Пакер безопорный

 

Изобретение относится к технике и технологии капитального ремонта скважин, а именно к разобщению полости между скважинным инструментом и колонной труб нефтяных и газовых скважин. Технический результат - повышение надежности сопряжения пакера с внутренней стенкой эксплуатационной колонны и расширение диапазона его применения. Пакер включает корпус с пазами и кольцевыми зубьями, поршень с рычагами, нажимные зубчатые рейки, шар, срезную втулку, пакерующий элемент с верхними нажимным элементом и нижним упором. Новым является то, что на наружной поверхности пакерующего элемента в его нижней половине завулканизированы в шахматном порядке остроконечные шипы с высотой, выступающей из пакерующего элемента, до 1 мм. 1 ил.

Изобретение относится к технике и технологии капитального ремонта скважины, а именно к разобщению полости между скважинным инструментом и колонной труб нефтяных, водяных и газовых скважин.

Известен пакер типа ПЩ который состоит из корпуса, конуса, плашек, пакерующего элемента, упоров и патрубка с центратором и замком /Будников ВФ., Макаренко ПП, Юрьев ВА. Диагностика и капитальный ремонт обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах. - М.: Недра, 1997, с.44/.

Однако для использования данного пакера необходимо применение якоря, который опирается на стенку эксплуатационной колонны в скважине, увеличение пакерующего элемента по диаметру и сжатие его по высоте для герметизации кольцевого пространства (разобщение) обеспечивается за счет нагрузки, создаваемой массой колонны труб. Кроме того, при извлечении пакера на поверхность в момент подъема инструмента плашки якоря при контакте с эксплуатационной колонной способствуют быстрому ее износу (появлению дефекта негерметичности и т.п.). Эти недостатки не позволяют расширить диапазон применения известного пакера, как по назначению, так и по технологическим особенностям.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пакер, содержащий полый корпус, на наружной поверхности которого размещен пакерующий элемент с нижним упором и верхними нажимными элементами, внутри корпуса над пакерующим элементом размещен поршень с выбивной пробкой, соединенный с жестко закрепленными на нем рычагами через пазы корпуса с нажимными элементами, которые выполнены подвижно в осевом и радиальном направлениях в виде зубчатых реек и входят в зацепление с кольцевыми зубцами, расположенными на наружной поверхности корпуса над пакерующим элементом, нижний упор пакерующего элемента фиксируется на корпусе левой резьбой, а внутри корпуса под поршнем установлен регулируемый и фиксируемый в осевом направлении шпиль с отверстиями в основании. В средней части во внутреннюю поверхность пакерующего элемента завулканизированы гладкие втулки с интервалом между собой, а по торцам пакерующего элемента по внутренней ее поверхности размещены подвижно по корпусу отбортованные наружу вкладыши. Кроме того, подвижные по корпусу отбортованные наружу вкладыши размещены по торцам пакерующего элемента по внутренней ее поверхности с перекрытием друг друга в осевом направлении /Заявка на изобретение №99122381/03 от 25.10.99, решение о выдаче патента от 08 мая 2001 г., опубл. 10.08.2001 г., БИПМ №22 (1 ч.)/.

Недостатком известного пакера является то, что в режиме эксплуатации скважин при высоких температурах и гидравлических давлениях он не гарантирует надежность от осевых смещениях по колонне, что может привести к ненадежному сопряжению самого пакера с внутренней стенкой эксплуатационной колонны скважины.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности сопряжения (контакта) пакера с внутренней стенкой эксплуатационной колонны и расширение диапазона его применения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном пакере безопорном, включающем корпус с пазами и кольцевыми зубьями, поршень с рычагами, нажимные зубчатые рейки, шар, срезную втулку, пакерующий элемент с верхним нажимным элементом и нижним упором, согласно изобретению на наружной поверхности пакерующего элемента в нижней его половине завулканизированы в шахматном порядке остроконечные шипы.

Количество шипов на пакерующем элементе определяется конструктивно, а высота шипов, выступающих из пакерующего элемента, должна быть в пределах до 1 мм. Этот размер определяется исходя из условия, которое должно обеспечить свободный проход в колонне при спуске и подъеме пакера. Остроконечные шипы расположены в нижней половине пакерующего элемента, которая не перемещается по оси при сжатии. Расположение шипов в шахматном порядке увеличивает надежность сопряжения пакера с внутренней стенкой эксплуатационной колонны. Остроконечные шипы выполнены из металла и завулканизированы в пакерующем элементе.

На чертеже представлен общий вид предлагаемого пакера в продольном разрезе.

Пакер состоит из корпуса с пазами и кольцевыми зубьями 1, поршня 2, срезной втулки 3, рычагов 4, зубчатых реек 5, верхнего нажимного элемента 6, пружин 7, пакерующего элемента 8 с остроконечными шипами 9, нижнего упора с левой резьбой 10, муфты 11 и шара 12.

Конструкция такого пакера позволяет за счет наличия пары зубчатого зацепления осуществить распакеровку пакерующего элемента 8 без применения якоря или опоры на забой, а наличие остроконечных шипов 9 - повысить надежность сопряжения (контакта) с внутренней стенкой эксплуатационной колонны и расширить диапазон его применения на любой глубине в скважине.

Пакер безопорный работает следующим образом.

После спуска пакера в скважину на насосно-компрессорных трубах (НКТ) и ориентации в заданном интервале эксплуатационной колонны создают избыточное гидравлическое давление в пакере на поршень 2, который через рычаги 4, зубья корпуса 1 приводит в осевое движение зубчатые рейки 5 и нажимной элемент 6. В результате чего пакерующий элемент 8 сжимается по высоте, увеличивается по диаметру и распакеровывается, врезаясь шипами 9 в стенку колонны.

После чего расчетным давлением на поршень 2 срезается втулка 3 и вместе с шаром 12 падает на забой, освобождая канал связи в пакере.

После окончания технологического процесса по ремонту или другому виду работ в скважине освобождение пакерующего элемента 8 от контакта с колонной осуществляется поворотом насосно-компрессорных труб (НКТ) вправо, при этом нижний упор 10 с левой резьбой обеспечивает возвращение пакерующего элемента в осевом направлении вниз в транспортное положение. Этот момент фиксируется по показаниям на приборе ГИВе увеличением веса инструмента (НКТ) до фактического. Инструмент извлекают на поверхность.

Использование предлагаемого изобретения позволит повысить надежность сопряжения (контакта) пакера с внутренней стенкой эксплуатационной колонны и расширить диапазон его применения.

Формула изобретения

Пакер безопорный, включающий корпус с пазами и кольцевыми зубьями, поршень с рычагами, нажимные зубчатые рейки, шар, срезную втулку, пакерующий элемент с верхним нажимным элементом и нижним упором, отличающийся тем, что на наружной поверхности пакерующего элемента в нижней его половине завулканизированы в шахматном порядке остроконечные шипы с высотой, выступающей из пакерующего элемента до 1 мм.

РИСУНКИРисунок 1