Гидравлический пакер

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) ( и 4 Е 21 В 33/ ИДЕТЕЛЬСТВ Н АВТОРСКОМ 3-03 ости Фис ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР,Авторское сР 190840, кл.Крепление свып.ХХТ 1, М.,Бюл. Р 14кий государственный ательский и проектфтяной промышленн ов и С,А. Куликов 0888)свидетельство СССР 21 В 33/126, 1950, идетельство СССР 21 В 33/12, 1965. важни. Труды ВНИИБТ 1968, с, 99-105,(54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПАКЕР(57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, аименно к устр-вам для изоляции пластов и интервалов в скважине, Цельизобретения - обеспечение возможности. установки и снятия пакера засчет использования избыточного давления от разности плотностей рабочейи скважинной жидкостей, Пакер содержит полый корпус (К) 1, соединенный с колонной насосно-компрессорных труб 2, установленные на К 1кожух 3 с окнами для сообщения его1472637 полости с полостью скважины и полыйэластичный уплотнительный элемецтУЭ) 4.Над последним или под ним в кожухе 3 размещена емкость 5 для рабочей жидкости.Она выполнена из гибкого нерастягивающегося материала. Полость емкости 5, полость УЭ 4 и соединяющая этиполости трубка 6 заполнены рабочейжидкостью с плотностью, большейчем плотность скважинной жидкости,при установке емкости 5 над УЭ 4и меньшей - при установке емкостипод ним. Установлена емкость 5 отУЭ 4 на расстоянии, обеспечивающемсоздание избыточного давления длярасширения УЭ 4 при сообщении.егополости с полостью емкости 5. Трубка Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для изоляции пластов и интервалов в скважинеЦель изобретения - обеспечение осуществления установки и снятия пакера за счет использования избыточного давления от разности плотностей рабочей и скважинной жидкостей, обеспечение многократности его установки 10 без извлечения ца поверхность, а также осуществление пакеровки внутренней полости колонны труб.На фиг. 1 представлен пакер с неподвижной емкостью для рабочей жид-. кости в исходном положении; на фиг. 2 - то же, в рабочем положении; на фиг. 3 - пакер с подвижной емкостью для рабочей жидкости, в исходном положении; на фиг. 4 - то же, в момент перевода в рабочее положение; на фиг, 5 - то же, пакер в рабочем положении, ца фиг, 6 - вариант пакера для работы в насосно-компрессорных трубах, в исходном положении;25 на фиг. 7 - узел Т ца фиг, 6; на фиг,8 - то же, рабочее положение; на фиг. 9 - то же, в начале подъема пакера из скважины.Пакер с неподвижной емкостью для рабочей жидкости содержит,(фиг. 1) полый корпус 1, соединенный с колон 6 выполнена.из гибкого нерастягцвающегося материала. Емкость 5 м,б,выполнена подвижной. Заполняют полость Ь УЭ 4, полость а емкости 5и трубку 6, На тросе спускают отрезок трубы диаметромменьшим диаметра насосцо-компрессорцых труб 2, который воздействует на рычаг 7 разобщающего элемента 8 и открываетего. Рабочая жидкость из полости ачерез трубку 6 поступает в полость Ъ.При этом УЭ 4 расширяется и перекрывает затрубное пространство, Оноразделяется на надпакерцую и подпакерную полости. Перед подъемом пакера на поверхность открывают разобщающий элемент 8, 1 з.п.ф-лы, 9 ил. ной насосно-компрессорных труб 2, установленные на корпусе 1 кожух 3 с полостью б и окнами ж, сообщающийся с полостью скважины г и эластичный уплотнительный элемент 4 " полостью в, размещенную над ним в кожухе 3 емкость 5 с полостью а для рабочей жидкости, выполненную из гибкого нерастягивающегося материала жесткую трубку 6, соединяющую полость о емкости 5 с полостью Б уплотнительного элемента 4, которые сообщаются одна с другой и с полостью скважины через управляемые с поверхности разобщающие элементы 7 и 8. Полости а и Ь емкости 5 и уплотцительного элемента 4 и трубка 6 заполнены рабочей жидкостью с плотностью, большей чем плотность скважин. ной жидкости, При этом емкость 5 для рабочей жидкости установлена от уплотнительного элемента 4 ца расстояции, обеспечивающем создание избыточного давления для расширения уплотцительного элемента 4 при сообщении его полости 6 с полостью с емкости 5.Пакер гидравлический с неподвижной емкостью для рабочей жидкости работает следующим образом.Предварительно на поверхности полость 5 уплотнцтельцого элементазаполняют рабочей жидкостью плотностью, большей чем плотность скважинкой среды (при этом уплотнитепьный элемент 4 не должен изменять сво" еМ формы), и закрывают разобщающий элемент 7. Так же этой же жидкостью заполняют трубку 6 и полость д емкости 5, причем объем жидкости должен быть достаточным для заполнения полости а и о и трубки 6 в рабочем состоянии, а уровень ее в емкости 5 должен находиться выше верхнего конца жесткой трубки 6 и затем спускают пакер в скважину (фиг. 1). 