Гидравлический пакер

 

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПАКЕР, включающий связанный с колонной труб полый ствол ,установленный на нем рукавный уплотнитель, корпус, образующий со стволом камеру, в которой установлен дифференциальный поршень, образующий со стволом и корпусом камеру высокого давления, связанную с полостью уплотнителя, и камеру низкого давления, связанную через клапан с полостью ствола пакера, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности пакеровки за счет обеспечения автоматического поддержания избыточного давления во внутренней полости рукавного уплотнителя при повышении давления в затрубном пространстве скважины, в камере низкого давления концентрично основному .установлен дополнительный дифференциальный поршень, меньшая ступень котороi го размещена в камере высокого давления , а большая ступень образует с (Л корпусом и стволом дополнительную камеру низкого давления, которая связана с затрубным пространством § скважины.

COOS СОВЕТСКИХ

CNI ÌÔ

РКИ1УБЛИН зСЮ Е21В3 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТМННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3460124/22-03 (22) 29.06.82 (46) 15.09.84. Бюл. Ф 34 (72) В.И. Ванифатьев, Ю.З. Цырин, А.А. Гайворонский, В.И. Беляев и В.А. Взородов (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт буровой техники (53) 622.245.4(088.8) (56) 1. Патент США И 2703623, кл. 166-122, опублик. 1955.

2. Авторское свидетельство СССР

9 717282, кл. Е 21 В 33/06, 1978 (прототип). (54)(57) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПАКЕР, включающий связанный с колонной труб полый ствол, уст ановл енный на нем рукавный уплотнитель, корпус, образующий со стволом камеру, в которой установ лен дифференциальный поршень, обра,.SU„„11 514 А зующий со стволом и корпусом камеру высокого давления, связанную с полостью уплотнителя, и камеру низкого давления, связанную через клапан с полостью ствола пакера, о т л и ч аю щ н и с я тем, что, с целью повышения надежности пакеровки за счет обеспечения автоматического поддержа" ния избыточного давления во внутренней полости рукавного уплотнителя при повышении давления в затрубном пространстве скважины, в камере низкого давления концентрично основному, уста. новлен дополнительный дифференциальный поршень, меньшая ступень которого размещена в камере высокого давления, а большая ступень образует с корпусом и стволом дополнительную камеру низкого давления, которая связана с затрубным пространством скважины.

1 1113

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к гидравлическим пакерам, устанавли. ваемым на колонне труб для разобщения пластов.

Известен гидравлический пакер, 5 включающий корпус и концентрично раэ мещенный внутри него дифференциальный поршень, разобщающнй камеру низкого давления, гидравлически связанную с внутренней полостью колонны труб, от камеры высокого давления, связанной с приводным механизмом пакера .13 .

Однако при непредвиденных повы l5 шениях давления в колонне труб возможен срез штифтов, удерживающих от перемещения вниз дифференциальный поршень, что может привести к преждевременному срабатыванию пакера, из-за чего спуск устройства в заданный интервал не будет обеспечен.

Кроме того, для эапакеровки в устройство сбрасывают шар или пробку, которые для обеспечения необходимого

25 проходного канала в колонне труб приходится разбуривать, что требует дополнительных затрат времени и средств, . Известен также гидравлический пакер, включающий связанный с колонной труб полый ствол, установленный на нем рукавный уплотнитель, корпус, образующий со стволом камеру, в кото" рой установлен дифференциальный поршень, образующий со стволом и корпусом камеру высокого давления, связан- З5 ную с полостью уплотнителя, и камеру низкого давления, связанную через клапан с полостью ствола пакера 2, Однако известный пакер не обеспечивает допакеровку при увеличении затрубного давления по сравнению с внутритрубным. Использование нормально закрытого клапана для связи полости низкого давления с затрубным пространством ограничивает возможность автоматического поддержания давления иэ-за отсутствия чувствительности устройства к некоторому диапазону из. менения управляющего давления.

Цель изобретения — повышение надежности пакеровки за счет обеспечения автоматического поддержания избыточного давления во внутренней полости рукавного уплотнителя при повышении давления в затрубном пространстве55 скважины.

Поставленная цель достигается тем, что в гидравлическом пакере, включаю514 3 щем связанный с колонной труб полый ствол, установленный в нем рукавный уплотнитель, корпус, образующий со стволом камеру, в которой установлен дифференциальный поршень, образующий . со стволом и корпусом камеру высокого давления, связанную с полостью уплотнителя, и камеру низкого давления, связанную через клапан с по,лостью ствола пакера, в камере низко.

ro давления концентрично основному установлен дополнительный дифференциальный поршень, меньшая ступень которого размещена в камере высокого давления, а большая ступень образует с корпусом и стволом дополнительную камеру низкого давления, которая связана с затрубным пространством скважины.

