Термостойкий пакер
Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для герметизации межтрубного пространства преимущественно геотермальных и паронагнетательных скважин над интервалом перфорации путем передачи крутящего момента лифтовой колонной труб на ствол пакера. Обеспечивает надежность в работе. Устройство состоит из ствола (С), связанного с переходной муфтой (ПМ), снабженной пальцем (П), входящим в байонетный паз «а» мандрели (М), перекрытый бандажом (Б). М, Б и ПМ связаны между собой тарированным срезным элементом (ТСЭ). М связана с удлинителем (У) через соединительную муфту (СМ). Пакер снабжен уплотнительным элементом (УЭ) и уплотнителем (УП) между верхней крышкой (ВК) и нижней крышкой (НК), которая через шток (Ш) связана с верхним разжимным конусом (ВРК), охватываемым кожухом (К) с подпружиненными плашками (ПП) в продольных окнах, опирающимися также на нижний разжимной конус (НРК), связанный через толкатель (Т) с резьбовой гайкой (РГ), снабженной сборным упором (СУ) с фигурным выступом (ФВ), обращенным в сторону Т, снабженного ответным фигурным выступом. СУ содержит продольные пазы, в которых установлены сухари, входящие в ответные продольные окна в удлинителе (У), поддерживаемые в этом положении поддерживающей гильзой (ПГ). ПГ связана с У тарированным срезным элементом и содержит на внешней поверхности кольцевую проточку. На нижнем конце Т установлена гайка и захват пружин центратора. ФВ установлены с возможностью взаимодействия друг с другом при восприятии левого вращения С, а их высота принята меньше шага резьбы РГ. При правом вращении С РГ взаимодействует с Т и вводит НРК под ПП с выходом последних из продольных окон К до контакта с обсадной колонной и последующей деформацией УП. Левым поворотом С вместе с ПМ выводят П из байонетного паза в теле М и перемещают С вверх в нейтральное положение. Пакер подготовлен к работе. 9 ил.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для герметизации ствола преимущественно геотермальных и паронагнетательных скважин.
Анализ изобретательского уровня показал следующее.
Известно устройство для герметизации межтрубного пространства [1], содержащее шток с пазом, установленные на штоке уплотнительный элемент, верхний и нижний заякоривающие узлы в виде подпружиненных плашек, введенных в окна корпуса, конусы с внутренним выступом, размещенные соответственно над и под уплотнительным элементом, фиксатор в нижнем заякоривающем узле, переводник, центраторы пружинные, установленные по периметру корпуса.
В процессе спуска пакера в скважину пружинные центраторы заякоривающих узлов постоянно прижаты к стенке скважины, плашки введены в окна корпуса и зафиксированы от несанкционированного перемещения в радиальном направлении.
Работа пакера.
Пакер на лифтовой колонне труб спускается в скважину на заданную глубину. Натяжением труб, при контакте пружинных центраторов со стенкой обсадной колонны, и поворотом вправо, вводят палец фиксатора в длинную часть паза с разгрузкой веса инструмента. Шток перемещается вниз относительно заякоривающих узлов с вводом нижнего конуса под плашки, которые перемещаются к стенке скважины.
При разгрузке инструмента нижний выступ штока входит в контакт с дополнительным выступом верхнего конуса и сжимает пружину. Уплотнительный элемент под действием сжимающей нагрузки деформируется к стенке скважины и герметизирует межтрубное пространство.
Для перевода пакера в транспортное положение снимают избыточное давление в подпакерной зоне. Шток с верхним конусом и уплотнителем перемещаются вниз до упора в нижний конус. Усилием пружины плашки якоря возвращаются в исходное положение.
Натяжением лифтовой колонны труб снимают сжимающую нагрузку с пакера и поднимают его на поверхность.
Недостатки конструкции:
- для малых глубин, характерных для паронагнетательных скважин, бывает недостаточно веса лифтовой колонны труб, особенно в случае использования термостойкого уплотнителя, обладающего повышенной жесткостью.
