Гидромеханический пакер

 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к креплению скважин с применением гидромеханических пакеров в составе обсадной колонны при' строительстве нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение герметизирующей способности пакера при разобщении проницаемых пластов, разделенных тонкой непроницаемой перегородкой. Гидромеханический пакер состоит из полого корпуса (ПК) 1, основного и дополнительного нажимного уплотнительного злементов (УЭ) 4, раз-слс^о^^^Ш^1. 12^^^^^^^^'-"--^^^^^^isФаг.14^ О XI О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 В 33/12

7Ф

l5 а

7о б»„, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4767740/03 (22) 20.11.89 (46) 23.02.92. Бюл. N. 7 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) В.И.Ванифатьев, Ю,З,Цырин, С.Н;Силуянов, Б.А,Вацык, А.А.Домальчук и Г.К.Казаров (53) 622.245.4. (088 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1318005, кл. E 21 В 33/12, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 1627665, кл. Е 21 В 33/12 1989 (54) ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПАКЕ Р (57) Изобретение относится к горной промышленности, а именно к креплению скважин с применением гидромеханических пакеров в составе обсадной колонны при строительстве нефтяных и газовых скважин.

Цель — повышение герметизирующей способности пакера при разобщении проницаемых пластов, разделенных тонкой непроницаемой перегородкой. Гидромеханический пакер состоит из полого корпуса (ПК) 1, основного и дополнительного нажим- . ного уплотнительного элементов (УЭ) 4. раз 4 юЪ

С)

О

1714079 мещенных на ПК 1, основной идополнительной нажимной втулок (НВ) 5, узла фиксации

УЭ 4, основной и дополнительной кольцевых камер (КК) 9, образованных НВ 5 и ПК 1, причем ПК 1 выполнен в зоне каждой КК9, основной и дополнительный радиальные каналы (PK) 10, каждый из которых перекрыт пробкой (П) 11 со срезным элементом и возможностью выхода в полость ПК 1. Среэной элемент П 11 выполнен в виде. кольца (К) 12 со штифтом (Ш) 13. Каждая НВ 5 выполнена с радиальным отверстием с перекрытым двухступенчатым по диаметру поршнемтол кателем (ПТ) 15, взаимодействующим с П

11 меньшей ступенью. Дополнительыая НВ

5 (верхняя) зафиксирована на ПК 1 срезным

Изобретение относится к горной промышленности при строительстве нефтяных и газовых скважин, а именно к креплению скважин с применением гидромеханических пакеров в составе обсадной колонны, Цель изобретения — повышение герметизирующей способности пакера при разобщении проницаемых пластов, разделенных тонкой непроницаемой перегородкой.

На фиг. 1 изображен пакер в транспортном положении, на фиг, 2 — то же, в момент окончания процесса цементирования скважины и снятия давления в цементировочной головке, т.е, в момент подготовки к срабатыванию; на фиг, 3 — то же, в рабочем положении.

Гидромеханический пакер состоит из полого корпуса 1 с центральным каналом 2, в средней части которого установлен упорный переводник 3 основного и дополнительного нажимных уплотнительных элементов 4, размещенных на полом корпусе по обе стороны упорного переводника 3, основной и дополнительной нажимными втулками 5, телескопически установленных на полом корпусе 1 с непосредственным, контактом своими нажимными частями бс одной из ответных торцовых поверхностей каждого нажимного уплотнительного элемента 4, узла фиксации каждого нажимного уплотнительного элемента 4 в виде фикса.торов 7 с поджимными гайками 8, основной и дополнительной кольцевых камер 9, образованных каждой нажимной втулкой 5 с полым корпусом 1, прйчем в последнем выполнен в зоне каждой кольцевой камеры

9 основной и дополнительный радиальные каналы 10, каждый из которых перекрыт пробкой 11 со срезным элементом и воз5

35 элементом (СЭ) 17. Цементировочная пробка, двигаясь к забою, сдвигает внйз К 12 и срезает Ш 13. После сброса давления в пакере ПТ 15 под действием перепада давления выталкивают в полость ПК 1 меньшими . ступенями П 11. При повторном повышении давления жидкость через PK 10 ПК 1 посту-. пает в КК 9, возвращая при этом ПТ 15 в исходное положение, перемещает НВ 5 и деформирует УЭ 4 до их контакта со стенкой скважины. За счет фиксации дополнительной НВ 5 посредством СЭ 17 достигается последовательное приведение в действие

