Пакерное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5 Ц 080 А 5)5 Е 21 В 33/1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРС КОМУ С СТВУ Г О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(21) 4857365/03 (22) 06.08.90 (46) 15,02,93. Бюл. М 6 (71) Особое конструкторское бюро по проектированию нефтегазодобывающих машин и оборудования "Нефтемаш" (72) О,И.Эфендиев, А,Д.Набиев, З.Х.Халилов, Г.Г.Ибадов, Н.П,Захарченко и Ю.Н,Маслов (56) Оборудование для раздельной эксплуа- тациИ нефтяных и газовых скважин. Каталог. ЦИНТИХИМНефтемаш, М.: 1975, с. 171.Патент США М 3863719, кл. Е 21 В33/129, 1975,(54) ПАКЕРНОЕ УСТРОЙСТВО(57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к скважинным устройствам для многократной, неинтервальной опрессовки эксплуатационной колонны, Цель - обеспечение надежной пакеровки при многократной поинтервальной опрессовке эксплуатационной колонны с помощью канатной техники. Для этого пакерное устройство, включающее телескопически установленные друг относительно друга полые наружный ствол 5 с радиальными каналами 6 и уплотнительным элементом 12 и внутрен1795080 20 25 3035 ний ствол 3 с уплотнением 17 для перекрытия радиальных каналов с наружного ствола 5, сообщающих гидравлически полость внутреннего ствола с пространствами над и под уплотнительными элементами и плашки 8 с плашкодержателем 7, снабжено жестко связанной с верхней частью внутреннего ствола полой головкой 2 с радиальными каналами "б" и кольцевым выступом "г" на наружной поверхности, жестко связаннЫм с плашкодержателем 7 цилиндром 10 с,калиброванным каналом "ж" на нижнем торце, обратным клапаном 4, перекрывающим нижний торец наружного ствола 5, размещенной над уплотнительным элементом манжетой 14 с конусным наконечником 15, установленным подвижно на наружном стволе с возИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к скважинным устройствам для обеспечения многократной поинтервальной опрессовки различных участков эксплуатационной колонны.Известен пакер типа ПМП 269 конструкции БашНИПИНефть, состоящий из верхнего и нижнего перекрывающего узла, в середине которого установлен эластичный герметизирующий элемент; предназначенный для перекрытия затрубного пространства. При нагнетании жидкости через центральный проход пакера, уменьшенное сечение штока образуемое между втулкой и штуцер-седлом создают сопротивление движению жидкости, воздействующее на кольцевой поршень - толкатель, При этом раздвигаются плашки узлов металлического перекрытия и резиновый элемент сжимается между двумя узлами ограничительных плашек.Недостатком указанного пакера является невозможность его окончательной герметичной посадки на малых глубинах из-за нехватки веса НКТ для создания необходимой осевой нагрузки на резиновый элемент,Известен пакер конструкции ТатНИИ для испытания цементного кольца типа Б 44, состоящий из головки, верхнего и нижнего стволов, самоуплотняющейся манжеты, упирающейся в упорное кольцо и одетого на .стволы фонаря. К нижнему концу фонаря присоединено седло шарового клапана.Недостатком указанного пакера является затекание самоуплотняющейся манжеты между внутренней стенкой эксплуатационной можностью взаимодействия с кольцевым выступом 2 головки, и стопорами 6, фиксирующими наружный 5 и внутренний 3 стволы при спуске и подъеме пакера и наружный ствол 5 с плашкодержателем 7 при пакеровке. При перемещении вниз внутреннего ствола 3 уплотнение 17 перекрывает боковые каналы "с" наружного ствола 5,. а конусный наконечник 15 расширяет манжету 14,обеспечивая с уплотнительным элементом 12 герметичность разобщения эксплуатационной колонны, Наружный ствол 5 выполнен с окнами под стопоры 6, и вчутренний ствол 3 и плашкодержатель 7 имеют канавки для последовательного размещения в них стопоров 6 при спуске и подъеме устройства и в процессе пакеровки, 1 з,п,ф-лы, 3 ил,колонны и корпусом пакера в направлении движения жидкости, Отсутствие камеры для создания противодавления, противодействующего затеканию самоуплотняющейся манжеты при опрессовке увеличивает вероятность отказа работы пакера. Кроме того, спуско-подъемные работы пакера и роводятся только с помощью колонны НКТ.