Пакер

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и позволяет повысить надежность работы за счет облегчения снятия пакера при значительных перепадах давления. На полом штоке (Ш) 4 с патрубком 5 установлены уплотнительный элемент 3 и взаимодействующие с ним раздвижные верхний 1 и нижний 2 опорные узлы. Последние взаимодействуют соответственно с верхним и нижним кольцевыми выступами 6, выполненными на Ш 4. Шлицевым соединением Ш 4 соединен с возможностью ограниченного осевого перемещения с верхним и нижним переводниками 7 и 8. Последние жестко соединены с установленными на Ш 4 и взаимодействующими с выступами 6 обоймами 9 с радиальными пазами 12, в которых расположены секторы 13 опорного кольца (К) 17. На наружном конце секторов 13 выполнены выступы 15 в виде перекрывающих одна другую пластинок 16. Поверхности обойм 9 и секторов 13 узлов 1 и 2 и взаимодействующие с ними ответные поверхности элемента 3 выполнены соответственно в форме вогнутой и выпуклой торовых поверхностей с плавным переходом их в цилиндрическую поверхность от концевого участка элемента 3 и его средней части. Опорные поверхности обоймы 9 образованы вогнутой торовой поверхностью, а взаимодействующие с ними участки секторов 13 имеют ответную поверхность. В средней части Ш 4 выполнены дополнительные выступы 18 с возможностью взаимодействия с К 17 узлов 1 и 2. Для снятия пакера к верхнему переводнику 7 прикладывают растягивающее усилие. При этом одна из обойм нижняя 9 перемещается вверх относительно верхнего К 17, секторы 13 скользят по пазам обоймы. В результате верхняя опора убирается, прекращается поджатие верхней части элемента 3 к стенке колонны. При последующем перемещении верхнего переводника 7 в движение приводится Ш 4 с патрубком 5, который воздействует на нижнее К 17 и секторы 13. В результате происходит принудительный сдвиг элемента 3 и перемещение секторов 13, при этом пакер снимается. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Е 21 В 33 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Г1О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4149350/22-03 (22) 17. 1 1. 86 (46) 23 ° 08.89. Бюл. М - 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических методов исследований, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин (72) В.П.Сипейкин и В.В.Пустов (53) 622 ° 245.4(088.8) (56) Патент США Ф 3068942, кл. 277-114, 1962.

Патент США 2836252, кл. 277-116.2, 1958.

„„SU„„1502807 А 1 (54) ПАКЕР (57) Изобретение относится к нефте" газодобывающей пром-сти и позволяет повысить надежность работы за счет облегчения снятия пакера при значительных перепадах давления. На полом штоке (Ш) 4 с патрубком 5 установлены уплотнительный элемент 3 и взаимодействующие с ним раздвижные верхний 1 и нижний 2 опорные узлы. Последние взаимодействуют соответственно с верхним и нижним кольцевыми выступами 6, выполненными на Ш 4. Шлицевым соединением Ш 4 соединен с, 1502807

30 в<> <м< >«ностьк> ограниченн<>«о о<.егого пе1>е««еще««ия с верхним и нижним перев<.динками 7 и 8. Послед««1«е жестко соединены с установленными I«a ill 4 и вза««мод< ««ствую«««им««с выступами 6

«>бс>й««ам««9 с радиальными пазами 12, ««которых расположены секторы 13 опорного кольца (К) 17. На наружном конце секторов 13 выполнены высту- 10 пы 15 в виде перекрывающих одна другую пластинок 16. Поверхности обойм

9 и секторов 13 узлов 1 и 2 и взаимодействующие с ними ответные поверхности элемента 3 BbGIQJIHpны соответственно в форме вогнутой и выпуклой торовых поверхностей с плавным переходом их в цилиндрическую поверхность от концевого участка элемента 3 и его средней части. Опор-«20 ные поверхности обоймы 9 образованы вогнутой торовой поверхностью, а взаимодействующие с ними участки

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к оборудованию для герметизации межтрубного пространства при вскрытии пластов и испытании скважин.

Пель изобретения — повышение надежности работы пакера эа счет об- 35 легчения его снятия при значительных перепадах давления.

На фиг.1 изображен пакер в транспортном (исходном) положении, на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1 (уплот- 40 иительный э:«емент при этом условно не показан); на фиг.3 — сечение

В-Б на фиг.2 (при этом иэображение развернуто по дуге); на фиг.4 — па— кер в рабочем положении,на фиг.5 — 45 узел I на фиг 4.

