Пакер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 19) 11 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕВТОРСКОМУ СВИ ОБРЕТЕНИЕЛЬСТВУ 415899/23-05.04,883.0.90, Бю.(57) Изобретение относпром-сти и предназначевскрытых продуктивныхжинах. Цель - повышениработы пакера, абеспечти восприятия им двусзок и удобства в эксплэтого в верхнем цилиндопорный узел в виде цаными выступами на концром 1 и сердечником 4пенчатая втулка 14, вы тс ои но дл учно-ис слодных гаэ Всесоюзныи на институт прир В,А.Доценко 622,2454 (08 Авторское сви 825, кл. Е 21 торское свиде 746, кл. Е 21 тент СССР8 21 В 33/12,ова СССР 977.СР978. ЮО18В г г 7 Ф)5 Е 21 В 33/1 объектов в сква. е надежностиение возможносторонн,)х нагрууатации. Для ре 1 установленнги 3 с конусе, Между цилиндразмещена ступолненная со1601341 пан для сообщения камеры с пространством за цилиндрами. Осевое перемеще 5ние цилиндра 1 и связанных с ним деталей становится возможным благодарятому, что втулка 14, находясь в зафиксированном крайнем положении, не препятствует прижатию выступов цанги 13к сердечнику 4 при действии осевойнагрузки, создаваемой выступом цилиндр а 1, Этому спо собст ву ет и то, чтонаружный резьбовой выступ втулки 14,упираясь во внутренний резьбовой выступ втулки 13, удерживает последнийна месте при перетоке жидкости излифтовой колонны в кольцевую полость,1 з.п,ф-лы, 13 ил,Изобретение относится к горной промппленности, в частности к устрой-:25ртвам дпя изоляции вскрытых продуктовых объектов в скважинах, и может15 ыть использовано, например, при одновреМенной раздельйой эксплуатациинескольких пластов по однорядному лифГу фЦель изобретения - повышение надежности работы пакера, обеспечение воз 1иожности восприятия им двустороннихнагрузок и удобство в эксплуатации.35На фиг. 1 изображен пакер, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг,1;на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг, 1; нафиг. 5 - узел 1 на фиг. 1; на фиг. 6 -4 разрез Г-Г на фиг. 5; на фиг. 7 - раз. рез Д-Д на фиг. 51 на фиг, 8 - узел 11 на фиг. 5; на фиг. 9 " разрез Е-Е на фиг, 81 на фиг, 10 - узел 111 на фиг. 13 на фиг. 11 - разрез Ж-Ж на 4фиг. 10; на фиг. 12 - вид 3 на фиг,10,на фиг. 13 - разрез И-И на фиг. 10.Пакер содержит полый корпус в виде связанных между собой верхнего 1, среднего 2,и нижнего 3 цилиндров, Между ними установлены на секционном сердечнике 4, жестко связанном со стаканом 5, шлипсы 6 со стопорным кольцом 7уппотнительные манжеты 8 и 9 подпружиненные стопорные элеменВ55 ты 10 с пружинами 11 и поршень 12,Пакер также имеет установленный в верхнем цилиндре 1 опорный узел в виде цанги 13 (разрезная втулка) с ереэным элементом для фиксации в исХодном положении. Втулка 14 имеет радиальный канал, перекрытый обратным клапаном, С сердечником 4 шарнирно .связаны плашки 18, расположенные между ним и средним цилиндром, ПоследДйй имеет кольцевой выступ на внутренней поверхности для взаимодействия С плашками 18. Сердечник 4 выполнен С радиальным отверстием. Пакер имеет Стакан 5, выполненный. с коническим выступом для взаимодействия с конусйыми выступами опорного узла. Сердечйик 4 й втулка 14 образуют кольцевую камеру. Она сообщается посредством радиального отверстия в сердечникес полостью корпуса, Цилиндр 1 имеет размещенный между ним и стаканом клаконусными выступами на конце, размещенную между цилиндром 1 и сердечником 4 ступенчатую втулку 14, выполненную со срезным элементом (штифтом) 15 для фиксации ее в исходном положении, Втулка 14 выполнена с радиальным каналом 16, перекрытым обратным клапаном 17. С сердечником 4 шарнирно связаны плашки 18, которые расположены между сердечником 4 и средним цилиндром 2, имеющим кольцевой выступ на внутренней. поверхности для взаимодействия с плашками 18, Сердечник 4 выполнен .с радиальным отверстием 19, а стакан 5 - с коническим выступом для взаимодействия с конусными высту.пами опорного узла, Сердечник 4 и втулка 14 образуют кольцевую камеру 20, которая сообщается посредством отверстия 19 в сердечнике 4 с полостью корпуса. Верхний цилиндр 1 имеет размещенный между ним и стаканом 5 клапан 21 для сообщения камеры 20 с пространством за цилиндрами, Наружная поверхность стакана 5 и внутренняя поверхность цилиндра 1 выполнены в виде многогранников с возмог- костью образования между ними каналов.