Гидромеханический пакер

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для разобщения пластов в скважинах. Цель - упрощение конструкции, снижение трудоемкости и сложности изготовления пакера при сохранении его эксплуатационных качеств . Пакер устанавливается на обсадной колонне и его корпус 1 имеет центральный 2 и впускной 3 каналы. На корпусе 1 последовательно установлены неподвижный упор, уплотнительный элемент 5 и подвижная нажимная дифференциальная втулка (ДВ) С корпусом 1 ДВ 6 образует заполненную жидкостью кольцевую полость 7 сообщающуюся в рабочем положении с каналом 2 корпуса 1 через клапаны 3. В исходном положении клапан 3 перекрыт пробкой 8. С возможностью осевого перемещения и фиксации на корпусе 1 в конечном положении в ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 33/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4644833/03 (22) 02,02.89 (46) 15,02,91, Бюл. М 6 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (SU) и Комбинат

"Нефть и газ" КЕ (00) (72) В.И.Ванифатьев, Ю.З.Цырин, С,Н,Силуянов (30), Герд Хаммер. Гайсле Юрген, Бишофф Юрген и Валентин Волфганг (DD) (53) 622.245.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1318005, кл. Е 21 В 33/12,;985.

Авторское свидетельство СССР

hk 1501589, кл. Е 21 В 33/12, 1987. (54) ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПАКЕ Р (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено

„„Я „„1627665 А1 для разобщения пластов в скважинах. Цель — упрощение конструкции, снижение трудоемкости и сложности изготовления пакера при сохранении его эксплуатационных качеств. Пакер устанавливается на обсадной колонне и его корпус 1 имеет центральный

2 и впускной 3 каналы. На корпусе 1 последовательно установлены неподвижный упор, уплотнительныи элемент 5 и подвижная нажимная дифференциальная втулка (ДВ). С корпусом 1 ДВ 6 образует заполненную жидкостью кольцевую полость 7. сообщающуюся в рабочем положении с каналом

2 корпуса 1 через клапаны 3, В исходном положении клапан 3 перекрыт пробкои 8. С возможностью осевого перемещения и фиксации на корпусе 1 в кочсчном положении в

1627665 ф-лы, 4 ил. кольцевой полости 7 размещены кольцевой поршень (КП) 9 с уплотнительными кольцами 10 и 11, впускной клапан с пружиной 13, выполненный в виде подвижной кольцевой перегородки 12, В корпусе 1 установлен полый срезной элемент (СЭ) 14 с дном 15, выступающий в канал 2. В полости 16 СЭ 14 с упором в его дно 16 и возможностью выхода в канал 2 корпуса 1 в рабочем положении установлена пробка 4, Кольцо 10 между КП

9 и нажимной ДВ 6 выполнено в виде самоИзобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в процессе их крепления, а именно в гидромеханических пакерах, устанавливаемых на обсадной колонне для разобщения пластов в скважинах.

Цель изобретения — упрощение конструкции, снижение трудоемкости и сложности изготовления пакера при сохранении его эксплуатационных качеств.

На фиг. 1 показан пакер, в исходном положении; на фиг. 2-4- в процессе приведения его в действие.

Ф

Гидромеханический пакер (фиг. 1), устанавливаемый на обсадной колонне(не показана). включает корпус 1 с центральным 2 и впускным 3 каналами, установленные последовательно на корпусе 1 неподвижный упор 4, уплотнительный элемент 5 и подвижную нажимную дифференциальную втулку 6, образующую с корпусом 1 заполненную жидкостью кольцевую полость 7, сообщающуюся при запакеровке с центральным каналом 2 корпуса 1 через его впускной канал 3, перекрытый в исходном положении пробкой 8. В кольцевой полости

7 размещен подвижно кольцевой поршень

9 с уплотнительными кольцами 10 и 11, впускной клапан 12 с пружиной 13, В корпусе 1 установлен выступающий в его центральный канал 2 срезной элемент 14 с дном 15.

Пробка 8 установлена в полости 16 срезного элемента 14 с упором в его дно 15 и возможностью выхода в центральный канал 2 корпуса 1 при разрушении дна 15 срезного элемента 14 и осевом перемещении кольцевого поршня 9. Кольцевой поршень 9 размещен с возможностью закрепления его на кольцевой канавке 17 корпуса 1 в конечном положении фиксатором 18, а уплотнительное кольцо 10 между кольцевым поршнем 9 и дифференциальной втулкой выполнено в виде самоуплотняющейся манжеты одностороннего действия Впускной клапан 12

40 уплотняющейся манжеты одностороннего действия. Перегородка 12 установлена на

КП 9 с упором в его фиксатор 18. Объем кольцевой полости 7 по длине хода КП 9 равен объему полости 16 СЭ 14 в интервале от плоскости среза по кольцевой канавке 22 до обращенного к каналу 3 торца пробки 8

За счет этого КП при движении пробки 8 выдавливается в канал 2. Т,обр. сообщается канал 3 с полостью обсадной колонны. 1 з.п, пакера выполнен в виде подвижной кольцевой перегородки с уплотнительными кольцами 19, установленной на кольцевом поршне 9 с упором в его фиксатор 18. Уплотнение зазоров между дифференциальной втулкой 6 и корпусом 1 пакера обеспечивается уплотнительными кольцами 20 и 21, На срезном элементе 14 на уровне плоскости упора пробки 8 в дно 15 выполнена кольцевая канавка 22.

