Механический пакер

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 16676 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАН Т ПАТЕНТ(71) Мадьяр СенхидрогениФейлесте Интезет и Кеолайкут(56) Патент США М 4078606,кл. Е 21 В 33/13, опублик. 19 и разрезным стопорным элем новлена скользящая втулка с кольцевым выступом, перемещ лом пакера в двух направлени ний кольцевой выступ скользя размещен с возможностью уп нижней части корпуса и нижни выступ ствола в исходном полож пакера выполнен с дополнитель вым выступом для взаимодейс ренним кольцевым выступом втулки при перемещении ствол положение. Скользящая втулка конусную поверхность разрезн ного элемента и выводит его из с зубчатой поверхностью нижне пуса, в результате чего он подго к перемещению вверх. При даль тягивании ствола и перемещен щей втулки вверх его кольце упирается в торец нижней час после чего он начинает пер вверх, 1 з,п. ф-лы, 4 ил. ари Кутатоато Валлалат штван БенСКИИ ПАКЕР е относится к . Цель - повы акера при мно тии с места н веса колонны этого между н стью нижней ч нефтедобывашение надежократной его езависимо от эксплуатациаружной зубасти корпуса ча(с 3 ки в скважиине, раэсвободном состоянии разрез.кер (см. фиг.1) содеролонной эксплуатациана) полый составной й балки с верхним и ными соединениями ительной прокладкой упами 5, 6 и 7 на его и. На стволе 1 конценпус 8 с упорной втулужным выступом 10 и осится к нефтедобывасти, а именно к паке- типа многопрокатного ения ствола обсажен- эксплуатации.я - повышение надежпри многократной его места независимо от колонны эксплуатацижении после установ рез; на фиг.4 - пакер в после снятия с места,Механический па жит соединяемый с к онных труб (не показ ствол 1 в виде трубно нижним быстроразьем 2 и 3, наружной уплотн 4 и кольцевыми выст наружной поверхност трично установлен кор кой 9, ребристым нар Изобретение отн ющей промышленно рам механического действия для разобщ ной скважины при ее Цель иэобретени ности работы пакера установке и снятии с передаваемого веса онных труб,На фиг.1 показан ложении, общий вид,1 на фиг.1; на фиг.З -пакер в исходном пораэреэ; на фиг.2 - узел пакер в рабочем поло(54) МЕХАНИЧЕ (57) Изобретени ющей пром-сти ности работы и установке и сня передаваемого онных труб, Длятой поверхно ИЗОБР(5)5 Е 21 В 33/1 ентом уста- внутренним аемая ствоях, Внутренщей втулки ора в торец й кольцевой ении. Ствол ным кольцетвия с внут- скользящей а в нижнее заходит под ого стопор- зацепленияй части корта вливается нейшем выии скользявой выступ ти корпуса, емещатьсянижней частью 11 с зубчатой наружной поверхностью, на которой установлена скользящая втулка 12 с внутренним кольцевым выступом 13, размещенным между торцом 14 нижней частью 11 корпуса 8 и выступом 7 ствола 1 с возможностью взаимодействия с выступом 6 при перемещении ствола 1 вниз относительно корпуса 8 при установке пакера. Под упорной втулкой 9 на корпусе 8 установлен уплотнительный элемент 15 иэ нескольких секций, поддерживаемый снизу распорной втулкой 16, опирающейся на ребристый выступ 10 корпуса 8, а также узлы эаякоривания и фиксации пакера в рабочем положении, центратора и фиксации пакера в исходном положении при спуске и подъеме его из скважины.Узел эаякоривания пакера включает направляющую втулку 17 с расточкой с размещенными е ней шлипсами 18 двухстороннего действия, верхней и нижней клиновыми отклоняющими втулками 19 и 20, соединенными с направляющей втулкой 17 с помощью ограничительных штифтов 21 и 22. При этом верхняя клиновая отклоняющая втулка 19 соединена на резьбе с распорной втулкой 16, а в кольцевой канавке 23 на верхней клиновой отклоняющей втулке 19 установлено пружинное распорное кольцо 24, на коническую поверхность 25 которого расточкой опирается направляющая втулка 17 (см. фиг,2), Нижняя клиновая отклоняющая втулка 20 соединена на резьбе с втулкой 26 узла центратора пакера, в которой установлены подпружиненные фрикционные центрирующие колодки 27, опираю.циеся на кольцо 28. Между нижней клиновой отклоняющей втулкой 20 и втулкой 26 узла центратора на скользящей втулке 12 установлен разрезной стопорный элемент 29, выполненный в виде составной гайки с внутренней упорной резьбой, коническими и вертикальными опорными поверхностями для взаимодействия с зубчатой наружной поверхностью нижней части 11 корпуса 8 и наружной поверхностью скользящей втулки 12 при приведении пакера в действие и снятии его с места. Между кольцом 28 и соединенной с ним накидной гайкой 30 установлена разъемная гайка 31 с осевыми прорезями для фиксации пакера в исходном положении, Снабженная внутренней упорной резьбой под резьбу нижнего быстроразъемного соединения 3 ствола 1 пакера.