Пакер работает следующим образом., При установке пакера в скважине услов 1 ный проход в лифтовой колонне (н,кт.) /ниже пакера должен быть закрыт, Перекрытие условного прохода достигается двумя способами: бросанием. шарика соответствующе го р аз мера в лифтовую колонну;из скважины,Ларик или пробка устанавливаютсяна срезном седле, размещенном нижепакера. Затем в лифтовойколонне спомощью агрегата повышается давлениедо расчетной величины (8-10 МПа),при которой штифты седла срезаются,В з аимодей ствие элементов пакер апри этом следующее, При цовышениидавления в н.к.тэлементы замкнутойчасти па кер а не подвижны. Неподвижность элементов якоря обеспечиваетсятем, что цилиндр 1, упираясь своимвнутренним кольцевым выступом 22,опорного элемента (цанги) 13, заклиненного между конусом 23 втулки 14и наклонным торцом 24 стакана 5, удерживает кольцо 7 от осевого перемещения, создавая, таким образом, условиядля выдвижения шлипсов 6 при осевойнагрузке на опорное кольцо 25. Перемещение опорного кольца 25 зависит отположения цилиндра 2, который, упираясь своим внутренним кольцевым выступом 26 в плашки 18, находится вкрайнем нижнем положении до тех цор,пока давление в лифтовой колонне цпревысит расчетную величину (1,2 МПа),Такая фиксация первоначального положения цилиндр а 2 позволя ет с помощьювтулки 2 7 удержи в ать манжеты 8 и 9,а также нижнее опорное кольцо-втулку28 и цилинцр 3 в крайнем нижнем положении,При давлении в н,к.т., превьппаю.щем расчетное значение (1,2 МПа),происходит срез штифта 29, поршень 12,перемещаясь в крайнее верхнее положе -ние, сжимает манжету 30. Плашки 18,освободившись от опорной коническойповерхности поршня 12, под действиемпружины 31 и осевого усилия, создаваемого при этом цилиндром 2, прижимаются к сердечнику 4, В результате чегоцилиндр 2 освобождается от зацепле -ния с сердечником 4 и, перемещаясьвверх, выдвигает шлипсы 6 до их полного врезания в стенку обсадной колонны, При этом происходит одновременноеперемещение стопорных элементов О посердечнику 4, Поджимаемые резиновойманжетой 30, выполняющей в данном случае не только функцию уппотнителя, нои роль пружины к стопорным элементам,10, последние имеют возможность полностью выбирать зазор при зацепленииковой части цакера применяется разрезная втулка-ц;шга 13, на заклинивание35 которой влияет также и вес лифтовойколонны над пакером. Поэтому при распакеровании желательно разгрузить пакер от веса н,к,т, с помощью подъемника, а эта операция, как известно,40 тРебует глушения скважины,Учитывая это, при распакерованиивначале необходимо заглушить скважину, а затем снять все н,к.т. с пакера, Эта предварительная операция по45 разгрузке пакера необходима для того,чтобы выбрать зазор между стаканом5 и втулкой 33 и, таким образом, создать более лучшие условия для выходавтулки 13 из э акли не нно го состоя ния.50 Затем с помощью агрегата повышаетсядавление в затрубном пространстве.Наличие в замковой части пакерауплотнительного кольца клапана 21 спружиной поз воля ет и о з азор ам междустаканом 5 и втулкой 33 пропускать55жидкость из з атрубья в з акрытую полость 34.При повышении давления в затрубьевьпперасчетной величины (5,0 МПа) заФ спуском пробки с помощью канатнойтехники и последующим ее извлечением с сердечником 4, и, такм образом,фиксировать надежное зацепление шлипсов 6 с обсадной колонной. Цилиндр 2и втулка 27, получив ограничение приосевом перемещении, после заякоривания шлипсов 6 становится неподвижнойопорой для последующего сжатия манжет8 и 9, Избыточное давление в н,к,т, и 1 О соответственно в полости 32, равноерасчетному (8-10 МПа), воздействуя наманжету 30, перемещает цилиндр 3 вмес-.те с опорной втулкой 28 и размещенными внутри ее стопорными элементами 10 15 в крайнее верхнее положение. При этомманжеты 8 и 9. деформируются, герметизируя кольцевой проход между пакероми обсадной колонной, а стопорные .элементы 1 О фиксируют положение манжет 20 8 и 9 в сжатом состоянии.Конструкция иакера .предусматриваетгидравлическое управлепе его функциональными узлами . Зто указывает на то,что процессы пакеронания и распакеро вания могут быть выполнены как в заглушенной, так и в действующей скважине. Однако, следует отметить, что условия для идравлического управленияузлами пакера начительно лучие выпол - 30 нять в 3;) глуше иной скважине, Это связано прежде всего с тем, что в качестве основного стопорного элемента зам 160341счет ступенчатого исполнения сопряЖенных поверхностей сердечника 4 и . втулки 14 происходит. срез штифта 15. В результате чего. втулка 14 смещается в крайнее нижнее положениеШтиф 5 ты 15 под действием пружинного кольце 35 утопаются и.