Пакерное устройство

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к скважинным устройствам для многократной, неинтервальной опрессовки эксплуатационной колонны. Цель - обеспечение надежной пакеровки при многократной поинтервальной опрессовке эксплуатационной колонны с помощью канатной техники . Для этого пакерное устройство, включающее телескопически установленные друг относительно друга полые наружный ствол 5 с радиальными каналами б и уплотнительным элементом 12 и внутрен1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Е 21 В 33/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4857365/03 (22) 06.08.90 (46) 15,02.93. Бюл. N 6 (71) Особое конструкторское бюро по проектированию нефтегазодобывающих машин и оборудования "Нефтемаш" (72) О.И.Эфендиев, А,Д.Набиев, З.Х.Халилов, Г.Г.Ибадов, Н.П,Захарченко и

Ю.Н,Маслов (56) Оборудование для раздельной эксплуа. ТациИ нефтяных и газовых скважин. Каталог.

ЦИНТИХИМНефтемаш, М.: 1975, с. 171.

Патент США N -3863719, кл. Е 21 В

33/129, 1975, ... 5Ц „„1795080 А1 (54) ПАКЕРНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к скважинным устройствам для многократной. неинтервальной опрессовки эксплуатационной колонны. Цель — обеспечение надежной пакеровки при многократной поинтервальной опрессовке эксплуатационной колонны с помощью канатной техники. Для этого пакерное устройство, включающее телескопически установленные друг относительно друга полые наружный ствол 5 с радиальными каналами 6 и уплотнительным элементом 12 и внутренФ г

Р

/5

14

1У.

1795080

35 ний ствол 3 с уплотнением 17 для перекрытия радиальных каналов с наружного ствола 5, сообщающих гидравлически полость внутреннего ствола с пространствами над и под уплотнительными элементами и плашки 8 с плашкодержателем 7, снабжено жестко связанной с верхней частью внутреннего ствола полой головкой 2 с радиальными каналами "б" и кольцевым выступом "г" на наружной поверхности, жестко связаннь1м с плашкодержателем 7 цилиндром 10 с,калиброванным каналом

"ж" на нижнем торце, обратным клапаном

4, перекрывающим нижний торец наружного ствола 5, размещенной над уплотнительным элементом манжетой 14 с конусным наконечником 15, установленным подвижно на наружном стволе с возИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к скважинным устройствам для обеспечения многократной поинтервальной опрессовки различных участков эксплуатационной колонны.

Известен пакер типа ПМП 269 конструкции БашНИПИНефть, состоящий из верхнего и нижнего перекрывающего узла, в середине которого установлен эластичный герметизирующий элемент; предназначенный для перекрытия затрубного пространства. При нагнетании жидкости через центральный проход пакера, уменьшенное сечение штока образуемое между втулкой и штуцер-седлом создают сопротивление движению жидкости, воздействующее на кольцевой поршень — толкатель, При этом раздвигаются плашки узлов металлического перекрытия и резиновый элемент сжимается между двумя узлами ограничительных плашек.

Недостатком указанного пакера является невозможность его окончательной герметичной посадки на малых глубинах из-за нехватки веса НКТ для создания необходимой осевой нагрузки на резиновый элемент.

Известен пакер конструкции ТатНИИ для испытания цементного кольца типа Б44, состоящий из головки, верхнего и нижнего стволов, самоуплотняющейся манжеты, упирающейся в упорное кольцо и одетого на .стволы фонаря. К нижнему концу фонаря присоединено седло шарового клапана.

Недостатком указанного пакера является затекание самоуплотняющейся манжеты между внутренней стенкой эксплуатационной можностью взаимодействия с кольцевым выступом 2 головки, и стопорами 6, фиксирующими наружный 5 и внутренний 3 стволы при спуске и подъеме пакера и наружный ствол 5 с плашкодержателем 7 при пакеровке. При перемещении вниз внутреннего ствола 3 уплотнение 17 перекрывает боковые каналы "с" наружного ствола 5,. а конусный наконечник 15 расширяет манжету 14, обеспечивая с уплотнительным элементом.12 герметичность разобщения эксплуатационной колонны, Наружный ствол 5 выполнен с окнами под стопоры 6, и вчутренний ствол 3 и плашкодержатель 7 имеют канавки для последовательного размещения в них стопоров 6 при спуске и подъеме устройства и в процессе пакеровки, 1 з,п.ф-лы, 3 ил, колонны и корпусом пакера в направлении движения жидкости. Отсутствие камеры для создания противодавления, противодействующего затеканию самоуплотняющейся манжеты при опрессовке увеличивает вероятность отказа работы пакера. Кроме того, спуско-подъемные работы пакера и роводятся только с помощью колонны НКТ.

