Пакерующее устройство скважинных приборов

 

ПАКЕРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО СКВАЖИННЫХ ПРИБОРОВ, содержащее корпус, подвижную и неподвижную втулки, установленные на корпусе и соединенные пластинчатыми пружинами, эластичную оболочку и привод, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы его в скважинах различного диаметра, оно снабжено размещенным концентрично относительно корпуса цилиндром и установленным между ним и корпусом порщнем с уплотнительными кольцами, при этом поршень жестко связан с подвижной втулкой, а цилиндр - с приводом, причем внутренняя поверхность концевой части цилиндра выполнена конической. (Л 00 4 4 00 ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 Е 21 В 47/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К А ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3542712/22-03 (22) 24.01.83 (46) 07.04.84. Бюл. № 13 (72) В. М. Попов

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (53) 622.241 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 630407, кл. Е 21 В 47/10, 1978.

2. Петров А. М., Васильевский В. Н.

Техника и приборы для измерения расхода жидкости в нефтяных скважинах. М., «Недра», 1967, с. 121 — 124 (прототип).

„„SU„„1084432 A (54) (57) ПАКЕРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО СКВАЖИННЫХ ПРИБОРОВ, содержащее корпус, подвижную и неподвижную втулки, установленные на корпусе и соединенные пластинчатыми пружинами, эластичную оболочку и привод, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы его в скважинах различного диаметра, оно снабжено размещенным кон центрично относительно корпуса цилиндром и установленным между ним и корпусом поршнем с уплотнительными кольцами, при этом поршень жестко связан с подвижной втулкой, а цилиндр — с приводом, причем внутренняя поверхность концевой части цилиндра выполнена конической.

1084432

1Üîáð0TñIøå относится к устройствам л я геофизических исследований нефтяных и гидрогеологических скважин, а именно к пакетирующим устройствам скважинных приборов.

Известно пакерующее устройство, содержащее корпус, подвижные и неподвижные втулки, соединенные пластинчатыми пру жинами, привод и эластичную оболочку (1).

Недостатком его является то, что оно рассчитано на применение в скважинах определенного диаметра и не может применяться в скважине, имеющей различные диаметры (необсаженные скважины, обсаженного диаметра, но с отложениями на стенках и др.), так как подвижная втулка жестко связана с выходным подвижным элементом привода, а,величина перемещения ее регулируется на поверхности с помощью пластинчатых пружин защемлены во втулках. Г1ри раскрытии пакера в скважине меньшего диаметра у концов заделки пружин образуется по два изгиба, в которых они ломаются из-за того, что радиус изгиба их олучается меньше допустимого, при котором деформация пружин происходит еще з упругой области (без остаточных деформаций).

Наиболее близким к предлагаемому яв. ястся пакстирующее устройство скважинных приборов, содержагцее корпус, подвижную и неподвижную втулки, установленные на корпусе и соединенные пластинчатыми пружинами эластичную оболочку и привод (2) .

Цель изобретения — повышение надежности работы пакерующего устройства в скважинах различного диаметра.

Указанная цель достигается тем, что пакерующее устройство скважинных приборов, содержащее корпус, подвижную и - еподвижную втулки, установленные на кор -усе и соединенные пластинчатыми пружинами, эластичную оболочку и привод, снабжено размещенным концентрично относи ельно корпуса цилиндром и установленным

våæ;.Ió ним и корпусом поршнем с уплотни-,е. ь ыми кольцами, при этом поршень жестКо связан с подвижной втулкой, а цилиндр— ! риводом, причем внутренняя поверхность концевой части цилиндра выполнена конической.

На фиг. изображено пакерующее устоо "IcII o в рабочем состоянии в сечении сквая.. ы с малым диаметром, общий вид; на йиг. 2 --- то же, с большим диаметром; на и" I. 3 — коническая часть цилиндра.

