Гидромеханический пакер

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН А 19) (11) 3/12 Ш Е ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 9 13К. Арсеньеий государтельский нй промышле) оектвидетельствВ 33/12, 1 ССС74 тельство 33/12, 1 ИЧЕСКИЙ ПАКЕР, соовкой, установотнительный элеостовикомлементомс разрезм якорного ои и опорноир с поршнем, упрный узел, сосОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54)(57) ГИДРОМЕХАНдержащий ствол с голенный на стволе уплмент с ограничительшайбами, гидроцилинлотняющий конус, як тоящий из верхнего и нижнего конусовс размещенной между ними плашкой, иразрезной стопор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения на"дежности работы пакера в паронагнетательных скважинах за счет увеличенияего термостойкости и доуплотненияпри увеличении давления, уплотняющийконус размещен с возможностью взаимодействия его конической части с уплотнительным элементом, имеет в ниж"ней части выступ для взаимодействияс опорной шайбой, а в верхней частиснабжен размещенным между стволом иуплотнительным элементом хви связанной с ним срезным эвтулкой, взаимодействующейным стопором и нижним концоузла.1148Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именнок устройствам для разобщения полостей в скважине, устанавливаемым в обсадной колонне при выполнении различных технологических операций в нефтяных, газовых, нагнетательных итермальных скважинах, в частности впаронагнетательных скважинах.Известен пакер, состоящий из корпу 10са с двумя последовательно располо-.женными седлами, герметизирующегоэлемента, верхнего конуса со шлипса"ми, жестко связанного с корпусом,нижнего конуса со шлипсами и гидроцилиндра, выполненного с двумя концентрично расположенными поршнями,иэ которых внутренний взаимодействуетс нижним конусом, а наружный - сошлипсами, расположенными на этомконусе 1 1.Однако данный сакер не обладаетдостаточной для промысловой практикинадежностью запарковки и якорения,так как при значительном превышении 25выталкивающих усилий над весом трубпо причине передачи их на шлипсы,не приводящей к дополнительномусцеплению шлипсов с колонной, происходит их проскальзывание. Перемещение шлипсов в свою очередь приводитк снятию с уплотнительного пакетапредварительно созданного напряжения1 и как следствие - к разгерметизацииего.35Известен также гидромеханическийпакер, содержащий ствол с головкой,установленный на стволе уплотнительный элемент с ограничительной и опорной шайбами, гидроцилиндр с поршнем,40уплотняющий конус, якорный узел,состоящий из верхнего и нижнего кону-.сов с размещенной между ними плашкой, и. разрезной стопор 2 1.О нако известный пакер также нед45достаточно надежен в паронагнетательных скважинах, поскольку не термостоек, а при увеличении температуры не имеет возможности компенсацииудлинения узлов, а при увеличении50давления - доуплотнения,Целью изобретения является новышение надежности работы пакера в паронагнетательных скважинах за счетувеличения его термостойкости и доуплотнения при увеличении давления.55 Поставленная цель достигается тем, что в гидромеханическом пакере, 971 1содержащем ствол с головкой, установленный на стволе уплотнительный элемент с ограничительной и опорной шайбами, гидроцилиндр с поршнем, уплотняющий конус, якорный узел, состоящий из верхнего и нижнего конусов с размещенной между ними плаш" кой, и разрезной стопор, уплотняющий конус размещен с возможностью взаимодействия его конической части с уплотнительным элементом, имеет в нижней части выступ для взаимодействия с опорной шайбой, а в верхней части снабжен размещенным между стволом и уплотнительным элементом хвостовиком и связанной с ним срезным элементом втулкой, взаимодействующей с разрезным стопором и нижним концом якорного узла.Надежность пакеровки обеспечивается передачей усилий от перепадов давлений, воспринимаемых уплотняющим конусом, через ограничительную шайбу на уплотнительный пакет, что приводит к доуплотнению его при повышении давлений. Зазор между уплотняющим конусом и стволом уплотняется фторопластовыми конусными кольцами, ограниченными от вытекания набором конусных металлических колец, подпружиненных снизу, Пружина создает предварительное уплотнение, а даЛьнейшее доуплотнение достигается за счет взаимодействия конусных поверхностей.На фиг. 1 изображен пакер гидромеханический эаякориваемый в транспортном положении общий вид; на фиг.2 - уплотнитель,между стволом и уплотняющим конусом, узел 1 на фиг. 1; на фиг.З - гидромеханический в заякоренном, уплотненном состоянии (рабочем положении), общий вид.