Известен пакер типа ППГМ 1 с гидроме 10 ханическим управлением Пакер состоит из ствола, уплотнительного элемента, заякоривающего узла, включающего конус, плашки, плашкодержатель и шаровой клапан, установленный на стволе,Недостатком указанного пакера является отсутствие возможности герметичной посадки пакера при малых глубинах из-за нехватки необходимого веса колонны НКТ для создания осевой нагрузки на резиновые элементы, а также проведение спуско-подьемных работ только с помощью колонны НКТ,Наиболее близким к изобретению является пакерное устройство, включающее телескопически установленные друг относительно друга полые наружный ствол с радиальными каналами и уплотнительным элементом и внутренний ствол с уплотнением для перекрытия радиальных каналов наружного ствола, сообщающих гидравлически полость внутреннего ствола с пространствами над и под уплотнительными элементами и плашки с плашкодержателем,Недостатками указанного пакерного устройства являются сжатие уплотнительных элементов и фиксация плашек с эксплуатационной колонной при установке пакера осуществляются с упором на забой; пере5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 крытие радиальных каналов на внутреннем стволе производится механически с устья путем вращения и перемещения вверх внутреннего ствола с помощью колонны НКТ после сжатия уплотнительных манжет и фиксации плашек с эксплуатационной колонной; распакеровка производится после открытия радиальных каналов механически с устья вращением и перемещением вниз внутреннего ствола с помощью колонны НКТ.Поэтому в известном устройстве исключается возможность одновременной установки пакера с перекрытием радиальных каналов, а также возможность одновременной распакеровки с открытием радиальных каналов внутреннего ствола.Целью изобретения является создание Возможности проведения многократной опрессовки на различных участках эксплуатационной колонны с помощью канатной техники и повышение надежности работ,Это достигается тем, что в устройстве Ствол выполнен из двух телескопически соединенных частей - наружной и внутренней, осевое перемещение которых фиксировано стопорами, установленными в Окнах наружного ствола, а внутренний ствол и плашкодержатель выполнены с кольцевыми канавками для последовательного разме;цения в них стопоров при спуске и подъеме устройства в процессе пакеровки.На фиг, 1 показано пакерное устройство во время спуска в скважину, на фиг, 2 - то же, в рабочем положении; на фиг. 3 - то же, после его освобождения,Устройство содержит груз 1, присоединенный к головке 2, имеющей радиальные каналы "б" и кольцевой выступ "г" (головка Жестко связана с верхней частью внутреннего ствола 3), обратный клапан 4, перекрывающий нижний торец наружного ствола 5, выполненного с окнами под стопоры 6, которые при спуске и подъеме устройства в Процессе пакеровки последовательно размещаются в кольцевых канавках "д" и "е" внутреннего ствола 3 и плашкодержателе 7, в верхней части которого установлены плашки 8, взаимодействующие с конусом 9, а нижний конец плашкодержателя 7 жестко связан с цилиндром 10, имеющим калиброванный канал "а" на нижнем торце и боковыесимметрично-расположенные окна "ж", через которые на гнездах наружного ствола 5 установлены направляющие 11 диаметральные размеры которых большедиаметра подвижных элементов пакера цилиндр 10, плашкодержатель 7 с плашками 8), а также уплотнительные манжеты 12, установленные на упоре 13 с жестим соединением с наружным стволом 5, в верхней части упора 13 размещена самоуплотняющаяся манжета 14, взаимодействующая с подвижным конусным наконечником 15 и уплотнительные элементы 16, 17,Устройство работает следующим образом.Устройство спускается в скважину на канате, При спуске жидкость проходит через калиброванный канал "а" на нижнем торце цилиндра 10, обратный клапан 4 нэ нижнем торце наружного ствола 5 и радиальные каналы "б" головки 2.Калиброванный канал "а" служит для спуска пэкера с ограниченной скоростью и обеспечивает перемещения цилиндра 10,плашкодержателя 7 и плашек 8 по конусу 9 из-за перепада давления, действующего на эффективную площадь нижнего торца цилиндра 10 в момент резкого увеличения скорости спуска, что приведет к фиксации плашек между конусом 9 и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны и остановке движения устройства.В зависимости от вязкости, величины кольцевого зазора и скорости спуска, срабатывание пакерэ можно регулировать изменением диаметра калиброванного канала "а".При этом кольцевая канавка плашкодержателя "е" совмещается с окнами "д" под стопорами наружного ствола 5. В результате стопоры 6 радиально перемещаются в кольцевую канавку "е" плашкодержателя 7 и выходят из фиксации с кольцевой канавкой "д" внутреннего ствола давая возможность свободного перемещения вниз головки 2 с радиальными окнами "б" и кольцевым выступом "г" груза 1 и внутреннего ствола 3,жестко связанного с головкой 2, имеющейрадиальные каналы "б" и кольцевой выступна наружной поверхности. При перемещении вниз внутреннего ствола 3 прикрываются боковые сливные отверстия "с" наружного ствола 5 и они изолируются от центрального прохода устройства, а подвижный конусный наконечник 15, установленный на наружном стволе 5 под . усилием веса груза 1, передаваемый через головку 2, заходит в чашеобразный конец самоуплотняющейся манжеты 14 и расширяя ее до упора на внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны обеспечивает герметичное разобщение. При этом самоуплотняющаяся манжета 14 совместно с внутренним стволом 3 и обратным клапаном 4 образует поршень с эффективной площадью, равной внутренней площади эксплуатационной колонны.1795080 10 15 движным конусом 15, перемещаются вверх.