15При достижении пакером необходимой отметки через насосно-компрессорные трубы 2 в корпусе 1 на тросе спускают, например, отрезок трубы (на фиг. 2 условно не показан) на ружньтм диаметром несколько меньшим внутреннего диаметра насосно-компрессорных труб 2 (и корпуса 1), который своим нижним торцом, воздействуя на рычаг разобщающего элемента 7, от крывает его и рабочая жидкость из полости а через трубку 6 поступает в полость тт. При этом уплотнительный элемент 4 расширяется и перекрывает затрубное пространство (фиг, 2). Для 30 создания надежного уплотнения необходимо избыточное давление 0,3-0,5 Мпа, Исходя из этого, расчитывают высоту установки емкости 5 над уплотнительным элементом 4.После разобщения затрубного пространства уплотнительным элементом 4, оно разделяется на две полости: надпакерную у и подпакерную е (фиг, 2)При давлении в полости е, большем 40 по сравнению с давлением в полости у, полостьзащитного кожуха 3 сообща; ется через окна Ж с полостью насос- но-компрессорных труб. В противном случае окна должны быть предусмотрены в стенке защитного кожуха 3.Перед подъемом пакера на поверхность в насосно-компрессорные трубы 2 на тросе опускают отрезок трубы с наружным диаметром, достаточным для прохождения последнего ниже разобщающего элемента 7. При дальнейшем спуске отрезка трубы торец последнего взаимодействует с рычагом разобщающего элемента 8, открывая его. При этом рабочая жидкость из полостей а и Б поступает в скважину, а уплотнительный элемент 4 принимает первоначальную форму. Пакер гидравлттчест цй с подвижной емкостью для рабочей жтдттости включает (фиг. 3) аналогцчцые элементы пакера с подвижной емкостью с поз.1 до поз,6 включительно и полости с поз. о до поз. 2 тттацочцтеттт.тто.Жесткая трубка 6 тз пределах защитного кожуха 3 вьптолнеца т виде трубки 9 из гибкого церцо пят ттвающегося материала. На наружной поверхности трубки 9 закреплецы грузы (ца фш . 3 не показаны). Емкость 5 прикреплена к обечайке 10 и помещена ца наружной поверхности корпуса 1 в пределах защитного кожухаТрубка 9, размещенная в кожухе 3, вьптолнеца из гибкого ттерастягивающегося материала спиралевидной или зигзагообразной формы, закреплена к емкости 5, размещенной в кожухе 3 с возможностью осетзого перемещения относительно корпуса 1 т взаимодействия с захватным устройством, устанавливаемым в колонне труб 2 ца кабель-тросе. При этом на наружной поверхности участка 9 трубки б закреплены грузы (це показаны). Емкость 5 прикреплена к обечайке 10. К обечайке 10 на внутренцей стороце прикреплены (не менее двух) штыри 11, входящие в продольные прорези И, К торцам штырей прикреплено кольцо 12 с целью возможности управления емкостью 5 с поверхности. Для перемещения емкости 5 на кабель-тросе спускается захватное устройство (фиг, 4), включающее корпус 13, соединенный через кабель-трос 14 с поверхностью, соединенную с кабель-тросом 14 электромагнитную катушку 15, привод с сердечником 16, конус 17, два захватных элемента 18 и пружину 19, стягивающую захватный элемент 18 к оси корпуса 13.Пакер гидравлический с подвижной емкостью для рабочей жидкости работает следующим образом.Предварительно на поверхности полости а и ь и трубки 6 и 9 заполняют рабочей жидкостью, а емкость 5 перемещают в нижнюю часть защитного кожуха 3 (фиг. 3), при этом уплотнцтельный элемент 4 не должен увеличиваться в диаметре.При достижении пакером необходимой отметки через цасосцо-компрессорные трубы 2 в корпус 1 ниже кольца 12 на кабель-трос 14 (фиг. 4)1472637 Зб 40 дб 50 спускают захватное устройство и подают по кабель-тросу 14 электрический гок на электромагнитную катушку 15, Сердечник 16 втягивается иподнимает конус 17, который раздвигает захватные элементы 18 до соприкосновения со стенкой корпуса 1. Затем начинают подъем захватного уст"ройства, при этом поднимается черезкольцо 12 связанная с ним черезштыри 11 обечайка 10 с емкостью 5.Прц достижении верхней части защитного кожуха 3 (Фцг. 5) электрическийток включают, сердечник 16 с конусом17 опускается вниз, пружины 19 втягивают захватные элементы 18 вовнутрь корпуса 13 и затем захватноеустройство поцнцмают ца поверхность,Пакер с подвижной емкостью длярабочей жидкости цо сравнению с па-.кером с неподвижной емкостью даетвозможность менять место установкипакера без его извлечения ца поверхность, кроме того, подъем устройстваца поверхность проводится без освобождения полостей пакера от рабочейжидкости,Пакер гидравлический безкорпусной включает (Фиг, 6) уплотцительцыйэлемент 20 5 с полостью л , выполнеццый из эластичного материала, иустановленную под ицм емкость 21с полостью м, выполненную цз гибкого церастягивающегося матерцала. Полостии М сообщены трубкой 22, выполненной из гибкого нерастягивающегося материала. 