Пакер

 

Изобретение относится к буровой технике , а именно к устройствам для опрессовки в скважине обсадной колонны с противовыбросовымоборудованием, Цель - повышение надежности работы пакера при опрессовке обсадной колонны и облегчение извлечения его из скважины. Для этого пакер, связанный посредством резьбового соединения с колонной бурильных труб 1, содержит ствол 2 с осевой полостью 3, кожухом 4 и нижней опорой 5. На стволе 2 между нижней опорой 5 и кожухом 4 последовательно установлены уплотнительный элемент 6, верхняя опора 7, поршень 8 с толкателем, опирающимся своим нижним торцом на верхнюю опору 7. и плавающей частью 9, размещенный в кольцевой полости, образованной внутренней поверхностью кожуха 4 и наружной поверхностью ствола 2. Пружина 10 установлена между буртом кожуха 4 и буртом поршня 8 для поджатия последнего вверх к плавающей части 9. В средней части полости 3 ствола 2 установлена кольцевая поршневая втулка 11 с седлом в верхней части под бросовый запорный орган в виде шара 12,наружной кольцевой проточкой для размещения в ней внутренних концов стопоров 13,подвижно установленных в каналах ствола, и срезными ножами 14 в нижней части. В стволе 2 выполнены радиальные каналы 15 для сообщения полости 3 с надпоршневой полостью, каналы для размещения в них стопоров 13 и радиальные каналы для размещения в них узлов крепления 16 срезных элементов 17. При создании в трубном пространстве избыточного давления промывочная жидкость через каналы 15 воздействует на плавающую часть 9 поршкя 8, перемещает его с толкателем и расширяет уплотнительный элемент. Стопоры 3 входят в проточки поршня под стопоры, фиксируя толкатель и уплотнительный элемент 6 от перемещения вверх. После этого создают спрессовочное давление. 2 ил. сл С Ч О О О 00 ы

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 E 21 В 33/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2! ) 4677614/03 (22) 06.03.89 (46) 07.09,92. Бюл. N 33 (71) Украинская военизированная часть по предупреждению возникновения и по ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов (72) В. Р, Радковский, А. 3. Субаев, А. В.Дитковский, И. А. Власов и Г. А. Кадиров (56) Авторское свидетельство СССР

К. 832056, кл, Е 21 В 33/12, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N 252244, кл. Е 21 В 33/12, 1965. (54) ПАКЕР (57) Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для опрессовки в скважине обсадной колонны с противовыбросовым оборудованием.

Цель — повышение надежности работы пакера при опрессовке обсадной колонны и облегчение извлечения его из скважины.

Для этого пакер, связанный посредством резьбового соединения с колонной бурильных труб 1. содержит ствол 2 с осевой полостью 3, кожухом 4 и нижней опорой 5, На стволе 2 между нижней опорой 5 и кожухом

4 последовательно установлены уплотнительный элемент 6, верхняя опора 7, поршень 8 с толкателем, опирающимся своим

Изобретение относится к буровой технике. а именно к устройствам для опрессовки в скважине обсадной колонны с противовыбросовым оборудованием, Известен пакер, содержащий ствол с центральным осевым каналов и стопорами, надпакерное пространство которого сообш"..ется с трубным пространством.

„„. Ж„„1760083 А1 нижним торцом на верхнюю опору 7. и плавающей частью 9, размещенный в кольцевой полости, образованной внутренней поверхностью кожуха 4 и наружной поверхностью ствола 2. Пружина 10 установлена между буртом кожуха 4 и буртом поршня 8 для поджатия последнего вверх к плавающей части 9. В средней части полости 3 ствола 2 установлена кольцевая поршневая втулка 11 с седлом в верхней части под бросовый запорный орган в виде шара

12, наружной кольцевой проточкой для размещения в ней внутренних концов стопоров

13, подвижно установленных в каналах ствола, и срезными ножами 14 в нижней части. В стволе 2 выполнены радиальные каналы 15 для сообщения полости 3 с над- Б поршневой полостью, каналы для размещения в них стопоров 13 и радиальные каналы для размещения в них узлов крепления 16 срезных элементов 17. При создании в трубном пространстве избыточного давления промывочная жидкость через каналы 15 воздействует на плавающую часть 9 поршня 8, перемещает его с толкателем и расширяет уплотнительный элемент. Стопоры 3 входят в проточки поршня пад стопоры, фиксируя толкатель и уплотнительный элемент 6 от перемещения вверх. После этого создают спрессовочное давление. 2 ил;

Пакер не обеспечивает надежной работы при опрессовке обсадной колонны.

Известен также пакер, содержащий связанный с колонной труб ствол с радиальными каналами, между которыми размещен уплотнительный элемент с экранами в виде секторов, установленными с возможностью радиального перемещения и перекрытия друг друга, кожух, концентрично установ1760083

20

30

45

55 ленный на корпусе и образующий с ним кольцевую полость, расположенный в кольцевой полости кожуха поршень с толкателем, образующий со стволом и кожухом надпоршневую полость, связанную радиальным каналом с полостью ствола и подпоршневую полость, гидравлически связанную с затрубным пространством, размещен ную в полости ствола втулку с седлом,пгдброссовый запорный орган, среэной элемент и стопор для фиксации уплотнительного элемента в сжатом состоя нии.