Пакер (фпг.1) включает верхний

1 и нижний 2 опорные узлы, уплотнительный элемент 3, шток 4 с патрубком 5, имеюший выступы 6 и соединенный шлицень«м соединением возможностью ограниченного осевого перемещения с верхним переводником 7. Аналогично шток 4 через патрубок 5 соеди««ен с нижним переводЪ ш«к <и S, Переводники 7 и 8 жестко

c<>pI«l«>«t IlLl с ус тановленными на штоке и д;«трубя«5 и в >аимодействующими с «ыстуl««ми 6 обоймами 9 с помощью сект< р< в 1 3 имеют ответную поверхность. Б средней части Ш 4 выполнены дополнительные выступы 18 с воз1<»«<«<>< I bI<> взаимодействия с К 1 7 узлов 1 и 2. Для снятия пакера к верх«ему переводнику 7 прикладывают растягивающее усилие, при этом одна иэ обойм (нижняя) 9 перемещается вверх относительно верхнего К 17, секторы 13 скользят по пазам обоймы. В результате верхняя опора убирается, прекращается поджатие верх ней части элемента 3 к стенке колонны. При последующем перемещении верхнего переводника 7 в движение приводится ill 4 с патрубком 5, который воздействует на нижнее К 17 и секторы 13. В результате происходит принудительный сдвиг элемента 3 и перемещение секторов 13, при этом пакер снимается. 1 з.п. ф-лы, 5 ил . накидных гаек 10 Контактирующие с уплотнительным элементом 3 поверхности 1 t обойм 9 выполнены в виде вогнутой торовой поверхности и имеют радиальные пазы 12 постоянного сечения, в которых расположены секторы 13, повторяющие в своей средней части форму опорных поверхностей 14 этих пазов, а именно форму части кольца с радиусом, равным радиусу образующей окружности торовой поверхности.

На наружном конце секторов 13 имеются выступы 15, выходящие за пределы торовой поверхности. Выступы

15 имеют расположенные перпендикулярно к оси пакера пластинки 16, направленные попеременно вверх или вниз, причем соседние выступы 15 контактируют между собой по поверх ностям пластинок 16, образуя раздвижную сплошную кольцевую опору.

Внутренние концы секторов 13 подвиж но соединены с опорными кольцами 17 посредством выполненных в них пазов, контактирующих с внутренними буртами опорных колец 17. Соединение предусматривает наличие зазоров,обеспечивающих частичный поворот секторов 13 относительно колец 17, а также их радиальное смещение. Ось поворота секторов 13 расположена в

«плоскости симметрии торовой поО?807 6

Одновременно с расхождением секторов 13 происходит прижатие уплотнительного элемента 3 к стенке обсадной колонны 21. Обойма 9 (верхняя) смещается в осевом направлении относительно верхнего опорного кольца

17, обеспечивая перекрытие верхнего кольцевого зазора выступами 15 секторов 13 и поджатие верхней части уплотнительного элемента 3 к стенке обсадной колонны 21. Дальнейшее осевое сжатие уплотнительного элемента 3 приводит к полному заполнению кольцевого пространства между раздвижными опорами деформированным уплотнительным элементом, чем обеспечивается надежность удержания перепада давлений как сверху вниз, 20 так и снизу вверх.

15 верхности, имея возможность смещения относительно нее на некоторую величину 1/2 вверх и вниз (фиг.5) .

Опорные кольца 17 установлены с воэможностью взаимодействия с выступами 18 штока 4 и патрубка 5 (фиг.5) и могут смещаться относительно обойм

9 на величину 1. Уплотнительный элемент 3 охватывает в своей средней части шток 4, а в концевых участках контактируют с обоймами 9, опорными кольцами 17 секторами 13 и их выступами 15. При этом внутренняя поверхность 19 концевых участков 20 уплотнительного элемента 3 (фиг.5) образована выпуклой торовой поверхностью, переходящей в цилиндрическую. Наружная поверхность уплотнительного элемента 3 выполнена цилиндрической и в растянутом положении образует со стенкой обсадной колонны кольцевой зазор °

Пакер работает следующим образом.

Пакер в компоновке с нижерасположенным якорем спускается на насоснокомпрессорных трубах на требуемую глубину, производится заякоривание.

