Пакер

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з E 21 B 33/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I ) 1 cl Ч 2 4 фь.

О

ЬЗ (гд

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4679370/03 (22) 14.04,89 (46) 15.06.92, бюл. М 22 (71) Всесоюзный нефтяной научно-исследовательский институт по технике безопасности (72) 6,А.Ãçäæèåâ и Б,A.Кири (53) 622.245.4 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1620607, кл, Е 21 8 33/12, 1987. (54) ПАКЕР (57) Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к.устройствам

М

4/

5U 1740623 А1 для разобщения ствола скважины. Цель изобретения — повышение надежности работы за счет герметичного разобщения ствола скважины. Для этого в пакере, включающем корпус 19 со шлицами на внутренней поверхности, уплотнительный элемент 34, шлипсы 32, верхний 20 и нижний 21 прижимы, связанные с корпусом резьбой. обратный клапан выполнен в виде шара 3 с осевым каналом и шипами 60, вставленными в пазы

61 вилок 24. Обратный клапан устанавливают в полой камере 64. При этом клапан жестко связан с нижним прижимом 2 и имеет

1740623

40 поперечину 57. В пазах 44 прижимов устанавливают связанную с колонной труб муфту

15 с поворотными подпружиненными упорами 48 для взаимодействия с прижимами. Под упорами размещено основание 15 с толкателем 58. На верхнем прижиме установлена герметизирующая манжета 16, При необходимости установки пакера упоры 48 вставляют внутрь прижимов 2 в продольные пазы

44. При этом тол катель 58, связанный гибким элементом 17 с муфтой 15, своим грузом 58 . упирается в планки 57 клапана, преодолев

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для разобщения ствола скважины при ее эксплуатации и ремонте.

Известен пакер. содержащий корпус со шлицами на внутренней поверхности, установленные на наружной поверхности корпуса уплотнительный элемент и шлипсы. верхний и нижний прижимы с пазами. связанные с корпусом резьбой, обратный тарельчатый клапан, установленный на нижнем прижиме с возможностью перекрытия проходного канала в нем, связанную резьбой с колонной труб муфту с поворотными подпружиненными упорами. установленными с воэможностью размещения в пазах прижимов и взаимодействия с последними, установленное под упорами и связанное с ними основание с толкателем. взаимодействующим с обратным клапаном. манжету верхнего прижима и защелки прижимов с возможностью взаимодействия с основанием и шлицами корпуса.

Пакер спускают в скважину на трубах с захватом за верхний прижим с утопленным уплотнительным элементом. раздвигающимся после установки на определенной глубине. При дальнейшем опускании труб обратный клапан открывается толкателем и наоборот. Для извлечения захватывают пакер за нижний прижим.

Недостатками этого пакера является отсутствие устьевой.технологической катушки, обеспечивающей точный захват при переходе с верхнего прижима на нижний: трудность изготовления тарельчатого клапана; необходимость открытия его вниз эа пределы устройства, что снижает надежность герметизации.

Целью изобретения является повышение надежности 1эаботы за счет герметичного разобщения ствола скважины.

Поставленная цель достигается тем, что в пакере, содержащем корпус со шлипсами

35 пружину 23. Клапан открывают воздействием на шипы 60 прорезями 61. поворачивая шар на 90". Спускают пакер на необходимую глубину. После чего вращают колонну труб, а вместе с ней упоры и верхние прижимы.

При этом ролики 40 упрутся во внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны. предотвращая вращение корпуса 19. Конусные втулки 29 и 30 выталкивают плиты 32.

Уплотнительный элемент 34 распирают, создавая необходимую герметичность. 6 ил. на наружной поверхности, уплотнительный элемент. верхний и нижний прижимы, связанные с корпусом резьбами. клапан. установленный на нижнем прижиме с воэможностью перекрытия проходного канала в нем.толкатель, связанный с колонной труб. а поворотными подпружиненными упорами — с верхним прижимом. реактивный упор. размещенный на наружной поверхности корпуса под уплотнительным элементом и неуравновешенные защелки, размещенные на осях в пазах верхнего и нижнего прижимов с возможностью взаимодействия с толкателем и шлицами на внутренней поверхности корпуса, манжета верхнего прижима также взаимодействует с толкателем, Клапан выполнен в виде шара, закрывающего седло, в основании которого предусмотрена подвижная подпружиненная вилка. оканчивающаяся вертикальными пазами. в которые входят эксцентричные шипы шара.

