Пакерующее устройство

)5 Е 21 В 33/ ЕНИ О я к нефтедо- использовано о пространважин при нысоковязам добычи ение на нагнета ельных оту опорным 11установочужная поверх- отнительного ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИПО ИЗОБРЕТЕНИЕМ И ОЧЯРЦТПРИ ГКНТ СИР(21) 4418367/24-03 22) 31,.03.88 (46) 07.03.90. Бкл. У 9 (71) Научна-производственное объед ненне по термическим метод нефти "Соизтермнефть" 72) В.Н.Коршунов, В.А.Машков и В.Н,Шамон (53) 622245.4088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Ф 1153040, кл. Е 21 В 33/12, 1983,Авторское свидетельство СССР В 148039, кл, Е 21 В 33/12, 1984.22.2 (54) ПАКЕРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВ (57) Изобретение относите бывающей пром-сти и м.б, для разобщения межколонно ства паронагнетательных с разработке месторождений кими нефтями. Цель - повь ности работы в условиях п тельной скважины при пред клонениях расстояния межд и фиксирующим 4 выступами ной муфты. Для этогонар ность нижнего участка упл1548408элемента 10 в зоне фиксирующего выступа 4 установочной муфты 2 выполнена с кольцевыми зубцами. Уплотнитепьный элемент 10 установлен с возможностью взаимодействия внутренней поверхности его нижней части с наружной поверхностью клиновидных кулачков 14 и образования Фиксирующего выступа на элементе 10 в рабочем положении. Муфта 2 имеет опорный выступ 3, Передача веса нагнетательной колонны труб на пакер происходит через муфту и опорную втулку с замыканием его через выступ 11 на выступ 3, Т.о., осевая нагрузка не действует на перемычку.3 ил, 15Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может бытьиспользовано для разобщения межколонного пространства паронагнетательныхскважин при разработке месторождений 20с высоковязкими нефтями.Цель изобретения - повышение надежности работы устройства в условияхпаронагнетательной скважины при предельных отклонениях рассгояния между 25опорным и Фиксирующими выступамиустановочной муфты,На фиг. 1 показано устройство вмомент установки пакера в установочную муфту; на фиг. 2 - то же, перецснятием пакера с места; на фиг, 3 -различные варианты расположения кольцевых зубцов на наружной поверхностиуплотнительного элемента пакерующегоустройства.35Пакеруюцее устройство фиг. 1)включает соединенную с обсацной колон"ной 1 установочную муфту 2 с внутренними опорным 3 и фиксируюшим 4 высгупами и пакер 5, связанный с колонной насосно-компрессорных труб 6 черезпереводник 7, ствол 8, установленныйна отводе 8 и соединенный с переводником 7 цилиндр 9 с уплотнительнымэлементом 10 в виде токностенной металлической оболочки с наружным кольцевым опорным выступом 11, размещенные в цилиндре 9 кольцевой поршень12 с разжимным конусом 13 и установленные по окружности между уплотнитель 50ным элементом 10 и разжимным конусом13 клиновидные кулачки 14 с наружной15 и внутренней 16 коническими поверхностями. При этом (Фиг. 3) наружнаяповерхность нижнего участка 17 уплотнительного элемента 10 в зоне фиксирующего выступа 4 установочной муфты2 выполнена с кольцевыми зубцами 18,а его внутренняя поверхность 19 взаимодействует с наружной поверхностью15 кпиновидных кулачков 14 с образованием Фиксирующего выступа на нижнемучастке уплотнительного элемента 10в рабочем положении,Цилиндр 9 в верхней части перекрытднищем 20, связанным через перемычку21 с переводником , соединенным черезе муфту 22 с колонной насосно-компрессорных труб 6. Снаружи муфты 22 нарезьбе установлена втулка 23, упирающаяся в днище 20 цилиндра 9Поршень 12 цилиндра 9 снабжен уплотнительной манжетой 24 и закрпплен настволе 8 тарированным срезным элементом 25. Ствол 8 снабжен на нижнемконце выступом 26 и имеет радиальныеканалы 27, установлен свободно в переводнике 7 и ограничен от перемещения вниз гайкой 28, Кольцевой поршень12 жестко связан с разжимным конусом13, в осевом канале 29 которого выполнено посадочное седло 30,Между металлическим уплотнительнымэлементом 10 и кольцевым поршнем 12установлена разрезная цанга 31, жестко связанная своим верхним концом сунлотнительным элементом 10. Разрезная цанга 31 имеет клиновидные кулачки 14, имеющие наружную коническуюповерхность 15, Клиновидные кулачки14 установлены с возможностью взаимо"действия своей внутренней поверхностью 16 с ответной поверхностью разжимного конуса 13, наружной коническойповерхностью 15 - с внутренней поверхностью нижнего участка 17 уплотнительного элемента 10 в зоне кольце-.