Известен пакер типа ППГМ1 с гидроме10 ханическим управлением

Пакер состоит из ствола, уплотнительного элемента, заякоривающего узла, включающего конус, плашки, плашкодержатель и шаровой клапан, установленный на стволе, Недостатком указанного пакера является отсутствие возможности герметичной посадки пакера при малых глубинах из-за нехватки необходимого веса колонны НКТ для создания осевой нагрузки на резиновые элементы, а также проведение спуско-подьемных работ только с помощью колонны НКТ, Наиболее близким к изобретению является пакерное устройство, включающее телескопически установленные друг относительно друга полые наружный ствол с радиальными каналами и уплотнительным элементом и внутренний ствол с уплотнением для перекрытия радиальных каналов наружного ствола, сообщающих гидравлически полость внутреннего ствола с пространствами над и под уплотнительными элементами и плашки с плашкодержателем, Недостатками указанного пакерного устройства являются сжатие уплотнительных элементов и фиксация плашек с эксплуатационной колонной при установке пакера осуществляются с упором на забой; пере1795080

10

20

35

55 крытие радиальных каналов на внутреннем стволе производится механически с устья путем вращения и перемещения вверх внутреннего ствола с помощью колонны НКТ после сжатия уплотнительных манжет и фиксации плашек с эксплуатационной колонной; распакеровка производится после открытия радиальных каналов механически с устья вращением и перемещением вниз внутреннего ствола с помощью колонны НКТ.

Поэтому в известном устройстве исключается возможность одновременной установки пакера с перекрытием радиальных каналов, а также возможность одновременной распакеровки с открытием радиальных каналов внутреннего ствола.

Целью изобретения является создание

Возможности проведения многократной опрессовки на различных участках эксплуатационной колонны с помощью канатной техники и повышение надежности работ, Это достигается тем, что в устройстве

Ствол выполнен из двух тепескопически соединенных частей — наружной и внутренней, осевое перемещение которых фиксировано стопорами, установленными в

Окнах наружного ствола, а внутренний ствол и плашкодержатель выполнены с кольцевыми канавками для последовательного разме;цения в них стопоров при спуске и подъеме устройства в процессе пакеровки.

На фиг, 1 показано пакерное устройство во время спуска в скважину, на фиг. 2 — то же, в рабочем положении; на фиг. 3 — то же, после его освобождения, Устройство содержит груз 1, присоединенный к головке 2, имеющей радиальные каналы "б" и кольцевой выступ "г" (головка жестко связана с верхней частью внутреннего ствола 3), обратный клапан 4, перекрывающий нижний торец наружного ствола 5, выполненного с окнами под стопоры 6, которые при спуске и подъеме устройства в

Процессе пакеровки последовательно размещаются в кольцевых канавках "д" и "е" внутреннего ствола 3 и плашкодержателе 7, в верхней части которого установлены плашки 8, взаимодействующие с конусом 9, а нижний конец плашкодержателя 7 жестко связан с цилиндром 10, имеющим калиброванный канал "а" на нижнем торце и боковые симметрично-расположенные окна "ж", через которые на гнездах наружного ствола

5 установлены направляющие 11 диаметрапьные размеры которых большедиаметра подвижных элементов пакера (цилиндр 10, плашкодержатель 7 с плашками 8), а также уплотнительные манжеты 12, установленные на упоре 13 с жестким соединением с наружным стволом 5. в верхней части упора

13 размещена самоуплотняющаяся манжета 14, взаимодействующая с подвижным конусным наконечником 15 и уплотнительные элементы 16, 17.

Устройство работает следующим образом.

Устройство спускается в скважину на канате, При спуске жидкость проходит через калиброванный канал "а" на нижнем торце цилиндра 10, обратный клапан 4 нэ нижнем торце наружного ствола 5 и радиальные каналы "o" головки 2.

Калиброванный канал "а" служит для спуска пэкера с ограниченной скоростью и обеспечивает перемещения цилиндра 10, плашкодержателя 7 и плашек 8 по конусу 9 из-за перепада давления, действующего на эффективную площадь нижнего торца цилиндра 10 в момент резкого увеличения скорости спуска, что приведет к фиксации плашек между конусом 9 и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны и остановке движения устройства.

В зависимости от вязкости, величины кольцевого зазора и скорости спуска, срабатывание пакерэ можно регулировать изменением диаметра калиброванного канала "а".

При этом кольцевая канавка плашкодержателя "е" совмещается с окнами "д" под стопорами наружного ствола 5. В результате стопоры 6 радиально перемещаются в кольцевую канавку "е" плашкодержателя 7 и. выходят из фиксации с кольцевой канавкой

"д" внутреннего ствола давая возможность свободного перемещения вниз головки 2 с радиальными окнами "б" и кольцевым выступом "r" груза 1 и внутреннего ствола 3, жестко связанного с головкой 2, имеющей радиальные каналы "б" и кольцевой выступ на наружной поверхности.