На конце толкателя прикреплен гибкий элемент тела, оканчивающийся грузом. На устье скважины предусмотрена дополнительная катушка, по высоте равная расстоянию между пазами верхнего и нижнего прижимов. и подкладная вилка для снятия катушки с устья скважины для проведения операции по извлечению такера из скважины.

На фиг. 1 изображено оборудование фонтанной скважины с установленным в ней пакером в положении закрытого клапана (на проекции виды на клапан сдвинуты друг относительно друга на 90 ), разрез; на фиг. 2 — подкладная вилка, вид сбоку; на фиг.

3 — то же, вид сверху; на фиг. 4 — пакер в открытом положении со сдвинутыми видами на клапан, продольный разрез: на фиг. 5— разрез А-А на фиг 4: на фиг. 6 — разрез Б-Б на фиг, 4.

Пакер 1 устанавливают в эксплуатационной колонне 2. Он оканчивается обрат1740623

25

35

50

55 ным клапаном в виде шара 3 с осевым каналом, В скважину спущена колонна НКТ 4, ввинченная сверху в катушку 5. На верхний фланец крестовика 6 установлен дополнительный фланец 7. На катушке 5 расположены задвижка 8, крестовик 9. Колонна НКТ 4 соединена с катушкой 5 через муфту 10, К отводам крестовика 9 крепятся задвижки

11. Предусмотрены также прокладная вилка

12 и дополнительная катушка 13, Снизу ко- 10 лонны НКТ 4 через муфту 14 крепится муфта

15, герметизируемая манжетой 16 пакера 1.

Толкатель оканчивается гибким элементом— канатом 17, Дополнительный фланец 7 имеет манжету 18, уплотняющую колонну НКТ

Пакер 1 состоит из корпуса 19 в виде цилиндрического патрубка, оканчиваю(цегося с обеих сторон внутренней упорной резьбой, на которую навинчиваются прижиMbI сверху 20 и снизу 21. Прижим 21 имеет полую камеру с проходным каналом и поперечину 22, в которую упирается пружина 23 вилки 24, пропущенной в поперечину 22.

Внутренние торцы прижимов имеют скосы

Прижимы уплотнены относительно корпуса прокладками 25 и 26, Между наружными торцами прижимов через упорные. подшипники 27 и 28 на. наружной поверхности корпуса 19 зажаты прижимные конусные втулки 29 — 31. а также клинья-шлипсы 32 с зазором по периметру внутренней поверхности обсадной колонны 2, связанные между собой пружиной 33 с рифленной поверхностью, кроме того, имеется уплотнительный элемент в виде манжеты 34. Низ конусной втулки 31 выполнен уширяющимся 35 к низу и по периметру его имеются ушки, в которых на осях 36 расположены подпружиненные пружинами 37 рычаги 38, на осях 39 которых расположены ролики 40 с рифленными llo верхностями. Верхний прижим 20 имеет фаску 41, а также проточку 42 с манжетой 16 на внутренней цилиндрической поверхности 43 и два диаметрально противоположно расположенных продольных паза 44, оканчивающихся сверху и снизу скосами. Аналогичные пазы 45, оканчивающиеся как сверху, так и снизу прямыми углами. имеются на внутренней поверхности прижима 21.

В нижнюю муфту 46 колонны НКТ 5 или дополнительной трубы вставного насоса (или ЭЦН) ввинчивается конец 47 основания толкателя 15, возможно также взаимодействие манжеты 43 непосредственно с муфтой

46. Основание имеет продольный паз, туда вставлены подпружиненные двумя пластинчатыми пружинами-упорами 48 поворотные (оси 49) упоры 50. Ролики 40 частично утоплены в пазах 51 корпуса 19. Корпус имеет продольные шлицы 52, а прижимы 21 поворотные рычажки-зажимы 53, расположенные в пазах 54 на осях 55, хвостовики 56 которых по весу гораздо меньше самого рычажка. Вилка 24 соединена сверху планкой

57, на которую опирается груз 58, прикрепленный к канату 17. Шар 3 клапана имеет параллельные скосы 59 с обеих сторон, на которых размещены шипы 60, вставленные в прорези-пазы 61. вилок 24.