вых зубцов 18 треугольного профиля.Кольцевые зубцы 18 на наружной поверхности нижнего участка 17 уплотнительного элемента 10 выполнены с расчетомгарантированного перекрытия зоны Фиксирующего выступа 4 установочной муф5 154840 ты 2 при предельных изменениях линейного размера между опорным 3 и фиксирующим 4 выступами установочной муфты 2. На нижнем конце разжимного конуса 13 установлен с возможностью осе 5 ного перемещения хвостовик 32, ход которого вниз ограничен стопорной гайкой 33. Опорный выступ 11 на наружной поверхности уплотнительного элемента 10 взаимодействует с опорным выступом 3 установочной муфты 2 при установке, распакеровке и работе пакера.На посадочное седло 30 в осевом канале 29 установлен посадочный клапан 34, а полость цилиндра 9 гидравлически связана через отверстия 27 в стволе 8 с полостью труб 6, Посадочный клапан 34 имеет отверстие 35 в нижней части и седло 36,. установлен ное в его верхней части на срезном штифте 37 с возможностью фиксации головок цанги 38 от радиального перемещения к центру осевого канала 29. Для осуществления распакеровки и по следующего освобождения осевого канала 29 пакера в колонну труб 6 с поверхности последовательно забрасывают шары 39 и 40 (Фиг. 2).Пакерующее устройство работает слеО дующим образом.В качестве установочной муфты 2 пакерующего устройства может быть использована как специально устанавливаемая в состав обсадной колонны 1 спецмуфта, так и имеющиеся в ее составе стандартные переводники с соответствующим диаметром проходного канала.Пакер 5 с посадочным клапаном 34 без шаров 39 и 40 устанавливают на нижний конец первой трубы нагнетательной колонны труб 6 и осуществляют его спуск в скважину до упора опорным выступом 11 уплотнительного элемента 10 в опорный выступ 3 установочной муфты 2. При этом кольцевые зубцы 18 на нижнем участке 17 уплотнительного элемента 10 располагаются на уровне располжеиия фиксирующего выступа 4. Разгружают вес колонны труб 6 на пакер 5, Осевой канал 29 перекрывают сбрасываемым с поверхности шаром 39. В нагнетательной колонне труб 6 создают изыбточное давление рабочей жидкости, которое через отверстие 27 в стволе 8 передается в полость цилиндра 9 и действует на кольцевой поршень 12, При расчетном давлении, обеспечивающем уплотняющий контакт опорного 8 6выступа 11 уплотнительного элемента 10 с опорным выступом 3 установочной муфты 2 происходит разрушение срезного элемента 25 и перемещение поршня 12 с разжимным конусом 13 вниз, Создание герметичного уплотнения на фиксирующем выступе 4 происходит следующим образом. Разжимной конус 13 перемещается вниз и взаимодействует своей, конической поверхностью с внутренней поверхностью 16 клиновидных кулачков 14 цанги 31, которые, перемещаясь в радиальном направлении, воздействует своей наружноц конической поверхностью 15 на нижний участок 17 уплотнительного элемента 10 и пластически деформируют его в радиальном направлении до образования герметичного контакта между вершинами кольцевых зубцов 18 с фиксирующим выступом 4 уста- . новочной муфты 2 за счет их пластической деформации на Фиксирующем выступе 4 установочной муфты 2 (фиг. 3). Взаимодействие нижнего участка 17 уплотнцтельного элемента 10 с фиксирующим выступом 4 установочной муфты 2 позволяет так же обеспечить надеж. - ное якорение пакера 5 за счет образующегося при этом кольцевого выступа на нижнем участке 17 уплотнительного элемента 10 (фиг. 3).Для освобождения осевого канала 29 пакера 5 (фиг. 2) с поверхности сбрасывают шар 40, который опускается на седло 36 посадочного клапана 34. Затем поднимают давление в нагнетательной колонне труб 6, вследствие чего седло 36 вместе с шаром 40 перемещается вниз, срезая штифт 37, и освобождает головки цанги 38 для радиального перемещения их к центру клапана 34. Посадочный клапан 34 беспрепятственно проталкивается давлением на забой скважины либо в предусмотренную ловушку (не показана).