При этом чашеобразный конец самоуплот 25 30 35 занным с плашкодер кателем цилиндром с калибровочным каналом на нижнем торце, 40 обратным клапаном, перекрывающим нижний торец наружного ствола, размещенной над уплотнительным элементом манжетой с конусным наконечником, установленным подвижно на наружном стволе с возможно стью взаимодействия с кольцевым выступом головки и стопорами, фиксирующими наружный и внутренний стволы при спуске и подъеме пакера и наружный ствол с плашкодержателем при пакеровке.50 2,Устройствопоп,1,отличающеес я тем, что наружный ствол выполнен с окнами под стопоры, а внутренний ствол и плашкодержатель - с кольцевыми канавками для.последовательного размещения в 55 них стопоров при спуске и подъеме устройства и в процессе пакеровки. Опрессовка эксплуатационной колонны производится сверху вниз путем нагнетания жидкости в скважину после уСтановки устьевого герметизирующего узла каната 18. При опрессовке между самоуплотняющейся манжетой 14 и уплотнительной манжетой 12 образуется камера "в", которая предотвращает затекание самоуплотняющейся манжеты. Для многократной поинтервальной опрессовки различных участков эксплуатационной колонны одним спуском,после каждой опрессовочной операции нужно снять давление из скважины и произвести распакеровку устройства путем натяга каната вверх,Во время натяга каната груз 1 и головка 2, имеющая жесткое соединение с внутренним стволом 3 и взаимодействующая с поняющейся манжеты 14, освобождаясь от подвижного конуса 15, возвращается в первоначальное положение, а внутренний ствол 3, имеющий уплотнительные элементы 16 и 17 одинакового наружного диаметра в уравновешенном состоянии перемещаются вверх, открывая сливные окна "с" наружного ствола,Дальнейший натяг каната приводит к совмещению кольцевой канавки "д" внутреннего ствола с окнами под стопоры 6 наружнога ствола 5, в результате чего стопоры радиально перемещаются в кольцевую каФормула изобретения 1. Пакерное устройство, включающее телескопически установленные друг относительно друга полые наружный ствол с радиальными каналами и уплотнительным элементом и внутренний ствол с уплотнением для перекрытия радиальных каналов наружного ствола, сообщающих гидравлически полость внутреннего ствола с пространствами над и под уплотнительным элементом, и плашки с плашкодержателем, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью обеспечения надежной пакеровки при многократной поинтервальной опрессовке эксплуатационной колонны с помощью канатной техники, он снабжен жестко связанной с верхней частью внутреннего ствола полой головкой с радиальными каналами и кольцевым выступом на наружной поверхности, жестко свянавку "д" внутреннего ствола, давая возможность перемещения вниз плашкодержателя 7 с плашками 8 и цилиндра 10,При этом происходит освобождение плашки 8 от фиксации и уплотнительных манжет 12 и 14 от контакта с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны за счет передвижения наружного ствола 5, который своим буртом тянет конус 9 из-под плашки 8. В результате устройство приходит в первоначальное положение.Таким образом в процессе пакеровки, спуска и подъема стопоры 6, размещенные в радиальных окнах наружного ствола 5, последовательно размещаются в кольцевых каналах "д" внутреннего ствола "в" и плашкодержателе.Устройство готово для проведения повторной опрессовки.Вышеуказанные операции можно повторять многократно,Применение изобретения позволяет уменьшить количество дополнительных спуско-подъемных операций, точно определить местонахождение дефекта в эксплуатационной колонне, проводить спуско-подъемные работы с помощью канатной техники, обеспечить герметичное разобщение эксплуатационной колонны при опрессовке за счет взаимодействия самоуплотняющихся манжет и уплотнительных манжет,1795000 Реда кт Составитель И,Кепке Техред М.Моргентал р С,Шекмар К аказ 412 ВНИИ ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 оизводственно-изд/ Ф У 13 Тираж Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, РауПодписноеениям и открытиям при ГКНТ ССкая наб 4/5