Термостойкий пакер

 

Изобретение относится к нефтедобывающей пром-ти и позволяет повысить надежность работы пакера в условиях циклической закачки теплоносителя за счет образования неразрывных поверхностей внедрения якоря в стенку обсадной колонны (ОК) и металлическую оболочку (МО). Пакер включает соединенный с помощью труб полый ствол 1, конус 5, гидроцилиндр 2 с уплотнительной МО 3 с внутренним кольцевым выступом 4. На МО 3 на уровне ее выступа 4 установлен якорь. Он выполнен в виде обоюдоострого и волнообразно изогнутого в осевом направлении кольца (К) 9 из материала с пределом прочности выше, чем у МО 3 и ОК 18. Разрезная цанга пакера выполнена в виде клиновидных кулачков 7 с кольцевым пазом 8. После перекрытия ствола 1 поднимают давление рабочей жидкости и она попадает в гидроцилиндр 2, перемещая конус 5 и радиально кулачки 7. Перемещение передается К 9. Оно и МО 3 увеличиваются диаметрально. Кромки К 9 внедряются в ОК 18 и МО 3. При подаче теплоносителя пакер нагревается и МО 3 с К9 дополнительно поджимаются кОК18. По мере ее нагрева усилие передается на МО 3 и К 9, обеспечивая нужные контактные давления . 2 ил.

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

6 (21) 3989974/03 (22) 17.12.85 (46) 07.05.92. Бюл. М 17 (71) Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союзтермнефть" (72) А. П. Кудинов, В. А. Гиринский и А. Е.

Власюк (53) 622.245.4(088.8) (56) Патент США

М 2970690, кл. 166-121, 1961. (54) ТЕРМОСТОЙКИЙ ПАКЕР (57) Изобретение относится к нефтедобывающей пром-ти и позволяет повысить надежность работы пакера в условиях циклической закачки теплоносителя за счет образования неразрывных поверхностей внедрения якоря в стенку обсадной колонны (ОК) и металлическую оболочку (МО). Пакер включает соединенный с помощью труб Ж, 1731937 А1 полый ствол 1, конус 5, гидроцилиндр 2 с уплотнительной МО 3 с внутренним кольцевым выступом 4. На MO 3 на уровне ее выступа 4 установлен якорь. Он выполнен в виде обоюдоострого и волнообразно изогнутого в осевом направлении кольца (К) 9 из материала с пределом прочности выше, чем у МО 3 и ОК18. Разрезная цанга пакера выполнена в виде клиновидных кулачков 7 с кольцевым пазом 8. После перекрытия ствола 1 поднимают давление рабочей жидкости и она попадает в гидроцилиндр 2, перемещая конус 5 и радиально кулачки 7, Перемещение передается К 9. Оно и МО 3 увеличиваются диаметрально. Кромки К 9 внедряются в ОК 18 и МО 3. При подаче теплоносителя пакер нагревается и МО 3 с

К9дополнительно поджимаются к ОК18. llo мере ее нагрева усилие передается на МО 3 и.К 9, обеспечивая нужные контактные давления. 2 ил.

1731937

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности; а именно кустройствам для перекрытия межколонного пространства скважины при закачке в нее пара для воздействия на нефтяной пласт.

Цель изобретения — повышение надежности работы пакера в условиях циклической закачки теплоносителя за счет образования неразрывных поверхностей внедрения якоря в стенку обсадной колонны и металлическую оболочку пакера.

На фиг. 1 представлен пакер в исходном положении; на фиг. 2 — то же, в рабочем положении.

Термостойкий пакер содержит ствол 1, на котором размещен гидроцилиндр 2 с металлической уплотнительной оболочкой 3 с внутренним кольцевым выступом 4, установленный в гидроцилиндре 2 конус 5 с поршнем 6, разрезную цангу в виде клиновидных кулачков 7 с кольцевым пазом 8, установленных с возможностью взаимодействия с конусом 5 и внутренним кольцевым выступом 4 металлической оболочкой 3 в радиальном направлении. Снаружи металлической оболочки 3 на уровне ее кольцевого выступа 4 установлено обоюдоострое волнообразно изогнутое кольцо 9, выполняющее функции якоря.

B осевом канале ствола 1 установлено на срезной шпильке 10 седло 11 клапана под сбрасываемый шар (показан пунктиром). Между выступом 12 ствола 1 и металлической оболочкой 3 установлен с возможностью взаимодействия с поршнем

6 толкатель 13 и уплотнение 14. Для взаимодействия с конусом 5 ствол снабжен выступом 15. Осевой канал ствола 1 соединен с полостью гидроцилиндра 2 отверстием 16.

Пакер соединяется с колонной насоснокомпрессорных труб 17 и спускается в скважину, обсаженную колонной 18 (фиг. 2).

Термостойкий пакер работает следующим образом.

На колонне насосно-компрессорных труб 17 пакер опускается в скважину. B колонну насосно-компрессорных труб 17 забрасывают шарик, перекрывающий осевой канал ствола 1 путем посадки на седло 11, и поднимают давление рабочей жидкости до минимального.