На фиг.1 представлен предлагаемый пакер, в исходном состоянии, продольный разрез; на фиг.2 — пакер в момент его срабатывания под действием внутриколонного давления; на фиг.3— пакер в момент его срабатывания под действием давления в одной из эон затрубного пространства, смежных с рукавным уплотнителем.

Пакер состоит из полого ствола 1, связанного с колонной труб, на котором установлен рукавный уплотнитель

2 с клапанным узлом. Рукавный уплотнитель 2 и клапанный узел гидравлически связаны между собой посредством канала А. На стволе установлен также корпус 3, дифференциальные поршни 4 и 5 с упорами 6 и 7, образующие со стволом камеру высокого давления Б, гндравлически связанную с кольцевой (рабочей) полостью В рукавного уплотнителя через каналы Г, Д, E и кольцевую выточку Ж и камеру низкого давления И, разобщенную с внутренней полостью обсадной колонны полым врезным клапаном 8, дополнительную камеру низкого давления К между дифференциальным поршнем 4 и заслонкой 9 корпуса с отверстиями

Л, обеспечивающими связь камеры с эатрубным пространством. Между корпусом 3, полым стволом 1 и поршнем

5 образована вспомогательная камера (низкого давления) М, которая через канал Н сообщена с внутренней полостью ствола 1.

Полости Б, В, И и гидравлически связанные с ними каналы заполнены маслом, а полость К вЂ” смазкой.

11135

Рукавный уплотнитель 2 снабжен торцовой защитой 1О, исключающей возможность его порыва при допакеровке, Для достижения надежной допакеров5 ки без предъявления специальных требований к прочностным свойствам элементов рукавного уплотнителя 2 необходимо, чтобы коэффициент преобразования давления в дифференциальных поршнях составлял 1,15-1,25 °

Устройство устанавливается с пакером на обсадной колонне, снабженной стоп-кольцом и обратным клапаном, и работает следующим образом.

В процессе цементирования скважины цементировочная пробка проходит через пакер,срезая полые винты клапана 8 и выводя из рабочего состояния элементы, исключающие преждевременное срабатывание клапанного узла.

Таким образом, гидравлический пакер и клапанный узел становятся подготовленными к выполнению своих функций. После посадки цементировочной пробки на стоп-кольцо избыточное давление в цементировочной головке снимают, чтобы надежно обеспечить нормальное исходное положение поршней 4 и 5 перед началом пакеровки.

При последующем создании в обсад ной колонне заданного давления пакеровки происходит срабатывание клапанного узла пакера, и жидкость иэ обсадной колонны по каналу А поступает в кольцевую полость В

35 рукавного уплотнителя 2, раздувая уплотнительный элемент (упругорасширяющийся рукав). При снижении давле.

14 4 ния в цементировочной головке клапанный узел обеспечивает герметизацию кольцевой полости рукавного уплотнителя 2 и жестко фиксируется в конечном состоянии.

Затем в процессе службы скважины дифференциальные поршни обеспечивают автоматическую допакеровку под действием давлений в зонах, смежных с кольцевой полостью В рукавного уплотнителя 2. При повышении внутриколонного давления (например, в случаях опрессовки обсадной колонны, закачки воды в пласт, проведения ремонтноизоляционных работ по ликвидации негерметичности резьбовых соединений колонны и др.) перемещается поршень

5, сжимая жидкость в полостях Б и В, т.е. обеспечивая ввод дополнительной порции жидкости в рукавный уплотнитель 2 (допакеровку скважины). При повышении давления в зоне затрубного пространства, смежной с рукавным уплотнителем (например, при сообщении этой зоны с пластом, имеющим аномально высокое давление, насыщающего флюида, с зоной перфорации обсадной колонны в нагнетательной скважине и др.), происходит допакеровка скважины за счет аналогичного перемещения поршня 4. Возможны и случаи одновременной работы поршней 4 и 5, например, когда на каждый из них передается давление закачиваемой в пласт воды.

Экономический эффект достигается за счет обеспечения надежности пакевовки ствола скважины.

t1 3514 (Оиг.!

1113514

Филиал ППП "Патент", r. Yaropop,. ул. Проектная, 4

ВНИИПИ

Tmpaa 564

Заказ 6542/26

Подписное