Пакерующее устройство

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для разобщения межколонного пространства паронагнетательных скважин при разработке месторождений с высоковязкими нефтями. Цель - повышение надежности работы в условиях паронагнетательной скважины при предельных отклонениях расстояния между опорным 11 и фиксирующим 4 выступами установочной муфты. Для этого наружная поверхность нижнего участка уплотнительного элемента 10 в зоне фиксирующего выступа 4 установочной муфты 2 выполнена с кольцевыми зубцами. Уплотнительный элемент 10 установлен с возможностью взаимодействия внутренней поверхности его нижней части с наружной поверхностью клиновидных кулачков 14 и образования фиксирующего выступа на элементе 10 в рабочем положении. Муфта 2 имеет опорный выступ 3. Передача веса нагнетательной колонны труб на пакер происходит через муфту и опорную втулку с замыканием его через выступ 11 на выступ 3. Таким образом, осевая нагрузка не действует на перемычку. 3 ил.

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

Со@1АЛИСТИЧЯСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 E 21 В 33/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЕМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ GGCP (21) 4418367/24-03 (22) 31,. 03.88 (46) 07.03.90. Бкл. У 9 (71) Научна-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Соизтермиефть" (72) В.Н. Коршунов, В.А.машков и В.Н.Шамон (53) 622 ° 245.4(088.8} (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1153040, кл. Е 21 В 33/12, 1983.

Авторское свидетельство СССР

9 148039?, кл. Е 21 В 33/12, 1984.

„.80„„154840.2 (54) ПАКЕРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (5?) Изобретение относится к нефтедобывающей прам-сти и м.б. использовано для разобщения межколоннаго пространства паронагнетательных скважин при разработке месторождений с нысоковязкими нефтями. Цель — павьппение надежности работы в условиях паронагнетательной скважины при предельных отклонениях расстояния между опорным 11 и фиксирующим 4 выступами установочной муфты. Для этого наружная поверхность нижнего участка уплотнительнаго

1548408 элемента 10 в зоне фиксирующего выступа 4 установочной муфты 2 выполнена с кольцевыми зубцами. Уплотнительный элемент 10 установлен с возможностью взаимодействия внутренней поверхности его нижней части с наружной поверхностью клиновидных кулачков 14 и образования фиксирующего выступа на элементе 10 в рабочем положении. Муфта 2 имеет опорный выступ 3. Передача веса нагнетательной колонны труб на пакер происходит через муфту и опорную втулку с замыканием его через выступ 11 на выступ 3. Т.о., осевая нагрузка не действует на перемычку.

3 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для разобщения межколонного пространства паронагнетательных скважин при разработке месторождений 20 с высоковязкими нефтями.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства в условиях паронагнетательной скважины при предельных отклонениях рассгояния между 25 опорным и фиксирующими выступами установочной муфты.

На фиг. 1 показано устройство в момент установки пакера в установочную муфту; на фиг. 2 — то же, перец 30 снятием пакера с места; на фиг. 3— различные варианты расположения кольцевых зубцов на наружной поверхности уплотнительного элемента пакерующего устройства.

Пакеруюцее устройство (фиг. 1) включает соединенную с обсацной колонной 1 установочную муфту 2 с внутренними опорным 3 и фиксирующим 4 высгупами и пакер 5, связанный с колон- 0 ной насосно-компрессорных труб 6 через переводник 7, ствол 8, установленный на отводе 8 и соединенный с переводником 7 цилиндр 9 с уплотнительным элементом 10 в виде токностенной металлической оболочки с наружным кольцевым опорным выступом 11, размещенные в цилиндре 9 кольцевой поршень

12 с разжимным конусом 13 и установленные по окружности между уплотнитель ным элементом 10 и разжимным конусом

13 клиновидные кулачки 14 с наружной

l5 и внутренней 16 коническими поверхностями. При этом (фиг. 3) наружная поверхность нижнего участка 17 уплотнительного элемента 10 в зоне фиксирующего выступа 4 установочной муфты

2 выполнена с кольцевыми зубцами 18, а его внутренняя поверхность 19 взаимодействует с наружной поверхностью

15 клиновидных кулачков 14 с образованием фиксирующего выступа на нижнем участке уплотнительного элемента 10 в рабочем положении

Цилиндр 9 в верхней части перекрыт днищем 20, связанным через перемычку

21 с переводником ?, соединенным черезе муфту 22 с колонной насосно-компрессорных труб 6. Снаружи муфты 22 на резьбе установлена втулка 23, упирающаяся в днище 20 цилиндра 9 °

Поршень 12 цилиндра 9 снабжен уплот нительной манжетой 24 и закрпплен на стволе 8 тарированным срезным элементом 25. Ствол 8 снабжен на нижнем конце выступом 26 и имеет радиальные каналы 27, установлен свободно в переводнике 7 и ограничен от перемещения вниз гайкой 28. Кольцевой поршень

12 жестко связан с разжимным конусом

13, в осевом канале 29 которого выполнено посадочное седло 30.

