Забойный пакер-отсекатель

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в качестве пакера-отсекателя в добывающих полуфонтанных скважинах с высоким пластовым давлением. Для повышения экономичности и надежности пакера-отсекателя приемный патрубок последнего жестко связан со стволом, а цилиндр с наконечником размещены в полости кожуха и образуют с ним кольцевую полость, на наружной поверхности поршня выполнена кольцевая проточка, заполненная буферной жидкостью высокой вязкости, при этом забойный клапан-отсекатель снабжен связанным с нижним торцом штока пусковым клапаном, что позволяет затрачивать на его установку одну спуско-подъемную операцию. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в нефтедобывающих скважинах. Преимущественная область использования добывающие полуфонтанные скважины с высоким пластовым давлением.

Известен пакер-отсекатель, включающий ствол с уплотнителем, обратный клапан и отсекатель с приемной камерой, цилиндром, поршнем со штоком и воздушной камерой с крышкой и днищем с каналом [1] Данный пакер-отсекатель не обладает достаточной надежностью, так как на камеру, образованную крышкой и колонной подъемных труб, необходимо создавать в процессе работы нагрузку весом колонны труб для предотвращения ее открытия. Кроме того, обратный клапан в виде захлопки, установленный на нижнем конце пакера-отсекателя, обладает низкой надежностью и не обеспечивает надежного перекрытия проходного канала пакера при извлечении отсекателя. Кроме того, пакер-отсекатель спускается на трубах, требуется проводить дополнительные спуско-подъемные операции по установке отсекателя. Это значительно снижает эффективность применения данного пакера-отсекателя.

Известен пакер типа Р-41, включающий ствол с установленными на нем уплотнителем и шлипсовым узлом, хвостовиком, фиксаторами для фиксирования ствола со сжатым уплотнителем относительно конуса и вышерасположенных патрубков, используемых для соединения со спускаемым в скважину отсекателя с приемной камерой, цилиндром с поршнем, штоком, клапаном и каналом для прохода жидкости [2] Пакер-отсекатель типа Р-41 имеет сложную конструкцию, обусловленную наличием многих фиксирующих узлов и деталей, требующих четкого взаимодействия при посадке, установке и съеме как самого пакера, так и отсекателя. В случае выхода из строя одного из них или засорения осадками скважинной жидкости резко снижается гарантия срабатывания узлов пакера и повышается вероятность аварийного состояния. Кроме того спуск и установка отсекателя производятся на трубах, что снижает эффективность использования оборудования. Отсутствие в отсекателе полости для буферной жидкости также снижает надежность его работы при длительном нахождении в скважине.

Известен забойный пакер-отсекатель, включающий полый ствол, размещенный на стволе уплотнитель с опорой и шлипсодержателем, шлипсы и конус, связанную с конусом гильзу, связанный с гильзой кожух с головкой на его веpхнем торце, установленную между гильзой и стволом ступенчатую втулку, образующую со стволом кольцевую полость, в которой установлены разрезной фиксатор с обоймой и амортизатором, приемный патрубок, связанный верхней частью с насадком, имеющим седло, связанный с насадком цилиндр с радиальными каналами и связанный с цилиндром наконечник для соединения с посадочным инструментом, установленный в цилиндре поршень со штоком, надпоршневая полость которого заполнена инертным газом, а подпоршневая связана через радиальные каналы цилиндра с полостью за цилиндром, и связанный с нижней частью штока и размещенный в полости приемного патрубка клапан с опорной поверхностью под седло насадка [2, c.21-25] Известный забойный пакер-отсекатель устанавливают следующим образом: сначала спуск на трубах и посадка нижней части (собственно пакера), извлечение труб, а затем спуск и посадка верхней части (приемного патрубка с цилиндром) и зацепление ее с нижней частью посредством цангового соединения. Таким образом известный забойный пакер-отсекатель обладает низкой экономичностью, так как для его посадки требуется две операции по спуско-подъему, и вследствие этого низкой надежностью.

Цель изобретения повышение экономичности и надежности забойного пакера-отсекателя.