При перемещении вниз внутреннего ствола 3 прикрываются боковые сливные отверстия "с" наружного ствола 5 и они изолируются от центрального прохода устройства, а подвижный конусный наконечник 15, установленный на наружном стволе 5 под . усилием веса груза 1, передаваемый через головку 2, заходит в чашеобразный конец самоуплотняющейся манжеты 14 и расширяя ее до упора на внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны обеспечивает герметичное разобщение. При этом самоуплотняющаяся манжета 14 совместно с внутренним стволом 3 и обратным клапаном 4 образует поршень с эффективной площадью, равной внутренней площади эксплуатационной колонны.

1795080

15 движным конусом 15, перемещаются вверх.

При этом чашеобразный конец самоуплот- 20

35 занным с плашкодер <ателем цилиндром с калибровочным каналом на нижнем торце, 40 обратным клапаном, перекрывающим нижний торец наружного ствола, размещенной над уплотнительным элементом манжетой с конусным наконечником, установленным подвижно на наружном стволе с возможно45 стью взаимодействия с кольцевым выступом головки и стопорами, фиксирующими наружный и внутренний стволы при спуске и подъеме пакера и наружный ствол с плашкодержателем при пакеровке.

50 2,Устройство поп,1, отл и чаю щеес я тем, что наружный ствол выполнен с окнами под стопоры, а внутренний ствол и плашкодержатель — с кольцевыми канавками для . последовательного размещения в

55 них стопоров при спуске и подъеме устройства и в процессе пакеровки.

Опрессовка эксплуатационной колонны производится сверху вниз путем нагнетания жидкости в скважину после уСтановки устьевого герметизирующего узла каната

18. При опрессовке между самоуплотняющейся манжетой 14 и уплотнительной манжетой 12 образуется камера "в", которая и редотвра щает затекв ние самоуплотняющейся манжеты. Для многократной поинтервальной опрессовки различных участков эксплуатационной колонны одним спуском, после каждой опрессовочной операции нужно снять давление из скважины и произвести распакеровку устройства путем натяга каната вверх.

Во время натяга каната груз 1 и головка

2, имеющая жесткое соединение с внутренним стволом 3 и взаимодействующая с поняющейся манжеты 14, освобождаясь от подвижного конуса 15, возвращается в первоначальное положение, а внутренний ствол 3, имеющий уплотнительные элементы

16 и 17 одинакового наружного диаметра в уравновешенном состоянии перемещаются вверх, открывая сливные окна "с" наружного ствола.

Дальнейший натяг каната приводит к совмещению кольцевой канавки "д" внутреннего ствола с окнами под стопоры 6 наружнога ствола 5, в результате чего стопоры радиально перемещаются в кольцевую каФормула изобретения

1. Пакерное устройство, включающее телескопически установленные друг относительно друга полые наружный ствол с радиальными каналами и уплотнительным элементом и внутренний ствол с уплотнением для перекрытия радиальных каналов наружного ствола, сообщающих гидравлически полость внутреннего ствола с пространствами над и под уплотнительным элементом, и плашки с плашкодержателем, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью обеспечения надежной пакеровки при многократной поинтервальной опрессовке эксплуатационной колонны с помощью канатной техники, он снабжен жестко связанной с верхней частью внутреннего ствола полой головкой с радиальными каналами и кольцевым выступом на наружной поверхности, жестко свянавку "д" внутреннего ствола, давая возможность перемещения вниз плашкодержателя 7 с плашками 8 и цилиндра 10.

При этом происходит освобождение плашки 8 от фиксации и уплотнительных манжет 12 и 14 от контакта с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны за счет передвижения наружного ствола 5, который своим буртом тянет конус 9 из-под плашки 8. В результате устройство приходит в первоначальное положение.

Таким образом в процессе пакеровки, спуска и подъема стопоры 6, размещенные в радиальных окнах наружного ствола 5, последовательно размещаются в кольцевых каналах "д" внутреннего ствола "в" и плашкодержателе.

Устройство готово для проведения повторной опрессовки.

Вышеуказанные операции можно повторять многократно, Применение изобретения позволяет уменьшить количество дополнительных спуско-подъемных операций, точно определить местонахождение дефекта в эксплуатационной колонне, проводить спуско-подъемные работы с помощью канатной техники, обеспечить герметичное разобщение эксплуатационной колонны при опрессовке за счет взаимодействия самоуплотняющихся манжет и уплотнительных манжет.

1795080

Составитель И.Кепке

Техред M.Moðãåíòàë Корректор С,Шекмар

Редактор

Заказ 412 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 l

Ф

У

5

i5