Известен пакер ПН-ЯМ [2]. Пакер состоит из уплотнительного устройства, плашечного механизма и фиксатора. На стволе пакера свободно насажен конус и уплотнительные манжеты между конусом и верхним упором. Плашки установлены в пазах плашкодержателя и прижимаются к конусу пружинами. Корпус фонаря соединен с байонетным замком, имеющим фигурный паз, в котором расположен палец, связанный жестко со стволом. Над байонетным замком, в окнах корпуса, установлены башмаки с возможностью контакта со стенкой обсадной колоны при спуске. Верхний конец ствола снабжен муфтой для соединения с лифтовой колонной труб.
Пакер на лифтовой колонне труб спускают в скважину на заданную глубину. Благодаря трению башмаков о стенку эксплуатационной колонны обеспечивается неподвижность корпуса и плашек якорящего узла при передаче вращения на ствол. При натяжении труб на величину, необходимую для создания расчетной осевой нагрузки и вращением на полтора-два оборота вправо, выводят палец в фигурный паз и по нему опускаются в длинный паз. Вместе с пальцем ствол перемещается вниз относительно плашек корпуса с вводом конуса в контакт с раздвижными плашками якоря и перемещением их в радиальном направлении до контакта со стенкой трубы обсадной колонны. При дальнейшем перемещении ствола осуществляется сжатие манжет и их деформация к стенке обсадной колонны путем передачи части веса лифтовой колонны труб.
Порядок извлечения пакера - обратный. При подъеме и повороте труб влево поворачивается и связанный с ними ствол, что приводит к возможности его осевого перемещения относительно уплотнителя и плашек с вводом пальца в фигурный паз байонетного замка, что позволяет при необходимости повторно осуществить посадку пакера без его извлечения на поверхность.
К недостаткам конструкции пакера следует отнести необходимость постоянной передачи веса лифтовой колонны на уплотнитель и якорящий узел для надежной фиксации пакера и герметизации межтрубного пространства в процессе эксплуатации и восприятия давления снизу.
В условиях применения устройства в геотермальных и паронагнетательных скважинах при подаче теплоносителя и термическом изменении длины лифтовой колонны труб существуют условия, когда возможно неконтролируемое возрастание осевой нагрузки на уплотнитель с ростом контактных напряжений и неконтролируемым увеличением крутящего момента при повороте ствола пакера и перемещению его в осевом направлении с возможностью откручивания лифтовой колонны труб, что недопустимо.
В конструкцию пакера не входит устройство для компенсации термического изменения лифтовой колонны труб, чтобы уменьшить или поддерживать на расчетном уровне контактные напряжения, что в свою очередь предполагает снизить вес лифтовой колонны, сообщаемый уплотнительному элементу, а значит, и снизить надежность его работы, поскольку глубина скважин, где осуществляется термообработка продуктивного пласта, ограничена (Н<1500 м), и веса труб бывает недостаточно, чтобы деформировать достаточно жесткий уплотнитель с обеспечением герметичного перекрытия межтрубного пространства в течение всего срока службы.
Известен механический пакер типа ПЗФМ-146 [3], который состоит из ствола, установленного асимметрично в корпусе, уплотнителя, разжимного конуса. Корпус в верхней части снабжен байонетным пазом. Внутрь байонетного паза введен палец пистолета, который в свою очередь жестко связан с лифтовой колонной труб. На нижнем конце корпуса закреплен патрубок-удлинитель, длина которого определяется из глубины скважины и места удаления интервала перфорации от забоя. Пистолет байонетного замка связан с корпусом срезным штифтом.
Работа устройства.
Пакер в компоновке с внутрискважинным оборудованием на лифтовой колонне труб спускается в скважину до упора башмаком на забой. Правым вращением лифтовой колонны труб, передаваемым на ствол, выводят палец пистолета из короткого участка байонетного паза в длинный и нагруженном осевым усилием от веса лифтовой колонны вводят разжимной конус внутрь уплотнителя с деформацией последнего в радиальном направлении до образования герметичного контакта со стенкой трубы обсадной колонны. Фиксация устройства в этом положении осуществляется за счет ввода пружинного стопорного кольца на стволе пакера в ответную канавку в корпусе.
Правым вращением лифтовой колонны труб при нахождении пальца пистолета в длинном участке байонетного паза и одновременным натяжением возможно отсоединение, в случае необходимости, лифтовой колонны труб от пакера. Извлечение пакера осуществляют путем натяжения труб, вывода разжимного конуса из взаимодействия с уплотнителем и разрушения тарированного срезного элемента.