Пакер также не обеспечивает надежной работы при опрессовке осадной колонны, поскольку не обеСпечивает отсутствие избыточного давления в трубном канале и над пакером и извлечение его затруднено.

Целью изобретения является повышение надежности работы пакера при опрессовке осадной колонны и облегчение извлечения его из скважины. Поставленная цель достигается тем, что пакер снабжен обратным клапаном и пружиной, поршень подпру>кинен посредством последней относительно кожуха и выполнен составным с верхней плавающей частью, а в нижней части кожуха выполнены каналы для гидравлической связи подпоршневой полости с полостью между частями поршня, ствол над и под радиальными каналами имеет дополнительные каналы для размещения соответственно обратного клапана и стопоров, при этом втулка и толкатель имеют кольцевые проточки под стопоры, которые установлены в каналах ствола подвижно, обратный клапан сообщает кольцевую полость над плавающей частью с внутритрубным пространством, а срезной элемент размещен под втулкой, На фиг. 1 изобра>кен пакер — продольный разрез; левая половина в исходном положении пакера, правая — в рабочем.

На фиг. 2 — защитные экраны уплотнительных элементов.

Пакер, связанный посредством резьбового соединения с колонной бурильных труб

1, содержит ствол 2 с осевой полостью 3, кожухом 4 и нижней опорой 5. На стволе 2 между нижней опорой 5 и кожухом 4 последовательно установлены уплотнительный элемент 6, верхняя опора 7, кольцевой поршень 8 с толкателем, опирающимся своим нижним торцом на верхнюю опору 7, имеющий верхнюю плавающую часть 9, размещенный. в кольцевой полости, образованной внутренней поверхностью кожуха 4 и наружной поверхностью ствола

2. Пружина 10 установлена между буртом кожуха 4 и поршнем 8 для поджатия последнего вверх к его плавающей части 9. В средней части полости 3 ствола 2 установлена кольцевая поршневая втулка 11 с седлом в верхней части под бросовый запорный орган в виде шара 12, наружной кольцевой проточкой для размещения в ней внутренних концов стопоров 13 в исходном положении пакерб, и срезными ножами 14 в нижней части, В стволе 2 выполнены радиальные каналы 15 для сообщения полости 3 с надпоршневой полостью, каналы для размещения в них стопоров 13, и радиальные каналы для размещения в них узлов крепления 16 среэных элементов 17, В верхней части ствола 2 выполнен дополнительный канал для сообщения надпоршневой полости с трубным пространством бурильной колонны 1. В этом канале размещен обратный клапан 18.

На внутренней поверхности поршня 8 выполнена кольцевая проточка для размещения в ней наружных концов стопоров 13 в рабочем положении пакера. Уплотнительный элемент 6 выполнен из чередующихся кольцевых элементов 19 различной твердости, причем крайние элементы имеют повышенную твердость и снабжены шторными защитными экранами 20, Полость 3 ствола 2 снизу закрыта решеткой 21. Плавающая часть 9 поршня, втулка 11, узлы крепления 16 срезных элементов 17 снабжены уплотнительными кольцами 22, Пакер работает следующим образом.

Для проведения опрессовки пакер спускают в обсаженную скважину до заданной глубины на бурильных трубах 1. При этом промывочная жидкость, находящаяся в скважине, через решетку 21 поступает в полость 3 ствола 2 пакера и, отжимая шар 12 от седла кольцевой поршневой втулки 11 вверх, поступает в трубное пространство бурильной колонны 1 и заполняет его. После этого насосным агрегатом создают в трубном пространстве бурильной колонны 1 определенное избыточноедавление. При этом промывочная жидкость под давлением flOступает через каналы 15 в надпоршневую полость между стволом 2 и кожухом 4, и воздействует на плавающую часть 9 поршня, перемещая ее вниз, Движение 9 передается поршню 9 с толкателем и верхней опоре 7, которая распирает кольцевой уплотнительный элемент 6 между собой и нижней опорой 5, в результате чего осуществляется герметизация кольцевого зазора между стволом 2 и обсадной колонной. При этом шторные защитные экраны 20 крайних кольцевых элементов 19 уплотнительного элемента 6 скользят по кониче: 1760083

20

30

40 нии

50

55 ским поверхностям верхней 7 и нижней 5 опор, перемещаясь к стенке обсадной колонны, Закрывают выступающие торцы кольцевого уплотнительного элемента 6, создавая ему благоприятные условия работы в замкнутом пространстве. Одновременно с воздействием на кольцевую плавающую часть 9, промывочная жидкость под давлением воздействует на кольцевую поршневую втулку 11, герметично закрытую сверху шаром 12, стремясь переместить ее вниз.

