Гидравлический пакер

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к устройствам для изоляции пластов и интервалов в скважине. Цель - обеспечение возможности установки и снятия пакера за счет использования избыточного давления от разности плотностей рабочей и скважинной жидкостей. Пакер содержит полый корпус (К) 1, соединенный с колонной насосно-компрессорных труб 2, установленные на К 1 кожух 3 с окнами для сообщения его полости с полостью скважины и полый эластичный уплотнительный элемент (УЭ) 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 эти полости трубка 6 заполнены рабочей жидкостью с плотностью, большей, чем плотность скважинной жидкости, при установке емкости 5 над УЭ 4 и меньшей - при установке емкости под ним. Установлена емкость 5 от УЭ 4 на расстоянии, обеспечивающем создание избыточного давления для расширения УЭ 4 при сообщении его полости с полостью емкости 5. Трубка 6 выполнена из гибкого нерастягивающегося материала. Емкость 5 м.б. выполнена подвижной. Заполняют полость "в" УЭ 4, полость "а" емкости 5 и трубку 6. На тросе спускают отрезок трубы диаметром, меньшим диаметра насосно-компрессорных труб 2, который воздействует на рычаг 7 разобщающего элемента 8 и открывает его. Рабочая жидкость из полости "а" через трубку 6 поступает в полость "в". При этом УЭ 4 расширяется и перекрывает затрубное пространство. Оно разделяется на надпакерную и подпакерную полости. Перед подъемом пакета на поверхность открывают разобщающий элемент 8. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН дд 4 Е 21 В 33/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4127106/23-03 (22) 02.10.86 (46) 15.04.89. Бюл. ¹ 14 (71) Волгоградский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Б.А. Наников и С.А. Куликов (53) 622.245.4(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 90016, кл. Е 21 В 33/126, 1950. ,Авторское свидетельство СССР № 190840, кл. F. 21 В 33/12, 1965.

Крепление скважин. Труды ВНИИБТ, вып.XXIII, M., 1968, с. 99" 105.

ÄÄSUÄÄ 1472637 А1 (54) ГИДРАВЛИЧЕС10И ПАК1.P (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устр-вам для изоляции пластов и интервалов в скважине, Цель изобретения — обеспечение возможности. установки и снятия пакера за счет использования избыточного давления от разности плотностей рабочей и скважинной жидкостей. Пакер содержит полый корпус (К) 1, соединенный с колонной насосно-компрессорных труб 2, установленные на К 1 кожух 3 с окнами для сообщения его

1472637 полости с полостью скважины и полый эластичный уплотнительный элемент(УЭ) 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 эти полости трубка 6 заполнены рабочей жидкостью с плотностью, большей чем плотность скважинной жидкости, при установке емкости 5 над УЭ 4 и меньшей — при установке емкости под ним. Установлена емкость 5 от

УЭ 4 на расстоянии, обеспечивающем создание избыточного давления для расширения УЭ 4 при сообщении.его полости с полостью емкости 5. Трубка

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для изоляции пластов и интервалов в скважине °

Цель изобретения — обеспечение осуществления установки и снятия пакера за счет использования избыточного давления от разности плотностей рабочей и скважинной жидкостей, обеспечение многократности его установки без извлечения на поверхность, а также осуществление пакеровки внутренней полости колонны труб.

На фиг. 1 представлен пакер с неподвижной емкостью для рабочей жид-. кости в исхбдном 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, на фиг. 6 — вариант пакера для работы в насосно-компрессорных трубах, в исходном положении;

25 на фиг. 7 — узел I на 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 колон6 выполнена из гибкого нерастягивающегося материала. Емкость 5 м.б. выполнена подвижной. Заполняют полость Ь УЭ 4, полость а емкости 5 и трубку 6. На тросе спускают отрезок трубы диаметром,,меньшим диаметра насосно-компрессорных труб 2, который воздействует на рычаг 7 разобщающего элемента 8 и открывает его. Рабочая жидкость из полости а через трубку 6 поступает в полость Ъ.

При этом УЭ 4 расширяется и перекрывает затрубное пространство. Оно разделяется на надпакерную 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 эластичю ный 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 а емкости 5 с полостью Ь 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 уплотнительного элемента 4 и трубка 6 заполнены рабочей жидкостью с плотностью, большей чем плотность скважинной жидкости. При этом емкость 5 для рабочей жидкости установлена от уплотнительного элемента 4 на расстоянии обеспечивающем создание избыточного давления для расширения уплотнительного элемента 4 при сообщении его полости 6 с полостью а емкости 5

Пакер гидравлический с неподвижной емкостью для рабочей жидкости работает следующим образом.

Предварительно на поверхности полость уплотнительного элемента

1472637

L заполняют рабочей жидкостью плотностью, большей чем плотность скважинкой среды (при этом уплотнитепьный элемент 4 не должен изменять сво" ей формы), и закрывают разобщающий элемент 7. Так же этой же жидкостью заполняют трубку 6 и полость а 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). 15

При 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- 2р ружным диаметром несколько меньшим внутреннего диаметра насосно-компрес,сорных труб 2 (и корпуса 1), который ! своим нижним торцом, воздействуя на рычаг разобщающего элемента 7, от- 25 крывает его и рабочая жидкость из полости а через трубку 6 поступает в полость о . 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 уплотнитель ным 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 4р по сравнению с давлением в полости у, полость 11 защитного кожуха 3 сообща; ется через окна 1!с с полостью насосно-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 Ь поступает в скважину, а уплотнительный элемент 4 принимает первоначальную форму.