В центре шара прудусмотрены шипы 62, помещенные в ограничительные пазы 63.

Высота катушки 12 равна расстоянию между пазами 44 и 45 прижимов 20 и 21. Высота подкладной вилки 12 большая, чем катушки

12. Позицией 64 обозначена полая камера, Пакер работает следующим образом.

При необходимости установить в скважине пакер его опускают вместе с насоснокомпрессорными трубами 4, для чего конец

47 толкателя 15 ввинчивают в муфту 46, а упоры вставляют внутрь прижима 20, Упоры, двигаясь по скосам 41, сжимают пружины 48, скользят по внутренней цилиндрической поверхности прижима и попадают в продольные пазы 44. При этом вес пакера в сборе недостаточен для того, чтобы преодолеть и ружины 48. Если упоры опустились на уровень пазов, но не вошли в них, необходимо вращением повернуть упоры на необходимый угол..При этом груз 58 толкателя упирается в планку 57 клапана, преодолев пружины 23, опускает ее и открывает клапан за счет поворота шара на 90 воздействием на шипы 60 прорезями 61. При этом нижний прижим 21 полностью навинчен на корпус 19. а верхний 20 частично отвинчен.

Последнее соответствует такому положению клиньев 32 и манжеты 34, когда они не касаются внутрен ей поверхности эксплуатационной колонны 2, Пропускают всю систему внутрь эксплуатационной колонны 2.

При этом подпружиненные ролики 40 сместятся к центру скважины и будут касаться внутренней поверхности эксплуатационной колонны 2. Начинают спускать пакер в скважину a вBи д еe, . п оoкKа з3а н н о м нHа ф и fг. . 44, При этом вес пакера в сборе будет приходиться на подпружиненные упоры 50, но он окажется недостаточным, чтобы сжать упоры и отсоединиться от них, проскочить внутрь скважины.

После того, как произвели спуск пакера до места его установки, начинают вращать колонну НКТ 4 по часовой стрелке, т,е. в сторону свинчивания труб, При этом ролики

40 своими заостренными концами упрутся. во внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны. создавая реактивный мо1740623

50 пан.

После длительной работы при необходимости извлечь пакер на дневную поверхность. после глушения скважины путем закачки в нее утяжеленного раствора толкатель 15 опускают ниже так, чтобы упоры 50

55 мент, предотвращая вращение корпуса 19, а прижимы 20 начнет навинчиваться на него. Конусные втулки 29 и 30 начнут выталкивать клинья 32, упирая их во внутреннюю стенку эксплуатационной колонны, при этом дополнительный реактивный момент, э также необходимую реактивную силу, предотвращающую подъем пакера. Манжета 34 распирается и упирается во внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны, создавая необходимую герметичность. В таком положении производится фонтанная или полуфонтанная глубиннонасосная (ЭЦН) эксплуатация скважины, Для того, чтобы поднять колонну НКТ4 с целью ремонта скважины, закрывают центральную задвижку 8, снижают давление в . обвязке до нуля, отсоединяют задвижки 11 от манифольдных линий, отвинчивают болты фланца катушки 13, на которой подвешена колонна НКТ 4 с крестовиком 9.

Трактором-подьемником поднимают колон,ну НКТ 4 на величину h, достаточную для того, чтобы груз 58 поднялся с планки 57, а шаровой клапан повернулся и закрылся бы.

После этого давление во внутритрубном и затрубном пространстве скважины снижают до нуля. Затем, подложив под фланец 5 катушки элеватор, сажают колонну НКТ на него. Снимаю центральную задвижку 8 с крестоьиком 9 и производят подьем колонны НКТ, В дальнейшем при подьеме НКТ муфта 15 с толкэтелем выйдет из контакта с манжетой 16 и жидкость из межтрубного пространства останется внутри эксплуатационной колонны 2. При дальнейшем подьеме колонны НКТ 4 пакер отсоединится от толкателя, так как он достаточно жестко установлен на месте, пружина 48 деформируется и упоры 50, скользя по верхним наклонным поверхностям пазов 44, сблизятся и выйдут из пазов. отсоединяясь от самого пакера, После этого обычным способом продолжают поднимать колонну НКТ 4.