УЭ 4. НВ 5 в конечном рабочем положении удерживаются узлом фиксации УЭ 4. 3 ил. можностью выхода в центральный канал 2 полого корпуса 1. Полый корпус 1 выполнен с внутренней проточкой а в месте размещения каждого радиального канала 10, Срезной элемент пробки 11 выполнен в виде кольца 12 со штифтом 13, установленного в каждой внутренней проточке а полого корпуса 1 с возможностью смещения ниже радиального канала 10. Каждая нажимная втулка 5 выполнена с радиальным отверстием с установленным в нем гнездом 14 и двухступенчатым по диаметру поршнемтолкателем 15, взаимодействующим с пробкой 11 меньшей ступенью, причем диаметр пробки 11 равен диаметру большей ступени поршня-толкателя 15, а ось симметрии последнего смещена от оси радиального канала 10 полого корпуса 1 на величину, меньшую разности радиусов ступеней поршня-толкателя 15. Необходимую герметичность обеспечивают уплотнительные кольца 16. Дополнительная нажимная. втулка 5 (верхняя) зафиксирована на полом корпусе 1 срезным элементом 17.

Гидромеханический пакер работает следующим образом.

При прохождении по обсадной колонне

l и центральному каналу 2 пакера цементировочная пробка (не показана), двигаясь к забою, сдвигает вниз кольца 12 и срезает штифты 13. После окончания процесса цементирования и посадки цементировочной пробки на "стоп"-кольцо и сброса давления в цементировочной головке двухступенчатые по диаметру поршень-толкатели 15 под действием перепада давления между зако-! лонным и внутриколонным пространствами перемещаются внутрь гнезда 14, выталкивая при этом меньшими ступенями в центральный канал 2 полого корпуса 1.1714079. 35

50

55 взаимодействующую с ними пробку 11. При повторном повышении давления в цементировочной головке жидкость из обсадной колонны через радиальные каналы 10 полого — корпуса 1 поступает в кольцевые камеры 9, возвращая при этом поршни-толкатели 15 в исходное положение, перемещает нажимные втулки 5 и деформирует (приводит в рабочее положение) нажимные уплотнительные элементы 4 до их контакта со стенкой скважины 18. Благодаря фиксации на полом корпусе 1 дополнительной нажимной втулки

5 (верхнеи) срезным элементом 17 обеспечивается.последовательное приведение в действие нажимных уплотнительных элементов

4, что способствует увеличению общей площади контакта последних со стенкой скважины 18. Нажимные втулки 5 в конечном рабочем положении удерживаются фиксаторами 7, взаимодействующими с упорными канавками, выполненными на корпусе 1.

Формула изобретения

Гидромеханический пакер, включающий полый корпус с радиальным каналом, соединенный с упорным переводником, на жимной уплотнительный элемент, размещенный на полом корпусе под упорным переводником, нажимную втулку, телескопически установленную на полом корпусе под нажимным уплотнительным элементом и образующую с полым корпусом кольцевую камеру, сообщающуюся с полостью корпуса радиальным каналом, перекрытым пробкой со срезным элементом и воэможностью выхода в полость корпуса, и узел фиксации нажимного уплотнительного элемента, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повыше5 ния герметизирующей способности пакера при разобщении проницаемых пластов, разделенных тонкой непроНицаемой перегородкой, он снабжен дополнительными .наружными уплотнительным элементом и

10 нажимной втулкой с узлом фиксации и кольцевой камерой, полый .корпус выполнен с дополнительным радиальным каналом, перекрытым,пробкой, каждая нажимная втулка выполнена с радиальным отверстием с

15 установленным в нем двухступенчатым по диаметру поршнем-толкателем, взаимодействующим с пробкой меньшей ступенью, причем диаметр пробки равен диаметру большей ступени поршня-толкателя, а ось

20 симметрии последнего смещена от оси радиального канала полого корпуса на величину, меньшую разности радиусов ступеней поршня-толкателя, полый корпус выполнен с внутренней проточкой в месте размеще25 ния основного и дополнительного радиальных каналов, срезной элемент пробки выполнен в виде кольца со штифтом, установленного в каждой внутренней проточке полого корпуса с возможностью смещения

30 ниже радиального канала последнего, при этом дополнительная нажимная .втулка зафиксирована на, полом корпусе срезным элементом.

1714079

17.

Ж

15

25

0

11 .

40

50

Составитель С. Морозов

Техред М,Моргентал Корректор О. Кундрик

Редактор Н. Гунько

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

Заказ 668 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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