Цель достигается тем, что в известном забойном пакере-отсекателе, включающем полый ствол, размещенный на стволе уплотнитель с опорой и шлипсодержателем, размещенные над шлипсодержателем шлипсы и конус, связанную с конусом гильзу, связанный с гильзой кожух с головкой на его верхнем торце, установленную между гильзой и стволом ступенчатую втулку, образующую со стволом кольцевую полость, в которой установлены разрезной фиксатор с обоймой и амортизатором, приемный патрубок, связанный верхней частью с насадком, имеющим седло, связанный с насадком цилиндр с радиальными каналами и связанный срезными элементами с цилиндром наконечник для соединения с посадочным инструментом, установленный в цилиндре поршень со штоком, надпоршневая полость которого заполнена инертным газом, а подпоршневая связана через радиальные каналы цилиндра с полостью за цилиндром, и связанный с нижней частью штока и размещенный в полости приемного патрубка клапан с опорной поверхностью под седло насадка, приемный патрубок жестко связан со стволом, а цилиндр с наконечником размещены в полости кожуха и образуют с ними кольцевую полость.

На установку такого забойного пакера-отсекателя требуется одна спуско-подъемная операция.

Кроме того на наружной поверхности поршня выполнена кольцевая проточка, заполненная буферной жидкостью высокой вязкости. Это предотвращает перепуск инертного газа над поршнем в полость под поршнем и поступление скважинной жидкости в полость над поршнем.

Забойный пакер-отсекатель снабжен связанным с нижним торцом штока пусковым клапаном, что позволяет снизить усилие на шток поршня при открытии клапана и включить скважину в работу, после чего обеспечивается открытие основного клапана и максимальная производительность скважины.

На чертеже изображен забойный пакер-отсекатель.

Забойный пакер-отсекатель включает полый ствол 1, на котором размещена опора 2, уплотнительный элемент 3 с защитными шайбами 4, шлипсодержателм 5, шлипсы 6 и конус 7. Над конусом размещена связанная с ним гильза 8 и связанный с гильзой кожух 9 с головкой 10 на верхнем торце. Между гильзой 8 и стволом 1 размещена ступенчатая втулка 11, верхний торец которой прикреплен к кожуху 9. Гильза 8 и ступенчатая втулка 11 образуют со стволом 1 кольцевую полость, в которой установлены разрезной фиксатор 12 с обоймой 13 и амортизатором 14. Ступенчатая втулка 11 имеет выступ 15 и образует с гильзой 8 кольцевую полость 16. В свою очередь гильза 8 имеет внутренний выступ 17 и связана со ступенчатой втулкой 11 срезными винтами 18. Над стволом 1 размещен жестко прикрепленный к нему приемный патрубок 19, связанный верхней частью с насадком 20, имеющим седло 21. С насадком 20 связан цилиндр 22 с радиальными каналами и наконечником 24 для соединения с посадочным инструментом (не показан). Наконечник 24 и цилиндр 22 связаны срезными элементами 25. Цилиндр 22 с наконечником 24 размещены в полости кожуха 9 и образуют с ним кольцевую полость 26. В цилиндре 22 установлен поршень 27 со штоком 28, надпоршневая полость 29 которого заполнена инертным газом через вентиль 30, а подпоршневая полость 31 связана чеpез радиальные каналы 32 цилиндра 22 с полостью 26 за цилиндром 22. Поpшень 27 имеет на наружной поверхности кольцевую проточку 33, заполненную буферной жидкостью высокой вязкости.

С нижней частью штока 28 связан клапан 34, который размещен в полости приемного патрубка 19 и имеет опорную поверхность 35 под седло 21 насадка 20. С нижним торцом штока 28 связан пусковой клапан 36.

Забойный пакер-отсекатель работает следующим образом.

Перед спуском в скважину надпоршнешвую полость 29 через вентиль 30 заполняют инертным газом и соединяют пакер-отсекатель с посадочным инструментом, ввернув шток посадочного инструмента в резьбу наконечника 24 в его верхней части. Упор посадочного инструмента упирается в головку 10 забойного пакера-отсекателя.

Пакер-отсекатель посадочным инструментом спускают в скважину и производят его установку на требуемой глубине. При этом шток посадочного инструмента (не показан) перемещается вверх, а упор инструмента вниз. Усилие от штока посадочного инструмента через наконечник 24, срезные элементы 25, цилиндр 22, насадок 20, приемный патрубок 19 передается на ствол 1 и опору 2, сжимая уплотнительный элемент 3 с защитными шайбами 4, и воздействует на шлипсодержатель 5 и шлипсы 6. Усилие от упора посадочного инструмента через головку 10, кожух 9, ступенчатую втулку 11 и гильзу 8 передается на амортизатор 14, разрезные фиксатор 12, обойму 13 и конус 7, воздействуя на шлипсы 6. Разрезной фиксатор 12 и обойма 13 перемещаются по нарезке ствола 1, а конус 7 вклинивается под шлипсы 6, которые зацепляются с осадной колонной, а уплотнитель герметизирует зазор между стволом 1 пакера-отсекателя и стенкой обсадной колонны. Пакер-отсекатель уплотняется в скважине, а фиксатор 12 фиксирует пакер в уплотнительном состоянии. При дальнейшем повышении усилия посадочного инструмента срезаются срезные элементы 25, посадочный инструмент с наконечником 24 извлекают на поверхность.

