Термостойкий пакер

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности. Цель - повышение надежности работы пакера в условиях циклического изменения давления и т-ры за счет обеспечения равномерного и герметичного прижатия его уплотнительного элемента 15 к внутренней поверхности обсадной колонны 20. Для этого ствол 1 имеет кольцевой бурт 18 с расположенными равномерно по его торцу гнездами 17. Элемент 15 имеет разжимной конус 16, выполненный на торце корпуса 13 со стороны бурта 18. В гнездах 17 размещены распорные элементы. Последние выполнены в виде шариков 19, установленных с возможностью вращения вокруг гнезда. Это обеспечивает строгое повторение элементом 15 формы внутренней поверхности колонны 20. Таким образом, контактные напряжения, возникающие во всех точках поперечного сечения колонны, в месте пакеровки одинаковы между собой. Съем пакера производится перемещением ствола 1 вверх. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 33 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К A BTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4215239/23-03 (22) 23.03.87 (46) 07.03.90. Бюл. К 9 (71) Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союзтермнефть" (72) Ю.А.Яненко, С.Г.Кипнис, А.Е.Впасюк, В.А.Машков и M.Н.Гайнул(53) 622.245.4(088.8) (56) Патент США Р 3818734, кл. Е 21 В 29/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

1I» 1118760, кл. Е 21 В 33/12, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 1480397, кл. Е 21 В 33/12, 1984.

„,SU... f5484 5 А1

2 (54) TEPMOCTOAKHA IIAKEP (57) Изобретение относится к нефтяной пром-сти. Цель — повышение надежности работы пакера в условиях циклического изменения давления и т-ры за счет обеспечения равномерного и герме. тичного прижатия его уплотнительного элемента 15 к внутренней поверхности обсадной колонны 20. Для этого ствол

1 имеет кольцевой бурт 18 с расположенными равномерно по его торцу гнездами 17. Элемент 15 имеет разжимной конус 16, выполненный на торце корпуса

13 со стороны бурта 18. В гнездах 17 размещены распорные элементы. Последние выполнены в виде шариков 19, ус1548405 тановленных с возможностью вращения вокруг гнезда. Это обеспечивает строгое повторение элементом 15 формы внутренней поверхности колонны 20.

Таким образом, контактные напряжения, Изобретение относится к нефтяной промышленности и может бьв:ь использовано в термостойком пакере для герметизации межчрубного пространства, пре-15 имущественно для паранагнетательных скважин.

Цель изобретения -повышение надежности работы пакера в условиях циклического изменения давления и темпера- 20 туры в скважине за счет обеспечения равномерного расширения и герметичного прижатия его уплотнительного элемента к внутренней поверхности обсадной колонны. 25

На фиг. 1 изображен пакер в исходном положении, при спуске его в скважину, разрез; на фиг. 2 — то же, при проведении операции по его установке, р скважине. 30

Термостойкий пакер (фиг. 1 ) со держит ствол 1 с полостью 2, установ.ленный на стволе 1 узел фиксации,вклю" чающий полый поршень 3 с конусом 4 и шпипсами 5,. размещенньм внутри ствола 1 клапан дпя приведения его в действие в виде шара 6 и втулки 7 с седлом 8, закреплечным штифтом 9.

Поршень 3 образует со стволом 1 полость 10, соединяющуюся с полостью 2 40 через радиальные каналы 11. Герметичность полости 10 обеспечивается уплотнительными пальцами 12. На стволе 1 размещены также корпус 13 с уплотнением 14 и закрепленным герметично на нем уплотнительным элементом 15 из термостойкого легкодеформируемого материала, выполненным в виде цилиндрической металлической оболочки, и узел расширения уплотнительного элемента, включающий выполненный на торце корпуса 13 разжимной конус 16 и размещенные в гнездах 17 по ок1;ужности кольцевого бурта 18 ствола 1 распорные элементы в виде шариков 19, взаимодействующие с внутренней поверхностью уплотнительного элемента 15 и поверхностью разжимного кочуса 16. Гнезда

17 бурта 18 размещены равномерно по возникающие во всех точках поперечного сечения колонны, в месте пакеровки одинаковы меяду собой. Съем пакера производится перемещением ствола 1 вверх. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. его окружности и выполнены в виде радиальных пазов с полуцилиндрически-. ми поверхностями. Шпипсы 5 в рабочем положении отжимаются конусом 4 поршня

3 к внутренней поверхности обсадной колонны 20. Для вывода шпипсов 5 из, зацепления с обсадной колонной 20 пакер снабжен установленным неподвижно на стволе 1 опорным кольцом 21 с выступом 22.