В предложенной конструкции линейный размер между опорным 3 и фиксирующим 4 выступами установочной муфты 2 может изменяться в пределах, определяемых длиной нижнего участка 17 кольцевых зубцов 18 уплотнительного элемента 10, наружной конической поверхностью 15 клиновидных кулачков 14 цанги 31. Коническая поверхность 15 обеспечивает заведение нижнего конца уплотнительного элемента 10 под фиксирующий выступ 4 установочной муфты 2 при любом линейном изменении положе 1548408ния Фиксирующего выступа 4 В зоне, перекрытой конической поверхностью 15. В то же время кольцевые зубцы 18 треугольного профиля позволяют создать на конической поверхности Фикси 5 рующего выступа 4 уплотняющий контакт с ними при любом расположении ближайшего кольцевого зубца 18 относительно фиксирующего выступа 4.Возможные краевые варианты относительного расположения кольцевых зубцов 18 и Фиксирующего выступа 4, а фтакже их работа при создании уплотняющего контакта в том и другом случае 15 показаны на Фиг, 3. Толщина материала перемычки 21 выбирается из условия обеспечения гидравлической посадки пакера 5 и разрыва связи между днищем 20 цилиндра 9 и переводником 7 при определенном растягивающем осевом усилии в момент съема пакера 5 с места. Передача веса нагнетательной колонны труб 6 на пакер 5 происходит через муфту 22 и опорную втулку 23 25 на цилиндр 9, с замыканием его через опорный выступ 11 уплотнительного элемента 10 на опорньп выступ 3 установочной муфты 2. Таким образом, осеваянагрузка не действует на перемычку 30 21, которая в противном случае разрушилась бы и не выполнила своейфункции при посадке и съеме пакера 5.В процессе эксплуатации пакера 5 в режиме закачки теплоносителя термическое изменение осевых и радиальных размеров металлического уплотнительного элемента 10 и установочной муфты 2 не влияет на герметичность пакера 5, так как в пРоцессе эксплуата ции контактные напряжения в уплотнении"металл-металл" поддерживаются эасчет действия избыточного давлениятеплоносителя на днище 20 цилиндра 9и поддержки со стороны наружной конической поверхности 15 клиновидныхкулачков 14 цанги 31, зафиксированныхРазжимным конусом 13 еСъем пакера 5 с места установкипроизводится натяжением нагнетательной колонны труб б. При этом происходит разрыв перемычки 21, который связаны друг с другом днище 20 цилиндра 9 и переводник 7. Ствол 8 пакера 5 пер емеща ется . от но сит ель но р а зжимног оконуса 13, выступом 26 входит с нимво взаимодействие и перемещает еговверх внутри цилиндра 9 до упора кольцевым поршнем 12 в днище 20. Разжимной конус 13 выходит из взаимодействия с клиновидными кулачками 14 цанги31 и при натяжении цилиндра 9 уплотнительный элемент 10 своим нижнимучастком 17 взаимодействует с Фиксирующим выступом 4 установочной муфты2. Нижний участок 17 уплотнительногоэлемента 10 деформируется радиальнок центру с уменьшением диаметра и пакер 5 извлекается из скважины. Послезамены изноыенных деталей пакер вновь.может быть спущен в скважину. Формула и з О б р е т е н и яПакерующее устройство, включающее соединенную с обсадной колонной установочную муфту с внутренними опорным и Фиксирующим выступами и пакер, со-держащий связанный с колонной насос- но-компрессорных труб через переводник ствол, установленный на стволе и соединенпьп с переводником цилиндр с уплотнительным элементом в виде тонкостенной металлической оболочки снаружным кольцевым опорным выступом,размещенньп в цилиндре кольцевой поршень с разжимным конусом и установленные по окружности между уплотнительным элементом и разжимным конусом клиновидные кулачки с наружной и внутренней коническими поверхностями, отличающееся тем, что, с целью повьппения надежности работы в условиях паронагнетательной скважины при предельных отклонениях расстояния между опорным и фиксирующим выступами установочной муфты, наружная поверхность нижнего участка уплотни" тельного элемента в зоне Фиксирующего выступа установочной муфты выполнена с кольцевыми зубцами,при этом уплотнительный элемент установлен с возможностью взаимодействия внутренней поверхности его нижней части с наружной конической поверхностью клиновидных кулачков и образования фиксирующего выступа на уплотнительном элементе в рабочем положении.1548408 о 1 г О Ф 29 М Составитель Л.Фарукшинедактор В,Бугренкова Техред М,Ходанич- Коррек кмар Заказ 123 Тираж 470ВНИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, ЖПодписноеениям и открытиям при ГКНТ СССРкая наб д. 4/5 зобр Рауш Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10