Недостатки конструкции пакера:
- Невозможность его применения в условиях геотермальных или паронагнетательных скважин из-за невозможности осуществить радиальную деформацию уплотнителя за счет нагружения весом, поскольку при достаточной жесткости уплотнителя веса труб не хватает, так как глубина паронагнетательных скважин находится в пределах Нпред<1500 м.
- Необходимость опоры компоновки на забой скважины для осуществления посадки пакера требует подбора длины патрубка-удлинителя, что в условиях применения при высокой температуре в скважине подразумевает впоследствии термическое увеличение длины патрубка-удлинителя и соответствующее увеличение сжимающих напряжений в уплотнителе. Это приводит к росту контактных напряжений между стволом и уплотнителем, что способствует неконтролируемому увеличению крутящего момента и возможности нарушения целостности уплотнительного элемента в процессе монтажа.
- Помимо термического удлинения патрубка-удлинителя существует термическое удлинение лифтовой колонны труб, на которой спущен пакер. В случае жесткого крепления устьевого фланца это может привести к еще большему осевому воздействию на уплотнитель. Ввод в компоновку термокомпенсатора ограничивает область применения пакера, поскольку веса лифтовой колонны труб может быть недостаточно для поддержания необходимых напряжений в уплотнителе.
Известен пакер механический для высокотемпературных, преимущественно паронагнетательных скважин, взятый авторами в качестве прототипа [5]. Механический пакер состоит из ствола, на верхнем конце которого установлена переходная муфта с продольным байонетным пазом на внешней стороне, охватываемым телом центральной мандрели. В продольные пазы введены головки пальцев, закрепленные в теле центральной мандрели, которая охватывает ствол и связана со шпинделем, на нижнем конце которого установлен соединительный патрубок, а на внешней торцовой поверхности выполнен кольцевой выступ, на который опирается резьбовая нижняя крышка, связанная соединительным патрубком с верхним разжимным конусом. Соединительный патрубок, связанный с нижним концом шпинделя, проходит вдоль верхнего и нижнего разжимных конусов и содержит на нижнем конце кольцевой выступ. Нижний разжимной конус снабжен толкателем с внутренней резьбовой поверхностью и опирается на кольцевой выступ соединительного патрубка через подшипник качения, играющий роль опорной поверхности. На нижнем конце соединительного патрубка установлена тяга с образованием кольцевого зазора со стволом.
Внутри кольцевого зазора расположена поддерживающая опора с кольцевой проточкой и кольцевым выступом на нижнем конце, связанная с тягой тарированным срезным элементом. Внутри толкателя установлена резьбовая гайка с сухарями в ее продольных пазах, входящих в ответные продольные окна тяги.
В кольцевом зазоре между шпинделем и стволом установлен термостойкий уплотнительный элемент. С внешней стороны на шпинделе установлен уплотнитель пакера между нижней крышкой и мандрелью. Верхний и нижний разжимные конуса охвачены кожухом, в продольных окнах которого установлены подпружиненные плашки якоря и закреплены пружины пружинного фонаря. Другие концы конусов введены в захваты, опирающиеся на резьбовую гайку. Нижний резьбовой конус снабжен пальцами, входящими в продольные пазы кожуха.
Пакер механический работает следующим образом. На лифтовой колонне труб опускается в скважину на заданную глубину. При спуске пружины пружинного фонаря находятся в постоянном контакте с внутренней поверхностью труб обсадной колонны. Правое вращение лифтовой колонны труб, сообщаемое стволу пакера, при наличии торцового контакта между центральной мандрелью и шпинделем передается на соединительный наконечник и даже через тягу и сухари на резьбовую гайку.
За счет наличия опорной поверхности в виде подшипника между нижним разжимным конусом и выступом на нижнем конце соединительного патрубка возможна передача тарированного крутящего момента на резьбовую гайку, которая при наличии контакта пружин пружинного фонаря со стенкой трубы обсадной колонны перемещает вверх нижний разжимной конус с вводом его во взаимодействие с плашками якоря.