Между металлическим уплотнительным элементом 10 и кольцевым поршнем 12 установлена разрезная цанга 31, жестко связанная своим верхним концом с унлотнительным элементом 10. Разрезная цанга 31 имеет клиновидные кулачки 14, имеющие наружную коническую поверхность 15. Клиновидные кулачки

14 установлены с возможностью взаимо" действия своей внутренней поверхностью 16 с ответной поверхностью разжимного конуса 13, наружной конической поверхностью 15 — с внутренней поверхностью нижнего участка 17 уплотнительного элемента 10 в зоне кольце-. вых зубцов 18 треугольного профиля.

Кольцевые зубцы 18 на наружной поверхности нижнего участка 17 уплотнительного элемента 10 выполнены с расчетом гарантированного перекрытия зоны фиксирующего выступа 4 установочной муф5 154840 ты 2 при предельных изменениях линейного размера между опорным 3 и фиксирующим 4 выступами установочной муфты 2. На нижнем конце разжимного конуса 13 установлен с возможностью осе5 вого перемещения хвостовик 32, ход которого вниз ограничен стопорной гайкой 33. Опорный выступ 11 на наружной поверхности уплотнительного элемента

10 взаимодействует с опорным выступом

3 установочной муфты 2 при установке, распакеровке и работе пакера.

На посадочное седло 30 в осевом канале 29 установлен посадочный клапан 34, а полость цилиндра 9 гидравлически связана через отверстия 27 в стволе 8 с полостью труб 6. Посадочный клапан 34 имеет отверстие 35 в нижней части и седло 36,. установлен- 20 ное в его верхней части на срезном штифте 37 с возможностью фиксации головок цанги 38 от радиального перемещения к центру осевого канала 29.

Для осуществления распакеровки и по- 25 следующего освобождения осевого канала 29 пакера в колонну труб 6 с поверхности последовательно забрасывают шары 39 и 40 (фиг. 2) .

Пакерующее устройство работает сле-30 дующим образом.

В качестве установочной муфты 2 пакерующего устройства может быть использована как специально устанавливаемая в состав обсадной колонны 1 спецмуфта, так и имеющиеся в ее составе стандартные переводники с соответствующим диаметром проходного канала.

Пакер 5 с посадочным клапаном 34 без шаров 39 и 40 устанавливают на нижний конец первой трубы нагнетательной колонны труб 6 и осуществляют его спуск в скважину до упора опорным выступом 11 уплотнительного элемента

10 в опорный выступ 3 установочной 45 муфты 2. При этом кольцевые зубцы

18 на нижнем участке 17 уплотнительного элемента 10 располагаются на уровне располжеиия фиксирующего выступа

4. Разгружают вес колонны труб 6 на пакер 5. Осевой канал 29 перекрывают сбрасываемым с поверхности шаром 39.

В нагнетательной колонне труб 6 создают изыбточное давление рабочей жидкости, которое через отверстие 27 в стволе 8 передается в полость цилиндра 9 и действует на кольцевой поршень

12. При расчетном давлении, обеспечивающем уплотняющий контакт опорного

8 6 выступа 11 уплотнительного элемента

10 с опорным выступом 3 установочной муфты 2 происходит разрушение срезного элемента 25 и перемещение поршня

12 с разжимным конусом 13 вниз. Создание герметичного уплотнения на фиксирующем выступе 4 происходит следующим образом. Разжимной конус 13 перемещается вниз и взаимодействует своей, конической поверхностью с внутренней поверхностью 16 клиновидных кулачков

f4 цанги "-1, которые, перемещаясь в радиальном направлении, воздействует своей наружной конической поверхностью 15 на нижний участок 17 уплотнительного элемента f0 и пластически деформируют его в радиальном направлении до образования герметичного контакта между вершинами кольцевых зубцов 18 с фиксирующим выступом 4 уста- . новочной муфты 2 за счет их пластической деформации на фиксирующем выступе 4 установочной муфты 2 (фиг. 3).

Взаимодействие нижнего участка 17 уплотнительного элемента 10 с фиксирующим выступом 4 установочной муфты

2 позволяет так же обеспечить надеж.— ное якорение пакера 5 за счет образующегося при этом кольцевого выступа на нижнем участке 17 уплотнительного элемента f0 (фиг. 3).

Для освобождения осевого канала 29 пакера 5 (фиг. 2) с поверхности сбрасывают шар 40, который опускается на седло 36 посадочного клапана 34. 3атем поднимают давление в нагнетательной колонне труб 6, вследствие чего седло 36 вместе с шаром 40 перемещается вниз, срезая штифт 37, и освобождает головки цанги 38 для радиального перемещения их к центру клапана

34. Посадочный клапан 34 беспрепятственно проталкивается давлением на забой скважины либо в предусмотренную ловушку (не показана).

