Пакер

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти, а именно к оборудованию для герметизации скважин при их испытании как с помощью испытателей пластов, так и компрессионным способом. Цель изобретения - повышение надежности работы пакера за счет обеспечения равномерного распределения нагрузки на уплотнительные элементы /УЭ/. Пакер содержит корпус 1, верхний УЭ 2 и нижний УЭ 3, установленные на штоках 4 и 5 узла регулирования давления между УЭ 2 и 3, содержащего цилиндр /Ц/ 6 с радиальным каналом /К/ 7, полый шток 8 с кольцевым выступом 9 и подпружиненный пружинами 11 дифференциальный поршень 10. При этом Ц 6 снабжен уравнительным К 12, который перекрывается выступом 9 в его крайнем нижнем положении. Полый шток 8, поршень 10 и Ц 6 образуют три кольцевые камеры: верхнюю 14, связанную с пространством над УЭ 2, промежуточную 15, связанную через отверстие 16 с полостью штока 8, и нижнюю 17, связанную через осевой К 18 и радиальный К 13 с пространством между УЭ 2 и 3. В корпусе 1 выполнен дополнительный уравнительный К 19, который перекрывается штоком 5 в его рабочем положении. Кольцевая площадь камеры 14 равна кольцевой площади камеры 15, а сумма их кольцевых площадей равна кольцевой площади камеры 17. При сжатии УЭ 2 и 3 в скважине на кольцевые площади камер 14, 15 и 17 действуют различные по величине давления, при этом поршень 10 находится в равновесии. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (11 4 E 21 В 49/00, 33/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 42636 76/23-03 (22) 18.06.87 (46) 15.05.89. Бюл„ ¹ I8 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических методов исследований, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин (72) Б.Н.Леонов и В.В.Пустов (53) 622.245.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 478933, кл. F. 21 В 33/12, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 899854, кл. F. 21 В 33/12, 1980. (54 ) ПАКЕР

18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

f10 VISOBPETEHHRM И ОТ1-(РЦТИЯ(.1

ПРИ П(НТ СССР

В

11

14 б

1б

11

17

17 (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти, а именно, к оборудованию для герметизации сква- жиН при их испытании как с помощью испытателей пластов, так и компрессионным способом. Цель изобретения повышение надежности работы пакера за счет обеспечения равномерного распределения нагрузки на у(1лотнительные элементы (УЭ). Пакер содержит корпус

1, верхний УЭ 2 и нижний УЭ 3, установленные на штоках 4 и 5 узла регу1479636 лирования давления между УЭ 2 и 3, содержащего цилиндр (Ц) 6 с радиальным каналом (К) 7, полый шток 8 с кольцевым выступом 9 и подпружиненный пружинами 11 дифференциальный поршень 10. При этом Ц 6 снабжен уравнительным К 12, который перекрывается выступом 9 в его крайнем нижнем положении. Полый шток 8, поршень

10 и Ц 6 образуют три кольцевые камеры: верхнюю 14, связанную с пространством над УЭ 2, промежуточную 15, связанную через отверстие 16 с полостью lUToKA 8 H нижнюю 17, связанИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к оборудованию для герметизации скважин при их испытании как с помо5 щью испытателей пластов, так и компрессорным способом.

Цель изобретения — повышение надежности работы пакера за счет обеспечения равномерного распределения нагрузки на уплотнительные элементы.

Иа чертеже схематически представлено предлагаемое устройство.

Пакер состоит из корпуса 1, верхнего 2 и нижнего 3 уплотпительных элементов, установленных на штоках

4 и 5, узла регулирования давления между уплотнителын.nm элементами, размещенного над верхним уплотнительным элементом 2, и содержащего ци- 20 линдр 6 с радиальным каналом .7, установленные в цилиндре 6 полый шток 8 с кольцевым выступом 9 и подпружиненный дифференциальный поршень 10. Дифференциальный поршень 10 удерживается 25 в среднем положении пружинами 11, Полый шток 8 имеет шпоночное соединение.с цилиндром 6 для передачи крутящего момента нижерасположенному инструменту, Цилиндр 6, жестко свя- 30 занный со штоком 4, снабжен уравнительным каналом 12, связывающим пространство над верхним уплотнительным элементом 2 с пространством между уплотнительными элементами 2 и 3 через радиальный канал 13 в корпусе 1.