Термостойкий пакет (фиг. 1) верхним концом ствола 1 соединяют с колонной труб (не показана) и спускают на них в скважину, заполненную добываемой пластовой жидкостью, на необходимую глубину. При этом шар 6 клапанного узла приподнимается над седлом 8 втулки 7 и пропускает пластовую жидкость, находящуюся в это время под клапанным узлом, предотвращая таким образом, поршневание колонны труб с пакером при спуске в скважину. После окончания спуска пакера шар 7 под действием давления рабочей жидкости, поступающей сверху вниз по колонне труб, садится на седло 8, и клапанный узел закрывается. После этого давление жидкости в полости 2 пакера поднимается и через канал 11 передается в полость 10. Под действием этого давления полый поршень 3 перемещается вниз и конусом 4 раздвигает илипсы 5 до упора в обсадную колонну 20 и фиксирует пакер относительно ее. В процессе фиксации пакера колонна труб, на которой он закреплен, находится в подвешенном состоянии, т.е. осевое усилие на пакер от веса труб отсутствует, После фиксации пакера подвеску труб плавно ослабляют, постепенно увеличивая осевое усилие на пакере и одновременно начинают вращать всю колонну труб (по часовой или против часовой стрелке, в зависимости от направления резьб труб). При этом упор, представляющий собой бурт 18 ствола 1 с гнездами 17 для шариков 19, надавливает на шарики 19, заставляя их перемещать2. Пакерпоп. 1, отличаюшийся тем, что распорные элементы узла расширения уплотнительного элемента выполнены в виде шариков, установленных в гнездах бурта ствола с возможностью вращения вокруг последнего.

5 154840 ся вдоль образующей конуса 16, перекатываться по внутренней поверхности уплотнительного элемента 15, вращаясь одновременно при этом вокруг ствола 1 и расширяя равномерно в радиальном направлеными легкодеформируемую цилиндрическую оболочку упнотнительного элемента. Гнезда 17, взаимодействуя с шариками 19 по принципу ради- 1ð ально-упорного подшипника, поз воляют передавать на шарики 19 момент от вращения колонны труб и с вя занног о с ней ствола 1 пакера. Таким образом, одновременное воздействие осевого усилия от веса колонны труб и момента для их вращения на шарики 19, контактирующие с уплотнительным элементом 15, позволяет деформировать его таким образом, что на внешней поверх- 20 ности уплотнительного элемента 15 постепенно образуется непрерывно увеличивающийся (по мере возрастания осевой нагрузки в поперечном сечении) полукруглый выступ 23 (фиг. 2), ко- 25 торый в конце концов достигает внутренней поверхности обсадной колонны

20, а при дальнейшем раскатывании уплотнительного элемента 15 уплотняет место контакта, так как возникающие 3р при этом контактные напряжения в материале уплотнительного элемента 15 повышают допустимый предел текучести для данного материала, а вращательнсе движение шариков обеспечивает строгое 3 повторение уйлотнительным элементом

15 формы внутренней поверхности обсадной колонны 20, таким образом, что контактные напряжения, возникающие во всех точках поперечного сечения об- 40 садной колонны в месте пакеровки, одинаковы.между собой, что и гарантирует ее надежность. После окончания операции пакеровки шарики 19 остаются внутри полости 24, обеспечивая ей не- 45 обходимую прочность (выполняя роль каркаса). После установки пакера давление рабочей жидкости в полости 2 ствола 1 поднимают до величины, достаточной для среза штифта 9, при этом 50 втулку 7 с шаром 6 падают на забой, открывая проходное сечение ствола 1, после чего пакер готов к эсплуатации.

Съем пакера производится натяжением колонны труб и перемещением

5 6 ствола 1 пакера вверх. При этом закрепленное на нем упорное кольцо 21 своим вертикальным выступом 22 упирается в нижнюю конусную часть 4 полого поршня 3 и сдвигает его вверх, освобожцая при этом шпипсы 5, которые выходят из зацепления с обсадной колонной 20 и освобождают пакер . При этом полукруглый выступ 23 металличес-, кой оболочки уплотнительного элемента 15 сминается, выдавливая шарики

19 в гнезда 17, так как на них больше не воздействует бур 18 ствола 1. После этого пакер извлекается на поверхность.

Формула изобретения

1. Термостойкий пакер, содержащий полый ствол, установленные на стволе узел фиксации пакера с размещенным внутри ствола клапаном для приведения его в действие, корпус с закрепленным на нем цютиндрическим уплотнительным элементом и узел расширения уплотнительного элемента, включающий разжимной конус и распорные элементы, равномерно расположенные по окружности ствсла с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью уплотнительного элемента и поверхностью разжимного конуса, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности работы пакера в условиях циклического изменения давления и температуры за счет обеспечения рав- номерного и герметичного прижатия его уплотнительного элемента к внутренней поверхности обсадной колонны, ствол пакера снабжен кольцевым буртом с расположенными равномерно по его торцу гнездами, разжимной конус расширения уплотнительного элемента выполнен на торце корпуса со стороны бурта ствола, а распорные элементы размещены в его гнездах.

23

79

24

1

Составитель Л.Фарукшнн

Редактор В. Бугренкова Техред И. Ходанич Корректор Н. Ренская

Заказ 123 Тираж 472 Подписное

ВНИКПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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