Рабочая жидкость из осевого канала ствола 1 переходит через отверстие 16 в полость гидроцилиндра 2 и перемещает поршень 4 с конусом 5 по стволу 1 в осевом направлении. Осевое перемещение конуса

5 преобразуется в радиальное перемещение клиновидных кулачков 7.

Радиальное перемещение клиновидных кулачков 7 передается через внутрен50

Одновременно седло 11 клапана срезает шпильку 10 и вместе с шариком падает на забой, освобождая осевой канал ствола 1.

После этого сбрасывают давление рабочей жидкости и нагружают ствол 1 пакера весом колонны насосно-компрессорных труб 17, При этом выступ 12 ствола 1 действует на уплотнение 14, толкатель 13 и поршень с конусом 5. Таким образом, весом колонны насосно-компрессорных труб 17 обеспечивается непрерывное поджатие металлической оболочки 3 к кольцу 9 и кольца 9 к обсадной колонне 18. Одновременно производится сжатие уплотнения 14 и поддержание в нем напряжений, достаточных для ний кольцевой выступ 4 металлической оболочки 3 на обоюдоострое волнообразно изогнутое кольцо 9, Наружный диаметральный размер металлической оболочки 3 увеличивается, и напряжения в ней превышают предел текучести материала оболочки.

Кольцо 9, расположенное на металлической оболочке 3 напротив внутреннего кольцевого выступа 4, также начинает

10 увеличивать свой диаметральный размер, но за счет увеличения радиусов волнообразных изгибов. Когда кольцо 9 достигнет обсадной колонны 18, оно своей наружной острой кромкой начнет внедряться в повер15 хностный слой обсадной колонны 18, перерезая выступающие кромки задиров, острые края царапин и т,д., пока не углубится до неповрежденных слоев металла на достаточную глубину. Ввиду линейности

20 контакта кольца 9 с обсадной колонной 18 значительные контактные давления в месте внедрения не развиваются на большую глубину в стенку обсадной колонны.18 и общая величина в ней не превышает допустимых

25 пределов.

После этого поднимают давление рабочей жидкости в колонне насосно-компрессорных труб до 1,2-1,5 от номинального значения. При этом происходит дальнейшее

30 внедрение в обсадную колонну 18 острой наружной кромки кольца 9 на расчетную глубину и одновременно внутренней острой кромки в поверхность металлической оболочки 3.

35 Одновременное внедрение обеих острых кромок кольца 9 обеспечивает герметичное зацепление металлической оболочки

3 в обсадной колонне 18, достаточное для удержания усилия от подпакерного давле40 ния, При этом усилия от подпакерного давления, действующие на металлическую оболочку 3, замыкаются на обсадную колонну 18, оставляя для ствола 1 возможность осевого перемещения.

1731937

40

50

55 герметизации зазора между стволом 1 и гидроцилиндром 2, При подаче теплоносителя через пакер он нагревается быстрее чем обсадная колонна 18, находящаяся в условиях теплообмена с окружающими горными породами.

Поэтому температурные деформации пакера приводят к дополнительному поджатию металлической оболочки 3 к кольцу 9 и кольца 9 к обсадной колонне 18. При этом герметичность пакеровки улучшается.

В дальнейшем, по мере прогрева обсадной колонны 18 и увеличения ее диаметрального размера, контактные напряжения между металлической оболочкой 3, кольцом

9 и обсадной колонной 18 уменьшаться и возникнет необходимость в дополнительном поджатии пакера.

Ствол 1 пакера под действием веса колонны насосно-компрессорных труб 17 через выступ 12, уплотнение 14 и тол кател ь 13 перемещает поршень 6 с конусом 5 в осевом нап равлении. П реобразующий механизм, включающий конус 5 и клиновидные кулачки 7, передает увеличенное усилие в радиальном направлении на металлическую оболочку 3, кольцо 9, обеспечивая необходимую для герметизации величину контактных давлений.

С каждым циклом подачи теплоносителя этот процесс повторяется. При снятии пакера натяжением колонны насосно-компрессорных труб 17 ствол 1 пакера перемещается вверх до контакта выступа 15 с конусом 5 и выведения его из взаимодействия с клиновидными кулачками 7,.что позволяет металлической оболочке 3 и кольцу 9 под

5 действием сил остаточной упругости выйти из зацепления с обсадной колонной 18 и освободить пакер для подъема его из сква. жины.

10 Формула изобретения

Термостойкий пакер, включающий соединенный с помощью труб полый ствол, конус, гидроцилиндр с металлической уплотнительной оболочкой с внутренним

15 кольцевым выступом, якорь из материала с пределом прочности выше предела прочности металлической оболочки и обсадной колонны, разрезную цангу в виде клиновидных кулачков с кольцевым пазом, установ20 ленных с возможностью взаимодействия с конусом и внутренним -кольцевым выступом металлической оболочки в радиальном направлении, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения надежности работы паке25 ра в условиях циклической закачки теплоносителя за счет образования неразрывных поверхностей внедрения якоря в стенку обсадной колонны и металлическую оболочку, якорь выполнен в виде обоюдоострого и

30 волнообразного изогнутого в осевом направлении кольца, установленного на металлической оболочке на уровне ее внутреннего кольцевого выступа, 1731937

Составитель Л.Фарукшин

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий.

Редактор В.Петраш

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

Заказ 1563 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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