Верхнее быстроразъемное соединение 2 ствола 1 выполнено в виде разрезного кольца с упорной резьбой и продольными5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 шлицами, которое при приведении пакера в действие входит в зацепление с резьбой 32 упорной втулки 9, соединенной на резьбе с корпусом 8. Уплотнительная прокладка 4 состоит иэ многих элементов и обеспечивает герметизацию кольцевого зазора 33 между стволом 1 и корпусом 8 или циркуляцию жидкости по нему при определенном подъеме ствола 1 после установки пакера в стволе скважин, Шлипсы 18 узла заякоривания пакера установлены в гнездах 34 направляющей втулки 17, нижние концы которых вставлены в Т-образные конические гнезда в нижней клиновой отклоняющей втулке 20, а ограничительные штифты 21 и 22, закрепленные на верхней и нижней клиновых отклоняющих втулках 19 и 20 установлены в продольных прорезях 35 и 36 направляющей втулки 17,Принцип работы пакера в процессе егоустановки в скважине поясняется сначала фиг.1, а окончание этого процесса после приведения пакера в действие - по фиг.З.Пакер спускается в скважину на колонне эксплуатационных труб на необходимую глубину. Во время спуска пакера центрирующие колодки 27 скользят по внутренней стенке обсадной колонны 37 (фиг,З и 4), вследствие чего разъемная гайка 31 остается в эастопоренном от поворота положении до глубины установки пакера. Сдвиг нижней клиновой отклоняющей втулки 20 вниз также предотвращается колодками 27, После этого колонну эксплуатационных труб, а вместе с ней и ствол 1 пакера вращают вправо, Вследствие этого нижнее быстроразъемное соединение 3 ствола 1 выеинчивается вниз из разъемной гайки 31. После этого колонна эксплуатационных труб и ствол 1 пакера опускаются,При этом выступ 6 ствола 1 опираетсяна кольцевой выступ 13 скользящей втулки 12 и перемещает ее вниз, вследствие чего стопорный элемент 29 входит в зацепление с зубчатой наружной поверхностью нижней части 11 корпуса 8, а верхний выступ 5 ствола 1 становится на верхний торец упорной втулки 9, как показано на фиг.З. Верхнее быстроразъемное соединение 2 ствола 1 входит в зацепление с резьбой 32 упорной втулки 9, а уплотнительная прокладка 4 входит в кольцевой зазор ЗЗ между стволом 1 и корпусом 8 пакера, При последующем опускании колонны эксплуатационных труб определенная часть их веса воспринимается втулкой 9Под действием осевой нагрузки упорная втулка 9. распорная втулка 16, верхняя клиновая отклоняющая втулка 19 и подпира 1667637емая пружинным кольцом 24 направляющая втулка 17 смещаются вниз, причем под действием клиновых отклоняющих втулок 19 и 20 шлипсы 18, скользя в конических гнездах нижней клиновой отклоня ющей втулки 20, выдвигаются до контакта с внутренней поверхностью обсадной колонны 37, При этом пружинное кольцо 24 сжимается при определенном усилии в радиальном направлении, в результате чего 10 коническая поверхность верхней клиновой отклоняющей втулки 19 заходит под верхний конец шлипсов 18. Тем самым создается двойная коническая опора шлипсов 18, вследствие чего уплотнительный 15 элемент 15 получает устойчивую опору снизу. При дальнейшем повышении нагрузки секции уплотнительного элемента 15 сжимаются и расширяются в радиальном направлении и прижимаются во внут ренней поверхности обсадной колонны 37. Таким образом, между корпусом 8 пакера и обсадной колонной 37 создается герметичное уплотнение. Шлипсы 18 двухстороннего действия под воздейст вием возрастающего сжимающего усилия обеспечивают их жесткое стопорящее положение, Одновременно с этим наружная зубчатая говерхйость нижней части 11 корпуса 8 скользит 30 под стопорным элементом 29 вниз и при отсутствии необходимого г осадочного усилия сжатое положение уплотнительного элемента 15 пакера обеспечивается зубчатой наружной поверхностью нижней части 11 корпуса 8 и стопорным элементом 29, Это положение показано на фиг,З,Приведенная конструкция пакера и принцип работы обеспечивают надежную его фиксацию и герметичность при действии механических и гидравлических нагрузок, направленных как вниз, так и вверх. а также проведение при этом различных технологических операций в скважине. 45В процессе посадки пакера верхнее быстроразьемное резьбовое соединение 2 приходит в зацепление с резьбой 32 упорной втулки 9 и ствол 1 закрепляется относительно корпуса 8. Если при этом колонна эксплуатационных труб и ствол 1 в незначительно растянутом положении поворачиваются вправо, то быстроразьемное соединение 2 вывинчивается из резьбы 32 упорной втулки 9, После этого при подъеме 55 колонны эксплуатационных труб на определенную высоту прокладка 4 ствола 1 выходит из осевого канала корпуса 8, вследствие чего между разделенными уплотнительным элементом 15 надпакерной и подпакерной полостями скважины создаетСя гидравлическая связь через кольцевой зазор 33 пакера, но корпус 8 и связанные с ним элементы остаются в зафиксированном и герметичном положении относительно обсадной колонны 37.