Предлагаемое пакетирующее устройство (фм . 1 и 2) состоит из корпуса 1, имеюще-о окна Л для входа скважинного флюида в измерительный канал прибора, Б для сооб цения полости пакера со скважиной и В для сообщения полости цилиндра со скважи-ой, подвижной 2 и неподвижной 3 втулок, =оединенных шарнирно осями 4 с пластин5

55 чатыми пружинами 5 и установленных на корпусе l. Поверх пружин установлена оболочка пакера 6 из эластичного материала. Концы оболочки закреплены на втулках 2 и 3, Один конец подвижной втулки 2 выполнен в виде поршня с канавками для установки кольца 7 из упругого материала, который установлен в цилиндре 8, жестко связанном с выходным подвижным элементом привода 9 пакерующего устройства.

Втулка 2 имеет окна Г для сообщения полости цилиндра 8 со скважиной. Для обеспечения постоянства усилия, передаваемого приводом подвижной втулке, внутренняя поверхность концевой части цилиндра 8 выполнена конической (фиг. 3). Для окончательного закрытия пакера на цилиндр навернута гайка 10, которая своим буртом перемещает втулку 2. Угол конуса должен быть таким, чтобы обеспечивалось равенство сил трения покоя (до начала относительного движения поршня втулки и цилиндра) и трения движения при относительном движении поршня втулки и цилиндра, необходимое для того, чтобы исключить перемещение поршня втулки под действием упругих сил пластинчатых пружин. Выполнение внутренней поверхности цилиндра конической позволяет изменять контактное давление и площадь контакта (увеличивать) таким образом, что несмотря на уменьшение коэффициента трения (коэффициент трения покоя всегда больше коэффициента трения движения) сила трения остается неизменной.

Этого эффекта можно добиться также, если выполнить обработку концевой части цилиндра с меньшей шероховатостью, чем на остальной длине цилиндра. Сила трения должна быть меньше суммарной силы пластинчатых пружин при изгибе их с наименьшим допустимым радиусом изгиба.

Пакерующее устройство работает следующим образом.

Привод регулируется на раскрытие в скважине наибольшего диаметра.

При включении привода на раскрытие пакерующего устройства цилиндр 8, жестко связанный с выходным подвижным элементом привода 9, перемещается вверх. Пока пластинчатые пружины 5 не касаются стенки скважины 11 сила трения между цилиндром 8 и кольцом 7 больше упругой силы пружин 5, поэтому подвижная втулка 2 также перемеш,ается вверх, а пружины 5 выгибаются к стенке скважины.

После того, как пружины прижимаются вместе с эластичной оболочкой 6 к стенке скважины их жесткость возрастает. Если диаметр скважины большой, то изгиб пружин у заделки происходит с радиусом, большим минимально допустимого (фиг. 2), поэтому упругая сила их меньше силы трения в паре трения скольжением и относительно1084432

Puz. Г

Составитель И. Ка рбачи нская

Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор М. Янович

Заказ 1948/26

3 го перемещения цилиндра 8 и поршня втулки 2 не происходит, т.е. пакер раскроется на максимально возможную величину. Так как изгиб пластинчатых пружин в этом случае происходит в области упругой деформации, то. они не ломаются.

Если диаметр скважины небольшой, то после того, как пружины прижмуться к стенке скважины, их жесткость возрастает настолько, что упругие силы пружин становят; ся больше силы трения в паре трения скольжения и втулка 2 останавливается, а цилиндр 8 перемещается относительно ее (фиг. 1), т.е. и в этом случае деформация пружин 5 прекращается в области упругой деформации и пружина не ломается. Выполнение внутренней поверхности концевой части цилиндра конической или с меньшей шероховатостью обеспечивает постоянство усилия на пластинчатые пружины со стороны привода и это исключает перемещение подвижной втулки 2 навстречу цилиндра, а значит и обеспечивает достаточное качество акеровки. осле проведения необходимых измерений включают привод на закрытие пакера.

Он за счет силы трения тянет за собой втулку 2. Если исследования проводились в скважине малого диаметра, то после выпрямления пластинчатых пружин 5 подвижная втулка 2 останавливается, а цилиндр 8 продолжает перемещение, обусловленное регулировкой, и занимает исходное положение. Далее работа пакерующего устройства повторяется.

Таким образом, предлагаемое пакерующее устройство позволяет применять его в скважинах различного диаметра и исключает поломку его, т.е. повышает надежность.

Применение предлагаемого устройства позволяет исключить спуско-подъемы прибора для его перенастройки на другой диаметр скважины.