Перемещению втулки 11 вниз препятствуют стопоры 13, размещенные своими внутренними концами в наружной кольцевой проточке втулки 11. Под воздействием усилия втулки 11 стопоры 13 стремятся переместиться в радиальных каналах ствола 2 в направлении от оси пакера и упираются наружными торцами во внутреннюю поверхность поршня 8 с толкателем. При полной распакеровке кольцевого уплотнительного элемента 6 поршень 8 в результате его перемещения вниз разместится своей внутренней проточкой против стопоров 13, которые войдут наружными концами в проточку и освободят канал полости 3 ствола 2 для перемещения втулки 11 вниз. Перемещаясь вниз, поршневая втулка 11 зафиксирует своей наружной поверхностью стопоры 13 от обратного перемещения, которые в свою очередь зафиксируют. поршень 8 с толкателем от перемещения вверх.

При дальнейшем движении вниз поршневая втулка 11 упрется срезными ножами 14 в срезные элементы 17 и остановится. Затем сбрасывают давление в трубном пространстве бурильной колонны 1, так как уплотнительный элемент 6 механически зафиксирован в распакерованном положеПосле этого закрывают ПВО и создают в обсаженной скважине опрессовочное давление, выдер>кивая его необходимое время.

При этом промывочная жидкость под давлением поступает в подпоршневую полость между стволом 2 и кожухом 4, и воздействует на плавающую часть 9 поршня, перемещая ее вверх до упора. Слив промывочной жидкости из надпоршневой полости осуществляется через каналы 15 в полость 3, а после того как уплотнительные кольца 22 плавающей части 9 перекроют каналы 15,— через обратный клапан 18 в трубное пространство бурильной колонны 1. При превышении давления промывочной жидкости в трубном пространстве над давлением в надпоршневой полости обратный клапан 18 закрывается.

При негерметичности пакера избыток промывочной жидкости будет поступать из полости обсаженной скважины под пакер, а затем через решетку 21, полость 3 ствола 2, кольцевую поршневую втулку 11, отжимая при этом шар 12 от седла втулки 11 вверх, в трубное пространство бурильной колонны

1. Так осуществляется контрсль за работой пакера.

По окончании опрессовки сбрасывают давление в обсаженной колонне и создают в трубном пространстве бурильной колонны

1 определенное избыточное давление, величина кот рого превышает величину давления срабатывания пакера, При этом давлении усилие на кольцевую поршневую втулку 11, герметично закрытую сверху шаром 12, достигает величины срезки элементов 17 срезными ножами 14, После срезки срезных элементов 7 поршневая втулка 11 перемещается по каналу полости 3 ствола 2 вниз, попадает в ее расширенную часть и падает с шаром 12 на решетку 21.

При этом стопоры 13 освобождаются для перемещения в направлении к оси пакера, Под действием усилия пружины 10 толкатель 8 воздействует на наклонные участки наружных концов стопоров 13, размещенных во внутренней кольцевой проточке поршня 8, и перемещает стопоры 13 в радиальных каналах ствола 2 в направлении к оси пакера. Под действием усилия пру>кины 10 поршень 8 перемещается вверх к плавающей части 9 поршня. Под действием внутренних упругих сил уплотнительный элемент 6 примет исходную форму, переместит верхнюю опору 7 вверх, освобождая пакер для извлечения из скважины, Для повторного применения пакера приводят его элементы в исходное положение, а срезные элементы 17 заменяют новыми.

Формула изобретения

Пакер, содержащий связанный с колонной труб ствол с радиальными каналами, установленные на стволе верхнюю и нижнюю опоры, между которыми размещен уплотнительный элемент с экранами B виде секторов, установленных с возможностью радиального перемещения и перекрытия друг друга, кожух, концентрично установленный на корпусе и образующий с ним кольцевую полость, расположенный в кольцевой полости кожуха поршень с толкателем, образующий со стволом и кожухом надпоршневую полость, связанную радиальным каналом с полостью ствола, и подпоршневую полость, гидравлически связанную с затрубным пространством, размещенную в полости ствола втулку с седлом под бросовый запорный орган, срезной элемент и стопор для фиксации уплотни1760083 тельного элемента в сжатом состоянии, о тлича ю щийся тем,что,сцелью повышения надежности работы пакера при опрессовке обсадной колонны и облегчения извлечения его из скважины, пакер снабжен 5 обратным клапаном и пружиной, поршень подпружинен посредством последней относительно кожуха и выполнен составным с верхней плавающей частью, а в нижней части кожуха выполнены каналы для гидрав- 10 лической связи подпоршневой полости с полостью между частями поршня, ствол над и под радиальными каналами имеет дополнительные каналы для размещенйя соответственно обратного клапана и стопоров, при этом втулка и поршень имеют кольцевые проточки под стопоры, которые установлены в канала ствола подвижно, обратный клапан сообщает кольцевую полость над плавающей частью поршня с внутритрубным пространством, а срезной элемент размещен под втулкой.

1760083

Составитель И. Кепке

Редактор И. Стрельникова Техред М.Моргентал Корректор А. Козориз

Заказ 3165 Тираж Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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