, дифференциальныепоршни 4 и 5 с упорами 6 и 7, образующие со стволом камеру высокогодавления Б, гндравлически связаннуюс кольцевой (рабочей) полостью В рукавного уплотнителя через каналы Г,Д, Е и кольцевую выточку Ж и камерунизкого давления И, разобщенную свнутренней полостью обсадной колонны полым врезным клапаном 8, дополнительную камеру низкого давления Кмежду дифференциальным поршнем 4 изаслонкой 9 корпуса с отверстиямиЛ, обеспечивающими связь камеры сэатрубным пространством. Между корпусом 3, полым стволом 1 и поршнем5 образована вспомогательная камера(низкого давления) М, которая черезканал Н сообщена с внутренней полостью ствола 1,Полости Б, В, И и гидравлическисвязанные с ними каналы заполненымаслом, а полость К - смазкой.11135 3Рукавный уплотнитель 2 снабженторцовой защитой 1 О, исключающейвозможность его порыва при допакеровке,Для достижения надежной допакеров.5ки без предъявления специальных требований к прочностным свойствамэлементов рукавного уплотнителя 2необходимо, чтобы коэффициент преобразования давления в дифференциальных поршнях составлял 1,15-1,25Устройство устанавливается с пакером на обсадной колонне, снабженнойстоп-кольцом и обратным клапаном, иработает следующим образом,В процессе цементирования скважины цементировочная пробка проходитчерез пакер,срезая полые винты клапана 8 и выводя из рабочего состояния элементы, исключающие преждевременное срабатывание клапанного узла,Таким образом, гидравлический пакери клапанный узел становятся подготовленными к выполнению своих функций. После посадки цементировочнойпробки на стоп-кольцо избыточноедавление в цементировочной головкеснимают, чтобы надежно обеспечитьнормальное исходное положение поршней 4 и 5 перед началом пакеровки.При последующем создании в обсадной колонне заданного давления пакеровки происходит срабатываниеклапанного узла пакера, и жидкостьиэ обсадной колонны по каналу Апоступает в кольцевую полость В35рукавного уплотнителя 2, раздуваяуплотнительный элемент (упругорасширяющийся рукав). При снижении давле 14 4ния в цементировочной головке клапанный узел обеспечивает герметизацию кольцевой полости рукавного уплотнителя 2 и жестко фиксируется в конечном состоянии.Затем в процессе службы скважины дифференциальные поршни обеспечивают автоматическую допакеровку под действием давлений в зонах, смежных с кольцевой полостью В рукавного уплотнителя 2. При повышении внутриколонного давления (например, в случаях опрессовки обсадной колонны, закачки воды в пласт, проведения ремонтно- изоляционных работ по ликвидации не- герметичности резьбовых соединений колонны и др.) перемещается поршень 5, сжимая жидкость в полостях Б и В, т,е. обеспечивая ввод дополнительной порции жидкости в рукавный уплотнитель 2 (допакеровку скважины). При повышении давления в зоне затрубного пространства, смежной с рукавным уплотнителем (например, при сообщении этой зоны с пластом, имеющим аномально высокое давление, насыщаю- щего флюида, с зоной перфорации обсадной колонны в нагнетательной скважине и др.), происходит допакеровка скважины за счет аналогичного перемещения поршня 4. Возможны и случаи одновременной работы поршней 4 и 5, например, когда на каждый из них передается давление закачиваемой в пласт воды. Экономический эффект достигаетсяза счет обеспечения надежности пакевовки ствола скважины.