В скважину на требуемую глубину (выше пакера-отсекателя) спускают глубинный насос и производят откачку жидкости. При этом уровень жидкости понижается и снижается гидростатическое давление на поршень 27 со стороны скважины. При определенном уровне жидкости в скважине усилие от действия сжатого инертного газа в надпоршневой полости 29 становится больше гидростатического давления столба жидкости над пакером, поршень 27 перемещается вниз, открывая пусковой клапан 36. Жидкость поступает в насадок 20 через зазоры между пусковым клапаном 36 и клапаном 34 и через каналы 32 в кольцевую полость 26 и далее в надпакерное пространство. При дальнейшей откачке скважинной жидкости шток 28, перемещаясь вниз, отводит клапан 34 от седла 21, проходное отверстие в насадке увеличивается, увеличивается поступление жидкости в надпакерное пространство и, следовательно, дебит скважины.

При остановке работы глубинного насоса (в случае его аварии) уровень жидкости в надпакерном пространстве повышается, на поршень 27 увеличивается гидростатическое давление и превышает величину давления инертного газа в полости 29. При этом поршень 27 перемещается вверх и клапаны 34 и 36 перекрывают седло 21 в насадке 20, и доступ жидкости из-под пакера в скважину прекращается. После подъема глубинного насоса, его ремонта и последующей установки в скважине и запускав работу цикл работы пакера-отсекателя повторяется. При этом глушения скважины не требуется.

По окончании установленного срока службы или в других случаях пакер-отсекатель может быть снят с места установки. Для этого в скважину спускают ловильный инструмент и залавливают пакер-отсекатель за головку 10 или кожух 9, создавая натяжение на колонну труб. Усилие от натяжения колонны труб передаетася через кожух 9 на ступенчатую втулку 11, втулка 11 перемещается в гильзе 8 по кольцевой полости 16, выступ 15 упирается в выступ 17, и усилие передается на конус 7, выдергивая его из-под шлипсов. При этом конус воздействует на фиксатор 12, отводит его от ствола 1 и вместе с обоймой 13 они отводятся в образовавшуюся полость между стволом 1 и гильзой 8. Конус 7 выходит из-под шлипсов, уплотнитель разуплотняется. Таким образом пакер-отсекатель приводится в транспортное положение и его извлекают на поверхность.

Предлагаемый пакер-отсекатель экономичнее и надежнее, так как на его установку требуется лишь одна спуско-подъемная операция. Это достигается за счет жесткой связи приемного патрубка со стволом и размещения цилиндра с наконечником в полости кожуха с образованием кольцевой полости.

Формула изобретения

1. ЗАБОЙНЫЙ ПАКЕР-ОТСЕКАТЕЛЬ, включающий полый ствол, размещенный на стволе уплотнитель с опорой и шлипсодержателем, размещенные над шлипсодержателем шлипсы и конус, связанную с конусом гильзу, связанный с гильзой кожух с головкой на его верхнем торце, установленную между гильзой и стволом ступенчатую втулку, образующую со стволом кольцевую полость, в которой установлены разрезной фиксатор с обоймой и амортизатором, приемный патрубок, связанный верхней частью с насадком, имеющим седло, связанный с насадком цилиндр с радиальными каналами и связанный срезными элементами с цилиндром наконечник для соединения с посадочным инструментом, установленный в цилиндре поршень со штоком, надпоршневая полость которого заполнена инертным газом, а подпоршневая связана через радиальные каналы цилиндра с полостью за цилиндром, и связанный с нижней частью штока и размещенный в полости приемного патрубка клапан с опорной поверхностью под седло насадка, отличающийся тем, что приемный патрубок жестко связан со стволом, а цилиндр с наконечником размещены в полости кожуха и образуют с ним кольцевую полость.

2. Пакер-отсекатель по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности поршня выполнена кольцевая проточка, заполненная буферной жидкостью высокой вязкости.

3. Пакер-отсекатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен связанным с нижним торцом штока пусковым клапаном.

РИСУНКИ

Рисунок 1