Гидромеханический пакер работает следующим образом (фиг. 2).

При прохождении по обсадной колонне (не показана) и центральному каналу 2 корпуса 1 цементировочной пробки (не показана), последняя разрушает срезной элемент

14, таким образом устраняется предварительное перекрытие дном 15 полости 16 для передачи давления иэ полости обсадной колонны.

После посадки цементировочной пробки на стоп-кольцо и сброса давления в цементировочной головке дифференциальная втулка 6 под действием перепада давления между заколонным и внутриколонным пространствами смещается вниз. увлекая в конечное положение поршень 9 посредством жидкости, находящейся в надпоршневом пространстве. Поршень 9 закрепляется на корпусе 1 взаимодействием фиксатора 18 с кольцевой канавкой 17. Благодаря тому, что объем кольцевой полости 7 на длине хода поршня 9 по меньшей мере равен объему полости 16 срезного элемента 14 в интервале от плоскости среза по кольцевой канавке

22 до обращенного к впускному каналу 3 торца пробки 8, при указанном движении поршня 9 выдавливается в центральный канал 2 пробка 8, Таким образом, обеспечивается сообщение впускного канала 3 с полостью обсадной колонны.

При повышении давления в обсадной колонне (фиг. 3) жидкость через полость 16

1627665 и впускной канал 3 поступает в полость 7 и, сдвигая впускной клапан 12 всерх, а также отгибая манжету 10, передает это давление на верхнюю зону дифференциальной втулки

6, вызывая ее перемещение вверх, т.е. сжатие уплотнительного элемента 5 и пакеровку скважины, При снятии давления в цементировочной головке (фиг. 4) жидкость в надпоршневом пространстве удерживается манжетой 10 одностороннего действия, сохраняя сжатое положение уплотнительного элемента 5. Впускной клапан 12 перемещается пружиной 13 и входит в контакт с нижней ступенью внутренней поверхности втулки 6, дублируя функцию манжеты 10 (практически впускной клапан 12 доходит до своего крайнего нижнего положения под действием жидкости, вытесняемой вниз при осевом сжатии манжеты 10, до плотного прилегания ее по всей наружной поверхности к внутренней поверхности втулки 6). При дальнейших повышениях давления в обсадной колонне может происходить доуплотнение контакта уплотнительного элемента 5 со стенкой скважины за счет передачи этого давления в полость 7, Преимущества предлаг;eмoго идромсханического пакера по сравне1:ию с прото типом заключаются следугсщем.

Технические преиму.цества соотг. . в наличии составного элемента привода в, лки и выпадающей в центральный;:i",ал пробки 8, взаимодействующих между сойсй исдругими эле;лентами пакера, чем хоче-:ном счете исключается необходимость л отдельном многоэлемвнтном многофункциональном клапанном узле и —,а ким образом существенно ynr>oe!ac конструкция пакера, Формула изобретения

1 1.Гидромеханический пакер, устанавливаемый на обсадной колонне, включающий корпус с центр,"1ьным и впускным канала5 ми, установленные последовательно на корпусе неподвижный упор, уплотнительный элемент и подвижную нажимную дифференциальную втулку, образующую с корпусом заполненную жидкостью кольцевую по10 лость, сообьцающуюся в рабочем положении с центральным каналом корпуса через его впускной канал, перекрытый в исходном положении пробкой, размещенный с воэможностью осевого перемещения в кольце15 вой полости кольцевой поршень с уплотнительными кольцами, впускной клапан с пружиной, установленный в корпусе и выступающий в его центральный канал по-. лый срезной элемент с дном, о т л и ч а ю20 шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, снижения трудоемкости и сложности изготовления пакера при сохранении его эксплуатационных качеств, пробка установлена в полости срезного элемента

25 с упором B его дно и возможностью выхода в центральный канал корпуса в рабочем положении, кольцевой поршe!,ь размещен с возь жностьк р,"с:ации его на корпусе в конечном положении, при этом уплотни30 тельно кольцо между ко".üöåâûì поршнем и ..ажимной дифферснциальной втулкой выпогНрНо в видес моупло няющейся манже ты одностороннег0 действия.

2. Пакео по г;, 1, о т л и ч а ю щ i", ". с я

35 теь, что впускной клгп,н выполнен в гиде подвижной кольцевой герегородки, установленной на кольцевом поршне с упором в с-о фиксатор.

1627665 (у

Ф//Г Z

1627665

Щ г <

Составитель И.Левкоева

Техред М,Моргентал Корректор M.Äeì÷èê

Редак ор М.Товтин

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

Заказ 322 Тираж 361 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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