В предложенной конструкции линейный размер между опорным 3 и фиксирующим 4 выступами установочной муфты

2 может изменяться в пределах, определяемых длиной нижнего участка 17 кольцевых зубцов 18 уплотнительного элемента 10, наружной конической поверхностью l5 клиновидных кулачков 14 цанги 31 . Коническая поверхность 15 обеспечивает заведение нижнего конца уплотнительного элемента 10 под фиксирующий выступ 4 установочной муфты

2 при любом линейном изменении положе1548408 ния фиксирующего BblcT B. 4 В зоне перекрытой конической поверхностью 15.

В то же время кольцевые зубцы 18 треугольного профиля позволяют создать на конической поверхности фикси5 рующего выступа 4 уплотняющий контакт с ними при любом расположении ближайшего кольцевого зубца 18 относительно фиксирующего выступа 4, Возможные краевые варианты относительного расположения кольцевых зубцов 18 и фиксирующего выступа 4, а также их работа при создании уплотняющего контакта в том и другом случае 5 показаны на фиг. 3. Толщина материала перемычки 21 выбирается из условия обеспечения гидравлической посадки пакера 5 и разрыва связи между днищем 20 цилиндра 9 и переводником 7 при определенном растягивающем осевом усилии в момент съема пакера 5 с места. Передача веса нагнетательной колонны труб 6 на пакер 5 происходит через муфту 22 и опорную втулку 23 25 на цилиндр 9, с замыканием его через опорный выступ 11 уплотнительного элемента 10 на опорный выступ 3 установочной муфты 2. Таким образом, осевая нагрузка не действует на перемычку 30

21, которая в противном случае разрушилась бы и не выполнила своей функции при посадке и съеме пакера 5.

В процессе эксплуатации пакера 5 в режиме закачки теплоносителя термическоеi изменение осевых и радиальных размеров металлического уплотнительного элемента 10 и установочной муфты 2 не влияет на герметичность пакера 5, так как в процессе эксплуата- 0 ции контактные напряжения в уплотнении

"металл-металл" поддерживаются эа

Ф счет действия избыточного давления теплоносителя на днище 20 цилиндра 9 и поддержки со стороны наружной кони- 5 ческой поверхности 15 клиновидных кулачков 14 цанги 31 зафиксированных разжимным конусом 13 °

Съем пакера 5 с места установки производится натяжением нагнетательной колонны труб 6. При этом .происходит разрыв перемычки 21, который связаны друг с другом днище 20 цилиндра

9 и переводник 7. Ствол 8 пакера 5 пер емеща ется . от но сит ель но р а зжимног о конуса 13, выступом 26 входит с ним во взаимодействие и перемещает его вверх внутри цилиндра 9 до упора кольцевым поршнем 12 в днище 20. Разжимной конус 13 выходит из взаимодействия с клиновидными кулачками 14 цанги

31 и при натяжении цилиндра 9 уплотнительный элемент 10 своим нижним участком 17 взаимодействует с фиксирующим выступом 4 установочной муфты

2. Нижний участок 17 уплотнительного элемента 10 деформируется радиально к центру с уменьшением диаметра и пакер 5 извлекается из скважины. После замены изноыенных деталей пакер вновь .может быть спущен в скважину.

Формула изобретения

Пакерующее устройство, включающее соединенную с обсадной колонной установочную муфту с внутренними опорным и фиксирующим выступами и пакер, со- + держащий связанный с колонной насосно-компрессорных труб через переводник ствол, установленный на стволе и соединенный с переводником цилиндр с уплотнительным элементом в виде тонкостенной металлической оболочки с наружным кольцевым опорным выступом, размещенный в цилиндре кольцевой поршень с разжимным конусом и установленные по окружности между уплотнительным элементом и разжимным конусом клиновидные кулачки с наружной и внутренней коническими поверхностями, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы в условиях паронагнетательной скважины при предельных отклонениях расстояния между опорным и фиксирующим выступами установочной муфты, наружная поверхность нижнего участка уплотнительного элемента в зоне фиксирующего выступа установочной муфты выполнена с кольцевыми зубцами,при этом уплотни1 тельный элемент установлен с возможностью взаимодействия внутренней поверхности его нижней части с наружной конической поверхностью клиновидных кулачков и образования фиксирующего выступа на уплотнительном элементе в рабочем положении.

1548408

22

28

23 .7

21

2Ц

27

У

2h

12

1Î

14

13

Я зУ

34

Я ч

Составитель Л.Фарукшин

Редактор В.Бугренкова Техред М.Ходанич.- Корректор С.Иекмар

Заказ 123 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ 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