Уравнительный канал 12 выполнен с

I ную через осевой К 18 и радиальный

К 13, с пространством между УЭ 2 и

3, В корпусе 1 выполнен дополнительный уравнительный К 19, который перекрывается штоком 5 в его рабочем положении ° Кольцевая площадь камеры 14 равна кольцевой площади камеры 15, а сумма их кольцевых площадей равна кольцевой площади камеры 1-7. При сжатии УЭ 2 и 3 в скважине на кольцевые площади камер 14, 15 и 17 действуют различные по величине давления, при этом поршень 10 находится в равновесии. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. возможностью перекрытия кольцевым выступом 9 полого штока 8 в его ниж— нем попожении относительно цилиндра

6. Дифференциальный поршень 10 образует с цилиндром 6 и полым штоком 8 три кольцевые камеры: верхнюю 14, связанную.через радиальный канал 7 с пространством над верхним уплотнительным элементом 2, промежуточную

15, связанную через отверстие 16 в полом штоке 8 с внутренней полостью пакера и нижнюю 17, связанную через осевой канал 18 в кольцевом выступе

9, зазор между полым штоком 8 и штоком 4, радиальный канал 13 — с пространством между уплотнительными элементами 2 и 3.

В корпусе 1 имеется также уравнительное отверстие 19 для сообщения внутренней полости пакера с пространством между уплотнительными элементами 2 и 3, выполненное с возможностью покрытия штоком 5 в ходе пакеровки.

Пакер работает следующим образом °

После создания опоры в скважине и действия сжимающей нагрузки полый шток 8, двигаясь вниз, перекрывает кольцевым выступом 9 уравнительный канал 12. При сжатии нижнего уплотнительного элемента 3 перекрывается также уравнительное отверстие 19 выполненное в корпусе 1. В результате пакеровки пространство между уплотнительными элементами 2 и 3 изолируется как от пространства над

1479бЗб

Р,$ +Р $. Рз $» где Р, P

S

40 откуда а

Р э верхним уплотнительным элементом (затрубного), так и от внутренней полости пакера (внутритрубного). При этом в случае изменения объема жидкости между уплотнительными элементами происходит смещение дифференциального поршня 10 вверх или вниз с целью компенсации величины этого изменения.

Исход из условия равновесия дифференциального поршня 10 и пренебрегая незначительным действием сил пружин 11, можно записать: 15 давление в верхней камере, равное давлению в затрубном 2О пространстве; давление в промежуточной камере, равное давлению внутри труб; давление в нижней камере, 25 равное давлению в пространстве между уплотнительными элементами; кольцевая площадь верхней камеры; 30 кольцевая площадь промежуточной камеры; кольцевая площадь нижней камеры.

Принимая по внимание, что $, =$, а $<+$ =$>> получим

Следовательно, давление в пространстве между уплотнительными элемен- 45 тами равно среднему арифметическому между давлением внутри труб и давлением в затрубном пространстве, т.е. перепады давления, действующие на верхний 2 и нижний 3 уплотнительные 50 элементы, равны между собой.

Равномерное распределение нагрузки на уплотнительные элементы позволит использовать пакер при испытании глубоких скважин, а также скважин с высоким удельным весом промывочной жидкости для создания высоких значений депрессий на пласт, Ф о. р м у л а и з о б р е т е н и ь

1. Пакер, включающий корпус, верхний и нижний уплотнительные элементы, со штоками и узел регулирования давления между уплотнительными элементами, содержащий цилиндр с радиальным каналом, установленные в цилиндре полый шток с кольцевым выступом и подпружиненный поршень, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы пакера за счет обеспечения равномерного распределения нагрузки на уплотнительные элементы, узел регулирования давления размещен над верхним уплотнительным элементом, шток которого жестко связан с цилиндром, причем цилиндр имеет уравнительный канал для связи простраства над верхним уплотнительным элементом с пространством между уплотнительными элементами, выполненный с возможностью перекрытия кольцевым выступом полого штока в его крайнем нижнем положении, а подпружиненный поршень выполнен дифференциальным и образует с цилиндром и полым штоком верхнюю, промежуточную и нижнюю кольцевые камеры, причем верхняя камера через радиальный канал цилиндра сообщена с пространством над верхним уплотнительным элементом, полый шток имеет радиальные отверстия для сообщения его внутренней полости с промежуточной камерой, корпус выполнен с радиальным каналом, а кольцевой выступ полого штока — с осевым каналом для сообщения нижней кольцевой камеры с пространством между уплотнительными элементами, при этом кольцевая площадь верхней камеры равна кольцевой площади промежуточной камеры, а сумма их кольцевых площадей равна кольцевой площади нижней камеры.

2. Пакер по п.i, о т л и ч а ю— шийся тем, что корпус имеет дополнительный уравнительный канал для сообщения полости штока нижнего уплотнительного элемента с пространством между уплотнительными элементами, выполненный с возможностью перекрытия штоком нижнего уплотнительного элемента в его рабочем положении.