3 верхней части уплотцительцып элемент 20 соединен сперекрывающим элементом 23 (фцг. 7),который выполнен с каналом К и разобщающим элементом 24, сообщающимполость Л с трубным пространством.Рычаг разобщающего элемента 24 тягой 25 соединен со стаканом 26, помещенным ца цилиндре 27 с возможностью осевого перемещенияСнятиюстакана 26 с цилиндра 27 препятствуют соответственно выступы 28 и 29.Цилиндр 27 закреплен на стойке 30,последняя закреплена ца перекрывающем элементе 23. К стакану 26 присоединен элемент 31 захватного устройства 32. К перекрывающему элементу 23 присоедицецы рычаги 33 тормоз"ного устройства с роликами 34 и пружины 19.Нижняя часть уплотнцтельного элемента 20 снабжена разобщающимэле 6ментом 24 с разъемным элементом 35,соединенным с грузом 36 тросом 37.Груз 36 спускается на тросе 38,К нижней части емкости 21 присоединен груз 39.Пакер гидравлический безкорпусной работает следующщ образом.Предварительно полости и и я и трубку 22 заполняют рабочей жидкостью плотностью, меньшей чем плотность скважццной среды (жидкости),при этом уплотнительный элемент 20должен быть диаметром несколько меньшим внутреннего диаметра насоснокомпрессорных труб 2. После этого пакер спускают в скважину (Фиг.б).Под воздействием груза 36 (вес груза преодолевает сопротивление гормозного устройства) пакер спускает в скважину на заданную отметку, после чего начинают подъем груза 36(при этом пакер в скважине удерживается тормозным устройством), трос 37 Оповорачивает йа 90 рычаг разобщающего элемента 34 и полости 6 и М сообщаются, а рабочая жидкость из полости М под воздействием давления жидкости в скважине перетекает в полость л, расширяя уплотнитегьныйэлемент 20 до полного перекрытиятрубного пространства. Трос 28 черезгруз 36 выдергивает трос 37 из разьемного элемента 35 и поднимается на поверхность (Фиг8)Для подъема пакера на поверхность на тросе спускают захватное устройство 32 (Фиг. 9), которое взаимодействует с элементом 31, и начинают подъем пакера. При этом стакан 26 поднимается вдоль цилиндра 27 до соприкосновения с выступами 28 и 29. При этом тяга 25 поворачивает рычаго разобщающего элемента 24 на 90 и сообщает полости М и Л с трубным пространством. Рабочая жидкость из полостей М и Ь поступает в трубное пространство, а уплотнительный элемент 20 принимает первоначальную Форму.Устройство пакера гидравлического безкорпусного по сравнению с пакером с неподвижной и пакером с подвижной емкостью для рабочей жидкости обеспечивает возможность проводить пакеровку трубного пространства спускомпакера через колонну труб меньшегодиаметра, например колонну насоснокомпрессорцых труб, 1472637формула изобретения 1. Гидравлический пакер, содержащий соединенный с колонной труб полый корпус, установленные на корпусе кожух с окнами для сообщения его полости с полостью скважины, полый эластичный уплотнительный элемент и размещенную над или под ним в ко жухе емкость для рабочей жидкости, выполненную из гибкого материала, полости которых соединены трубкой и заполнены, рабочей жидкостью с плотностью, отличающейся от плотности 15 скважинной жидкости, и сообщаются друг с другом и с полостью скважины через управляемые с поверхности разобщающие элементы, а т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 20 с целью обеспечения возможности установки и снятия пакера за счет ис. пользования избыточного давления от разности плотностей рабочей и скважинной жидкостей, емкость для рабо . чей жидкости выполнена из гибкого нерастягивающегося материала, а ее полость, полость уплотнительного элемента и трубка заполнены рабочейжидкостью с плотностью, большей чем плотность скнажинной жидкости при установке емкости над уплотнительным элементом, и меньшей прп установке емкости под Ним, при этом емкость для рабочей жидкости ,.становлена от уплотнительного элемента на расстоянии, обеспечивающем создание избыточного давления для расширепнд уплотнительного элемента при сообщении его полости с полостью емкости для рабочей жидкости.2. Пакер по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения многократности его установки без извлечения на поверхность, трубка для соединения полости уплотнительного элемента с полостью емкости для рабочей жидкости выполнена из гибкого нерастягивающегося материала, спиралевидной или зигзагообразной формы в исходном положении, а емкость для рабочей жидкости размещена в кожухе с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и взаимодействия с захватным устройством, которое установлено внутри колонны труб.1472637 Редактор А. Доли Фиг, 9 Зайцева орректор ГКНТ ССС пр ул, Гагарина, 101 Производственно-издательскп комбинат "Патент", г. Ужгород Составитель Л. 4 а Техред М.Ходанич Заказ 1 б 84/34 Тираж 514 ЛБНИИПИ Государственного комитета по изобретениям113035, Иосква, Ж, Раушская на дписное открыти д. 4/