Пакер позволяет передавать крутящий момент нижерасположенным устройством в растянутом и сжатом положениях. Затем на пакер передается сжимающая нагрузка от веса труб. В этом положении нижний переводник 8 вместе с обоймой 9 (нижней) неподвижен относительно стенок обсадной колонны 21,а нижнее опорное кольцо

17 под действием уплотнительного элемента 3 смещается вниз на величину 1, перемещая секторы 13, которые двигаются по лазам на торовой части обоймы 9. При этом внутренний конец секторов перемещается по дуге на величину, равную перемещению опорного кольца, что соответствует повороту сектора 13 на угол С (фиг.5). Наружный конец каждого сектора вместе с выступами 15 при этом выходит за пределы пакера на величину. д, чем обеспечивается перекрытие кольцевого зазора скважины. Радиальное перемещение выступов 15 приводит к их расхождению относительно друг друга.,Образования зазоров между соседними выступами 15 по окружности не происходит, так как это расхождение компенсируется скольжением по перпендикулярным плоскости пакера поверхностям этих выступов.

Снятие пакера производится следующим образом. За счет расклинивания пакср находится в сжатом состоянии после снятия осевой сжимающей нагрузки. Приложение к верхнему переводнику 7 растягивающего усилия приводит к тому, что жестко связанная с ним верхняя обойма 9 переме30 щается вверх относительно верхнего опорного кольца 17, поскольку последнее удерживается выступом 18 штока 4, секторы 13 скользят по лазам обоймы, в результате чего верхняя раздвижная опора убирается, прекращается поджатие верхней части уплотнительного элемента 3 к стенке обсадной колонны 21. В процессе дальнейшего перемещения верхнего пе40 реводника 7 вверх в движение приводится также шток 4 с патрубком 5, который воздействует на нижнее опорное кольцо 17 и секторы 13, стремясь сдвинуть их вверх, тогда как нижний переводник 8 вместе с нижней обоймой 9 удерживается якорем. В результате происходит принудительный сдвиг уплотнительного элемента

3 выступами 15 секторов 13 относительно стенок обсадной колонны 2 1.

При этом секторы 13 скользят по пазам нижней обоймы 9, под*атие нижней части уплотнительного элемента к стенкам скважины прекращается, происходит снятие пакера. В дальнейшем пакер может быть переставлен на другой интервал скважины или поднят на поверхность.

1502807

Ф о р м у 7 а и 3 о 6 р е т е и и я

1. Пакер, .содержащий полый шток с кольцевыми выступами в его верх ней и нижней частях, установленные подвижно на штоке уплотнительный элемент и взаимодействующий с ним верхний опорный узел, взаимодействующий с верхним кольцевым выступом штока, и нижний раздвижной опорный узел, взаимодействующий с кольцевым выступом в нижней части штока, включающий обойму с радиальными пазами и опорное кольцо с секторами, соединенными с ним с воэможностью поворота относительно него, расположенными в пазах обоймы с возможностью взаимодействия с ее опорными поверхностями и имеющими на наружных концах выступы в виде перекрывающих одна другую пластинок, и верхний и нижний переводники, соединенные с опорными узлами, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы пакера за счет облегчения его снятия при значительных перепадах давления,нижний опорный узел установлен на штоке с возможностью осевого перемещения относительно него, поверхности обойм и секторов верхнего и нижнегс опорных узлов и взаимодействующие ними ответные поверхности уплот.«ите««ьного элемента выполнены соот«етственно в форме вогнутой и выпуклой торовых поверхностей с плавным переходом их в цилиндрическую поверхность от концевого участка уплотнительного элемента к его средней части, опорные поверхности обоймы образованы вогнутой торовой поверхностью, взаимодействующие с ни15 ми участки секторов имеют ответную поверхность,а шток имеет в средней части дополнительные выступы, выполненные с возможностью взаимодействия с опорными кольцами верхнего

20 и нижнего опорных узлов.

2. Пакер по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что секторы соединены с опорным кольцом с возможностью радиального смещения относительно .

25 него, а ось поворота секторов расположена в плоскости симметрии торовых поверхностей обоймы и секторов, при этом верхний опорный узел выполнен раздвижным аналогично ниж30 He мУ °

1502807

Составитель Л.Фарукшин

Редактор В.Бугренкова Техред П.Олийнык Корректор Н.Борисова

Заказ 5062/44

Тираж 514

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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