Пакер гидравлпческ111. с 11о,II3! I;K! IO! I емкостью для рабочей ж1пдкостп включает (фиг. 3) аналогичные элементы пакера с подвижной емкостью с поз.1 до поз.6 включительно и полости с поз. Q до поз. 2 11к11:оп тел1.Но

Жесткая трубка б 11 пределах защитного кожуха 3 вьп1ол11е1.а 1 виде трубки 9 из гибкого 11ер;1" 111111вающегося материала. На наружной поверх11ости трубки 9 закреплены грузы (11а фш . 3 не показаны). Емкость 5 прикреплена к обечайке 10 и помещена па наружной поверхности корпуса 1 в пределах защитного кожуха °

Трубка 9, размещенная в кожухе 3, вьп1олнена из гибкого нерастягивающегося материала сп11ралев11дной или зигзагообразной формы, закреплена к емкости 5) размещенной в кожухе 3 с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 1 взаимодействия с захватным устройством, устанавливаемым в колонне труб 2 па кабель-тросе. При этом на наружной поверхности участка 9 трубки б закреплены грузы (не показаны). Емкость 5 прикреплена к обечайке 10. К обечайке 10 на внутренней стороне 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 уплотнительный элемент 4 не должен увеличиваться в диаметре.

При достижении пакером необходимой отметки через насосно-компрессорные трубы 2 в корпус 1 ниже кольца 12 на кабель-трос 14 (фиг. 4) 1472637

Зб

4б

50 спускают захватное устройство и подают по кабель-тросу 14 электрический гок на электромагнитную катушку 15. Сердечник 16 втягивается и поднимает конус 17, который раздвигает захватные элементы 18 до соприкосновения со стенкой корпуса 1. Затем начинают подъем захватного устройства, при этом поднимается через кольцо 12 связанная с ним через штыри 11 обечайка 10 с емкостью 5.

При достижении верхней части защитного кожуха 3 (фиг. 5) электрический ток включают, сердечник 16 с конусом

17 опускается вниз, пружины 19 втягивают захватные элементы 18 во внутрь корпуса 13 и затем захватное устройство поцнимают на поверхность.

Пакер с подвижной емкостью для рабочей жидкости по сравнению с пакером с неподвижной емкостью дает возможность менять место установки пакера без его извлечения на поверхность, кроме того, подъем устройства па поверхность проводится без освобождения полостей пакера от рабочей жидкости, Пакер гидравлический безкорпусной включает (фиг. 6) уплотнительный элемент 20 о с полостью h, выполненный из эластичного материала, и установленную под иим емкость 21 с полостью м, выполненную из гибкого нерастягивающегося материала. Полости р и м сообщены трубкой 22, выполненной из.гибкого нерастягивающегося материала. 3 верхней части уплотнительнып элемент 20 соединен с перекрывающим элементом 23 (фиг. 7), который выполнен с каналом K и разобщающим элементом 24, сообщающим полость A с трубным пространством.

Рычаг разобщающего элемента 24 тягой 25 соединен со стаканом 26, помещенным па цилиндре 27 с возмож остью осевого перемещения ° Снятию стакана 26 с цилиндра 27 препятствуют соответственно выступы 28 и 29.

Цилиндр 27 закреплен на стойке 30, последняя закреплена на перекрывающем элементе 23. К стакану 26 присоединен элемент 31 захватного устройства 32. К перекрывающему элементу 23 присоединены рычаги 33 тормозного устройства с роликами 34 и пружины 19.

Нижняя часть уплотннтельного элемента 20 снабжена разобщающим зле\

6 ментом 24 с разъемным элементом 35, соединенным с грузом 36 тросом 37.

Груз 36 спускается на тросе 38, I(нижней части емкости 21 присоединен груз 39.

Пакер гидравлический безкорпусной работает следующты образом.

Предварительно полости и и я и трубку 22 заполняют рабочей жидкостью плотностью, меньшей чем плотность скважинной среды (жидкости), при этом уплотнительный элемент 20 должен 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

0 поворачивает йа 90 рычаг разобщающего элемента 34 и полости A u M сообщаются, а рабочая жидкость из полости М под воздействием давления жидкости в скважине перетекает в полость А, расширяя уплотнитегьный элемент 20 до полного перекрытия трубного пространства. Трос 28 через груз 36 выдергивает трос 3/ из разьемного элемента 35 и поднимается на поверхность (фиг ° 8) °

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 рычаг о разобщающего элемента 24 на 90 и сообщает полости М и h с трубным пространством. Рабочая жидкость из полостей р и A 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 спуском пакера через колонну труб меньшего диаметра, например колонну насоснокомпрессорных труб.

1472637

Формула 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- 1Q 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 тличающий 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- 25 . чей жидкости выполнена из гибкого нерастягивающегося материала, а ее полость, полость уплотнительного элемента и трубка заполнены рабочей

В жидкостью 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 расширепн уплотнительного элемента при сообщении его полости с полостью емкости для рабочей жидкости.

2. Пакер по п. 1, о т л и ч аю шийся 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

1472637

1472637

Фиг. 9

Корректор Л. Зайцева

Редактор А. Долина

Заказ 1684/34 Тираж 514 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета IIQ изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательскш» комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Л

Составитель Л. 4арукшин

Техред N.Õoäàíè÷