После проведения соответствующей технологической операции (например, очистки забоя промывкой жидкостью) колонну эксплуатационных труб опускают и быстроразьемное резьбовое соединение 2 ствола 1 снова входит в зацепление с резьбой 32 упорной втулкой 9 и прокладка 4 снова обеспечивает герметичное и полное закрытие левого канала корпуса 8 пакера,Операция снятия пакера с места и подъема его из скважины поясняется фиг.З и 4.После обеспечения равновесного состояния скважин над и под пакером колонну эксплуатационных труб и связанный с ней ствол 1 в растянутом состоянии поворачивают вправо, В результате быстроразьемное резьбовое соединение 2 вывинчивается из резьбы 32 упорной втулки 9, После этого ствол 1 пакера поднимают, При этом кольцевой выступ 7 ствола 1 упирается в нижний торец скользящей втулки 12 и перемещает ее вверх. Скользящая втулка 12 заходит под конусную поверхность разрезного стопор- ного элемента 29 и выводит его из зацепления с зубчатой поверхностью нижней части 11 корпуса 8, в результате чего он подготавливается к перемещению вверх. При дальнейшем вытягивании ствола 1 и перемещении скользящей втулки 12 вверх ее кольцевой выступ 13 упирается в торец 14 нижней части 11 корпуса 8, после чего он начинает перемещаться вверх, в результате сжимающая нагрузка на уплотнительный элемент 15 снимается и его секции разжимаются и возвращаются в исходное положение, Одновременно ребристый выступ 10 корпуса 8 пакера упирается в распорную втулку 16.При сохранении или увеличении растягивающего усилия верхняя клиновая отклоняющая втулка 19 под воздействием ребристого выступа 10 на связанную с ней распорную втулку 16 выходит из-под шлипсов 18, вследствие чего устраняется их верхняя опора, После этого направляющая втулка 17 с помощью штифта 21 подтягивается вверх и выводит шлипсы 18 из зацепления со стенками обсадной колонны 37, которые затем отходят в гнезда нижней расклинивающей втулки 20 в свое исходное положение. В конце процесса снятия пакера направляющая втулка 17 упирается своими прорезями 36 в закрепленные на нижней клиновой отклоняющей втулке 20ограничительные штифты 22. а нижнее быстроразьемное резьбовое соединение 3 ствола 1 входит в зацепление с разъемной гайкой 31. При этом в исходном положении пакера прокладка 4 ствола 1 находится над упорной втулкой 9, а корпус 8 находится в зафиксированном положении относительно ствола 1.Таким образом, каждый элемент пакера при снятии его с места возвращается в исходное положение, вследствие чего колонну эксплуатационных труб с пакером можно поднять или опустить для установки пакера на другом месте. повторив при этом операцию по приведению его в действие. Формула изобретения 1. Механический пакер, содержащий полый составной ствол в виде трубной балки с установленными на нем верхним и нижним быстроразъемными соединениями, наружной уплотнительной прокладкой и верхним и нижним кольцевыми выступами на его концах, установленный концентрично на стволе корпус с упорной втулкой на его наружной поверхности, наружным выступом и нижней частью с зубчатой наружной поверхностью, размещенные подвижно на корпусе под упорной втулкой секционный уплотнительный элемент, распорную втулку, узел заякоривания, включающий направляющую втулку с размещенными в ней шлипсами двустороннего действия, взаимодействующими с верхней и нижней клиноРвыми отклоняющими втулками, связанными с направляющей втулкой посредством ограничительных штифтов, узел центратора пакера, включающий втулку с окнами и установленныМи в ней подпружиненными центрирующими фрикционными колодка ми, размещенный между нижней клиновойотклоняющей втулкой и втулкой центратора разрезной стопорный элемент, выполненный в виде составной гайки с внутренней упорной резьбой под зубчатую наружную 10 поверхность нижней части корпуса, и узелцентратора пакера в транспортном положении, отлича ющийс я тем, что,с целью повышения надежности в работе пакера при многократной его установке и снятии с 15 места независимо от передаваемого весаколонны эксплуатационных труб, он снабжен перемещаемой стволом в двух направлениях скользящей втулкой с внутренним кольцевым выступом, установленной между 2 О наружной зубчатой поверхностью нижнейчасти корпуса и разрезным стопорным элементом, причем внутренний кольцевой выступ скользящей втулки размещен с возможностью упора в торец нижней части 25 корпуса и в нижней кольцевой выступ ствола в исходном положении, а ствол пакера выполнен с дополнительным упорным кольцевым выступом для взаимодействия с внутренним кольцевым выступом скользящей 30 втулки при перемещении ствола в нижнееположение.2, Пакер поп.1.отличающийсятем,что он снабжен пружинным распорным кольцом, размещенным между направляющей втулкой и верхней клиновой отклоняющей втулкой.1661631 иР 4 фцГ 3Составитель И.Левкоеваенко Техред М,Моргентал Корректор Т.Колр едактор М,Недо аказ 2536 Тираж 365 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035 Москва, Ж, Раушская наб., 4/5