Пакер содержит ствол 1 с головкой 2, на котором собраны три узла: якорный узел А, уплотнительный узел Б и узел гидроцилиндра В,Якорный узел А включает конусы верхний 3, взаимодействующий с головкой 2 через резьбу, и нижний 4, свободно посаженный на стволе 1 с ограничением перемещения выступом 5, и двуплечие плашки 6, подпружиненные пружиной 7. Нижний конус 4 соединен с верхней упорной втулкой 8, оснащенной окнами 9 и проточкой 10, в которой свободно расположен разрез3 11489 ной стопор 11, подпружиненный пружиной 12.Уплотнительный узел Б включает верхнюю ограничительную шайбу 13, соединенную со втулкой 8, уплотнительный элемент 14 и нижнюю опорную шайбу 15, взаимодействующую с нижней упорной втулкой 16 и выступом 17 уплотняющего конуса 18.Уплотняющий конус 18 оснащен хвостовиком 19, являющимся в то же время крышкой уплотнителя 20, установленного в зазоре между конусом 18 и стволом 1. Он оснащен втулкой 21, зафиксированной на нем срезным штифтом 22. Уплотнитель 20 представлен фторопластовыми коническими кольцами 23 с ответной конусностью, ограниченными набором конических верхних 24 и нижних 25 металлических разрезных колец, взаимодействующих между собой конусными поверхностями. Снизу уплотнитель 20 подпружинен пружиной 26, обеспечивающей начальную плотность уплотнительного узла Б,Узел гидроцилиндра В представлен неподвижно эакрепленнь 1 м на стволе 1 цилиндром 27 с размещенным в нем поршнем 28, уплотненным кольцом 29, который ограничивает полость 30 внутри цилиндра 27. Полость 30 сообщается с внутренней полостью ствола 1 через отверстие 31, ниже которого установлено на срезном штифте 32 седло 33, Ниэ ствола 1 оборудован ловушкой 34.Устройство работает следующим образом.Устройство (фиг.1) спускается на требуемую глубину, в насосно-комп- рессорные трубы бросают шар и нагнетанием жидкости создают в лифтовых трубах давление, позволяющее создать на поршне 28 силу давления, обеспечивающую перемещение конуса 18 в крайне верхнее положение, при этом ф 5 уплотнительный элемент 14 прошивается до упора опорной шайбы 15 в выступ 17. При этом конус 4 перемещается вверх и вводит плашки 6 в соприкосновение с внутреннейповерхностью эксплуатаци онной колонны,пакер заякоривается.Прошивание уплотнительного элемента 14 уплотняющим конусом 18 приводит их в сжатое по толщине 55 состояние,чем уплотняется зазор между конусом 18 и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны. 71 4Последующее перемещение конуса 18 вверх приводит ограничительную шайбу 13 и опорную шайбу 15 в соприкосновение с эксплуатационной колонной, чем уплотнительный элемент 14 вводят в ограниченное со всех сторон состояние (пакер запакеровывается)Ограничение уплотнительного .элемента 14 металлом позволяет обеспечить надежность запакеровки при температурах, превышающих точку плавления его кристаллов, т.е. до 700 К и более. При прошивании хвостовик 19 перемещает втулку 21 через разрезной стопор 11 в положение над ним на высоту, обеспечивающую свободный ход уплотнительного конуса 18 равный 20-307 от высоты уплотннтельного элемента 14. Это необходимодля компенсациитемпературных измененийв объеме уплотнителя.Сила превышающего давления. под пакером сдерживается заклиниванием конуса 4 между нижними плечами пла" шек 6, а вес труб удерживается заклиниванием конуса 3 между верхними плечами плашек б, таким образом, якорный узел А в рабочем положении исключает возможность перемещения пакера как вверх, так и вниз, обеспечивая двойное якорение.Извлечение проводится следующим образом.Создается натяжка инструмента, которая освобождает конус 3. В затрубном пространстве создается давление, превышающее подпакерное, уплотняющий конус 18 перемещается вниз, втулка 21 воздействует на стопор 11 и освобождает конус 4, чем якорный узел А переводитсяз транспортное положение. Повышением давления в затрубном надпакерном пространстве срезается штифт 22 и конус 18 проскальзывает в крайнее нижнее положение, чем освобождает пространство для циркуляции через окна 9 упорных втулок 9 и 16 и внутреннее кольцевое пространство между хвостовиком 19, уплотняющей конуса 18 и уплотиительным элементом 14, Коротким движением вниз - вверх шайбы 13 и 15 приводятся в транспортное состояние и пакер извлекается на поверхность.Эффект от внедрения изобретения получается за счет обеспечения надежной изоляции затрубного пространства что приводит к предотвращению нарушений в обсадной колонне и сокращению потерь тепла.аказ 1840 2 сно ССРда Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Тира ИИПИ Госуд по делам 3035, Мос 540арственного зобретений и ва, Ж, Ра 28 29 27 В Подмитета крыти кая н