После производства ремонтных .работ процесс повторяется, но в обратном порядке. Причем, когда муфта 15 войдет в контакт с манжетой 16; груз 58 начнет давить на планку 57 вилки 24, последняя начнет опускаться вниз и эксцентрично давить своей прорезью 61 на шипы 60 и поворачивать шар 3 клапана против часовой стрелки на о угол 90 в пределах хода шипа 62 в ограничительном в пазу 63 и откроет шаровой клавошли в продольные пазы 45 нижнего прижима 21 (см, фис. 4 штрихпунктиром).

Переход упоров 50 с пазоц 44 на 45 производится следующим образом. Трактором-подъемником поднимают колонну НКТ

4 так, чтобы зазор между нижним и верхним торцами катушек 5 и 13.h был бы больше высоты подкладной вилки 12 плюс цилиндрической части муфты 10. Затем вставляют подкладную вилку 12, своей прорезью надвигая ее на тело НКТ 4, внутрь катушки 13 и опускают колонну НКТ 4 вниз, сажая ее торцом муфты 10 на подкладную вилку 12, отвинчивают катушку 5 от муфты 10. Предварительно раскрепив болтовые соединения катушки 13 и фланца 7, поднятием вверх снимают катушку 13 с устья скважины. Снова навинчивают катушку 5 на муфту 10, Приподнимают за крестовик 9 колонну НКТ4. В бок отводят подкладную вилку 12 и сажают катушку 5 на фланец 7. При этом на забое скважины упоры 50 опустятся на величину, которая окажется достаточной, чтобы упоры оказались на уровне пазов 45 и вошли в них.

Вращением колонны НКТ 4 по часовой стрелке начинают отвинчивать прижим 21 от корпуса 19. При этом манжета 34, клиньяшлипсы 32 утопятся и отойдут от внутрен- . ней поверхности эксплуатационной колонны 2. Поднимают колонну НКТ 4 вместе с пакером на дневную поверхность. Рычажки 53, предназначенные для фиксации прижимов от отвинчивания, входят в шлицевые пазы 52, когда на них не воздействует толкатель 15. и, наоборот. дают возможность вращать прижимы при воздействии на хвостовик 56 толкателя 15, Под действием собственного веса они поворачиваются в горизонтальное положение.

При необходимости повернуть клапан он разгружается от действия пружины.

Формула изобретения

Пакер, содержащий корпус со шлицами на внутренней поверхности, установленные на наружной поверхности корпуса уплотнительный элемент и шлипсы, верхний и нижний прижимы с пазами, связанные с корпусом резьбой, обратный клапан, установленный на нижнем прижиме с возможностью перекрытия проходного канала в .нем, связанную резьбой с колонной труб муфту с поворотными подпружиненными упорами. установленными с возможностью размещения в пазах прижимов и взаимодействия с последними, установленное под упорами и связанное с ними основание с. толкателем, взаимодействующим с обратным клапаном, герметизирующую манжету, размещенную на верхнем прижиме и взаи1740623

10 модействующую с муфтой, реактивные упоры, установленные на корпусе под уплотнительным элементом, и защелки. установленные на осях. связанных с верхним и нижним прижимами с возможностью взаи- 5 модействия с основанием и шлицами на внутренней поверхности корпуса, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет герметичного разобщения ствола скважины. пакер снаб- 10 жен полой камерой. жестко связанной с нижним прижимом, и поперечиной с проходным каналом, установленной в полости камеры. а обратный клапан выполнен в виде шара с осевым каналом и шипами, который установлен в полости камеры под поперечиной, и вилки с планкой и пазами под шипы шара, при этом толкатель выполнен в виде гибкого элемента с грузом, установленным с возможностью взаимодействия с планкой вилки. а последняя подпружинена относительно поперечины камеры.

1740623

Составитель Б.Кирш

Техред М.Моргентал

Редактор Е.Копча

Корректор А.Токарская

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

Заказ 2061 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного коМитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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