входят в зацепленйе с выступом 36, фиксируя крайнее нКжнее положение втулки 14 на сердеч- О нике 4, При этом наружный резьбовой в 1 ястуц втулки 14 вплотную подходит к внутреннему резьбовому выступу.втул- кИ 1 ЗгПосле этого, с помощью. агрегата повышается давление в лкфтовой колонне, затрубье нри этом необходимо открыть. Жидкость. через отверстие 19 поступает в камеру 20, далее через каЫал 16 во втулке 14 и уплотнительный 20 элемент клапана 17 с пружиной поступает в закрытую кольцевую полость 34,Повышение давления в полости 34 вызывает осевое перемещениецилиндра 1 в крайнее положение, который при этом 25 посредством стопорного кольца 7 выво)4 ит шлипсы 6 из зацепления с обсадной колонной, т.е, пакер освобождается от заякоривания, Одновременно с этим опорное кольцо 25 и связанные с ним 30 цилиндр 2 и втулка 27 перемещаются в крайнее верхнее положение, освобождая манжеты 8 и 9 от сжатого состояния, т:. е.происходит разгерметизация кольцевого прохода между пакером и обсадной колонной. Нижнее опорное кольцо 28 и цилиндр 3 при этом остаются неГйэдвижны еОсевое перемещение цилиндра 1 и связанных с ним Деталей становится 40 возможным благодаря тому, что втулка 14, находясь в зафиксированном штифтами 15 крайнем положении, неп)репятствует прижатию выступов втулки13 к сердечнику 4 при действии осевой 45 нагрузки, создаваемой выступом 22 цилиндра 1. Этому способствует и то, Что наружньй резьбовой выступ втулки 14, упираясь во внутренний резьбовой выступ втулки 13 удерживает послед йий на месте при перетоке жидкости из лифтовой колонны в полость 34.Ступенчатое, исполнение наружного диаметра стакана 5 и внутреннего диаметра цилиндра 1 позволяет при пере кещении наружных деталей втулки 33 и Цилиндра 1 в крайнее верхнее положеНие сообщать через образовавшиеся зазоры с одной стороны между стаканом втулкой 33, а с другой - междувтулкой 14 и цилиндром 1, полость 34с затрубным пространством,Расположенные внутри опорного кольца 7 стопорные элементы 10 с пружинами 1 фиксируют положение перемещенных деталей замкнутого узла, что является очень важным при извлечениипакера из скважины,. когда необходимоне допустить самозаякориваже пакера,Формула изобретения1. Пакер, содержащий полый корпус в виде связанных между собой верхнего, среднего и нижнего цилиндров, между которыми установлены на секционном сердечнике, жестко соединенном со стаканом, шлипсы со стопорным кольцом, уплотнительные манжеты, подпружиненные стопорные элементы и поршень, о тлич ающий ся тем, что, сцелью повышения надежности работы пакера, обеспечения возможности восприятия им двусторонних, нагрузок и удобства в эксплуатации, он снабжен установленным в верхнем цилиндре опорным узлом в виде цанги с конусными выступами на конце,. размещенной между ним и сердечником ступенчатой втулкой, выполненной со срезным элементом для фик- сации в исходном положении, с радиальным каналом и обратным клапаном для перекрытия этого канала, и плашками, шарнирно связанными с"сердечником и размещенными между последним и средним цилиндром, который имеет кольцевой выступ на внутренней поверхности для взаимодействия. с плашками,.причем сердечкчк выполнен с радиальным отверстием, а стакан - с коническим выступом для взаимодействия с конусными выступами опорного узла, сердечник и ступенчатая втулка образуют кольцевую камеру, которая сообщается посредством радиального отверстия в сердечнике сполостью корпуса, а верхний цилиндр имеет размещенный между ним и стака-3 нам клапан для сообщения кольцевой камеры с пространством за цилиндрами2, Пакер по и, 1, о т л и ч а .ю - щ и й с я тем, что наружная повсрхность стакана и. внутренняя поверхность верхнего цилиндра выполнены в виде многогранников с воэможностью образования между ними каналов, 1601341160341 Составитель А, Симецкая Техред Л.Сердюкова актор В,Бугрен Корректор Л,аэ 3257 дписно НИИПИ арственног 1.13035венно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, уп. Гагарина, 10 Проивво Тираж комитета п Москва, Ж изо5, Р тениям и открытиям нри ГКНТ С ская наб., д, 4/5