Гидромеханический пакер

 

Изобретение относится к области буровой техники. Цель изобретения - повьппение надежности контроля герметичности пакера в процессе опрессовки обсадных колонн с противовыбросовым оборудованием. Для этого корпус 1 вьшолнеи с наружной, а установленный на нем подвижно полый шток 2 с внутренней кольцевыми проточками. Проточки образуют герметичную камеру 14. Корпус 1 имеет выступ с пазами 9, а шток 2 имеет опорные вкладьш1И О)

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А STOPGHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3909567/22-03 (22) 11.06.85 (46) 23.08.87. Бюл.9 31 (71) Конструкторское бюро Производ ственного объединения "Саратовнефтегаз" (72) В.Л.Абакумов, Г.С.Грошихин, Ю.П.Шубин, А.И.Кузнецов и В.П.Нилов (53) 622.245.4(088.8) (56) Экпресс-информация "Бурение", ВНИИОЭКГ, М., 1977, 9 !9, с.1.

Авторское свидетельство СССР

В 1099047, кл. Е 21 В 33/12, !983.

ÄÄSUÄÄ 1331996 А1 (51)4 Е 21 В 33/12 (54 ) ГИДРОЮХАНИЧЕСКИЙ ПАКЕР (57) Изобретение относится к области буровой техники. Цель изобретения— повышение надежности контроля герметичности пакера в процессе опрессовки обсадных колонн с противовыбросовым оборудованием. Для этого корпус

1 выполнен с наружной, а установленный на. нем подвижно полый шток 2 с внутренней кольцевыми проточками.

Проточки образуют герметичную камеру

l4. Корпус 1 имеет выступ с пазами

9, а шток 2 имеет опорные вкладьппи

1331996

13, входящие в пазы, и взаимодействует в исходном положении с нижним торцом выступа. В результате пакеровки и создания необходимого контактного давления уплотнительного элемента 4, расположенного на штоке 2, на стенку колонны осуществляется сцепление пакера с обсадной колонной.

Затем производят натяжку бурильной

Колонны вверх, фиксируя при этом сцепление пакера с обсадной кслонной.

Изобретение относится к области буровой техники, в частности к устройствам для опрессовки обсадных колонн скважины с противовыбросовым оборудованием. ()

Цель изобретения — повышение надежности контроля герметичности пакера в процессе опрессовки обсадных колонн с противовыбросовым оборудованием.

1О

На фиг. 1 изображен пакер, общий вид; на фиг.2 — разрез A-А на фиг.l.

Пакер состоит из корпуса 1, полого штока 2, подвижного цилиндра 3, уплотнительного элемента 4, нижней опоры 5, шарового клапана 6 для перекрытия центрального прохода пакера в седле 7. Корпус 1 в верхней части имеет муфтовую замковую резьбу 8 для соединения с колонной бурильных труб

) а в нижней — конусную резьбу для установки седла 7 клапана. На корпусе 1 выполнены глухие пазы 9, радиальные отверстия 10 и выступ а в верхней части. На полом штоке 2 выполнены радиальные отверстия 11, окна

12 для установки вкладышей 13. Нижняя опора 5 крепится к полому штоку 2 с помощью цилиндрической резьбы. Ступенчатые цилиндрические проточки на внутренней и цилиндрические уступы на наружной поверхностях полого штока 2 соответственно образуют с корпусом 1 герметичную дифференциальную камеру 14, а с подвижным цилинд- 35 ром 3 — гидравлическую камеру 15.

Вкладыши 13 крепятся от выпадения из окон 12 с помощью кольца 16, которые удерживаются от продольного осевого смещения вверх стопорными 40

В процессе натяжения колонны бурильных труб корпус l перемещается относительно штока 2, удерживаемого эа счет сил трения элемента 4 о колонну

1 на величину свободного хода вкладыша 13. В процессе опрессовки усилие от избыточного опрессовочного давления в затрубном пространстве действует на площадь камеры 14. Шток 2 дополнительно удерживается от перемещения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

2 винтами 17, при этом вкладыши 13 входят в пазы 9 корпуса 1. Цилиндрические поверхности, образующие камеры

14 и 15, уплотняются эластомерными кольцами 18 — 21. Шток 2 установлен с возможностью взаимодействия в исходном положении с нижним торцом а выступа корпуса. Процесс опрессовки с использованием пакера предлагаемой конструкции осуществляют следующим образом.

Пакер соединяют, закрепляют резьбой 8 с бурильными трубами и спускают в скважину. Шток 2 при этом нахо- . дится в верхнем крайнем положении относительно корпуса 1, при котором радиальные отверстия 10 и ll совпадают (фиг.1). За 200-250 м до места установки пакера осуществляют забрасывание в колонну бурильных труб шаровогс клапана 6. В процессе спуска пакера происходит заполнение промывочной жидкостью из скважины внутренней полости бурильных труб через полость штока 2, отверстие в седле 7 клапана и внутреннюю полость корпуса

1. Гидравлическая камера 15 через радиальные отверстия 10 и 11 также заполняется промывочной жидкостью из скважины.

При спуске усилие столба промывочной жидкости скважины на кольцевую площадь камеры 14 возрастает и дополнительно с силами трения покоя в уплотнениях 18 и 19 удерживает полый шток 2 со смонтированными на нем деталями 3,4,5,13,16 и 17 в верхнем исходном положении, когда радиальные отверстия 10 корпуса 1 сообщаются с радиальными отверстия3 1331 ми ll полого штока 2 и гидравлической камерой 15. Усилие на дифференциальную площадь полого штока 2, действукщее снизу вверх, создается в скважине постоянно за счет перепада меж5 ду давлением воздуха в камере 14 и давлением столба промывочной жидкости скважины. Давление воздуха в камере 14 в положении, указанном на фиг.l, практически всегда больше атмосферного за счет сжатия воздуха при сборке корпуса. 1 со штоком 2 на поверхности.

Изменение величины давления воздуха зависит от конструктивного заложения величины свободного хода полого штока 2 относительно корпуса

1 и величины объема камеры 14, когда полый шток находится в крайнем верхнем положении относительно корпуса 1 (фиг.l). Величину кольцевой площади камеры 14 подбирают так, что усилие от давления на нее столба промывочной жидкости в. скважине величиной 25

2,0-2,5 MIIa всегда в 1,5 раза больше суммы сил тяжести штока 2 с установленными на нем деталями 3,4,5,13,16 и !7 и сил трения покоя в уплотнени ях 18 и 19 при атмосферном давлении.

После спуска пакера до необходимой глубины и посадки клапана 6 в седло 7 производят закачку промывочной жидкости в колонну бурильных труб с поверхности, создавая в ней опрессовочное давление с целью опрессовки пакера и бурильной колонны. При этом давление через радиальные отверстия 10 и 11 передается в гидравлическую камеру 15 и перемещает вниз подвижный цилиндр 3, который сжимает уплотнительный элемент 4, осуществляя пакеровку обсадной колонны. В результате пакеровки и создания необходимого контактного давления уплотнительного элемента 4 на стенку колонны осуществляется сцепление пакера с обсадной колонной.

Затем производят натяжку бурильной колонны вверх усилием в 2-3 т, фиксируя при этом сцепление пакера со стенкой обсадной колонны. В процессе натяжения колонны бурильных труб происходит перемещение корпуса 1 относительно штока 2, удерживаемого эа счет сил трения уплотнительного элемента 4 о колонну, на величину свободного хода вкладышей 13.

996

После пакеровки перемещению полого штока 2 вверх за перемещаемым вверх корпусом 1 препятствуют силы трения деформированного резинового уплотнительного элемента 4 о колонну обсадных труб, которые практически для обсадных колонн диаметром 190324 мм достигают величины 5 — 15 тс и всегда превосходят силы, действующие на площадь камеры 14 снизу вверх за счет перепадада давления между давле- нием столба бурового раствора в скважине и давлением воздуха в камере.

В процессе опрессовки усилие от избыточного опрессовочного давления в затрубном пространстве, действуя на кольцевую загерметизированную площадь между внутренним диаметром об- садной колонны (не показан) и наружным диаметром полого штока 2 дополнительно удерживает его от перемещения вверх, а так как это усилие всегда значительно больше, чем усилие, действующее снизу вверх на дифференциальную площадь полого штока 2 от гидростатического столба бурового раствора в скважине, то в данном случае последнее практически не влияет на процесс опрессовки.

В случае негерметичности соединения уплотнительного элемента 4 со штоком 2 или стенкой обсадной колонны происходит утечка жидкости под

„ пакер и поступление ее через клапан

6 в колонну бурильных труб и устьевую головку, что свидетельствует о негерметичности соединения пакера.

Свободный переток жидкости из-под

40 пакера в колонну бурильных труб исключает возможность создания, в случае поршневания и негерметичнос1и уплотнителя, избыточного давления в открытом стволе скважины и гидрораз45 рыва

После стравливания избыточного опрессовочного давления из затрубного пространства и перемещения бурильных труб с корпусом 1 вниз происходит

5О совмещение радиальных каналов 10 и

Il и стравливание избыточного давления из гидравлической камеры 15. При этом напряжения в деформированном резиновом уплотнительном элементе 4 снижаются резко снижаются силы трения между резиновым элементом 4 и обсадной колонной, а силы, действующие снизу вверх на дифференциальную площадь, удерживают полый шток 2 с

Составитель И.Кепке

Редактор Н.Тупица Техред Л.Сердюкова Корректор В.Бутяга

Заказ 3777/28

Тираж 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, улцПроектная,4

5 13319 установленными на нем деталями относительно корпуса 1 в исходном положении и пакер готов для работы в этой же скважине, например, для отыскания места негерметичности.

Перед подъемом пакера на поверхность происходит вымыв клапана 6 на поверхность обратной промывкой или в процессе промывки улавливают его глубинной ловушкой.

Формула изобретения

1. Гидромеханический пакер, включающий связанный с колонной труб полый корпус с радиальными каналами, запорным клапаном в нижней части и выступом в верхней, установленный подвижно на корпусе полый шток с ра-. диальными каналами, взаимодействующий с выступом корпуса, установленный на штоке кольцевой толкатель, образующий со штоком гидравлическую камеру, связанную радиальными каналами с полостью корпуса, установленный на штоке уплотнительный элемент, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности контроля герметичности пакера в процессе опрессовки обсадных колонн с противовыбросовым обрудованием, корпус выполнен с наружной, а шток с внутренней кольцевыми проточками, образующими герметичную камеру, при этом шток установлен с возможностью взаимодействия в исходном положении с нижним торцом выступа корпуса.

2. Пакер по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что на выступе полого корпуса выполнены пазы, а шток имеет опорные вкладыши, входящие в пазы корпуса.