Осаживанием верхний разжимной конус вводится внутрь плашек якоря, при этом пальцы, установленные на центральной мандрели, перемещаются в продольном пазу в переходнике на ограниченное расстояние. Повторяют передачу крутящего момента на резьбовую гайку и доводят плашки якорящего узла до контакта с внутренней поверхностью трубы обсадной колонны и деформируют уплотнитель до контакта со стенкой, с образованием между ними герметичного контакта, за счет перемещения вниз всей компоновки относительно крышки, связанной с верхним разжимным конусом. Левым вращением выводят палец на центральной мандрели из короткого паза байонетного замка и натяжением лифтовой колонны труб перемещают ствол пакера вверх с расположением последнего в нейтральном положении. В таком положении деталей пакера ведется его эксплуатация в режиме подачи теплоносителя и компенсации термического удлинения лифтовой колонны труб за счет перемещения ствола относительно уплотнительного элемента, установленного внутри шпинделя и поджатого центральной мандрелью.
Съем пакера с места установки осуществляется путем передачи осевого усилия - натяжения лифтовой колонны труб. При этом усилие передается через удлинитель на тарированный срезной штифт, соединяющий с ним тягу, что приводит к его срезу и перемещению удлинителя относительно тяги с расположением кольцевой проточки на уровне расположения сухарей в пазах внутри резьбовой гайки. При этом сухари вводятся в кольцевую проточку и выходят из взаимодействия с телом резьбовой гайки. Тем самым выводится из взаимодействия с плашками якоря верхний разжимной конус и при дальнейшем перемещении последний входит в торцовое взаимодействие с кожухом, который перемещается вверх относительно нижнего разжимного конуса на величину длины хода пальца в продольном пазу кожуха с отрывом от контакта со стенкой трубы зубьев плашек якоря. С уплотнителя снимается осевая сжимающая нагрузка, и он возвращается в исходное положение.
К недостаткам конструкции пакера следует отнести:
- При спуске пакера в скважину, при взаимодействии с внутренней поверхностью труб обсадной колонны пружин пружинного фонаря, существует вероятность левого вращения и затягивание перемещения деталей кожуха до торцевого контакта с торцевой поверхностью верхнего разжимного конуса.
- Также существует вероятность торцевого контакта соединительного патрубка и удерживающей гайки-крышки. При перемене направления вращения сила трения на торцах контактируемых деталей может превысить силу трения пружин пружинного фонаря о стенку трубы обсадной колонны, что в свою очередь может привести к проскальзыванию последних и невозможности посадки пакера из-за вращения всей компоновки.
Для обеспечения разгрузки нижней опоры между нижним разжимным конусом и кольцевым торцом соединительного патрубка установлен подшипник качения, который снижает вероятность несанкционированного увеличения крутящего момента. Наличие торцевого контакта сопрягаемых деталей с опорой на подшипник позволяет уменьшить трение покоя при страгивании, но снять его полностью нельзя.
Возможен случай, когда подшипник установлен в конструкции с восприятием максимальной нагрузки от взаимодействия пружин фонаря с обсадной колонной при спуске. Применение шарикоподшипника как опорной поверхности с его установкой внутри конструкции более чем проблематично, поскольку он должен обладать очень малыми габаритными размерами при достаточно большом внутреннем диаметре. Такие подшипники могут быть только специального изготовления. В условиях скважины существует вероятность попадания в подшипник механических частиц и его заклинивание.
Расположение опорной поверхности шарикоподшипника внутри конструкции делает проблематичным проведение монтажных работ с доведением до торцового контакта кожуха с верхним разжимным конусом и торцового контакта соединительного патрубка с крышкой. Кроме того, такое расположение подшипника усложняет соединение тяги с опорной гильзой тарированным срезным элементом при нахождении гайки внутри удлинителя.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, сводится к следующему:
- Возможность транспортировки и посадки термостойкого пакера независимо от условий взаимодействия пружин пружинного фонаря со стенкой обсадной колонны и существования вероятности возникновения правого или левого вращения, сообщаемого корпусу (кожуху) при спуске пакера в скважину.
- Расположение опорной поверхности - упора-ограничителя на нижнем конусе термостойкого пакера, выполненного в виде фигурного выступа на торцовой поверхности резьбовой гайки, обращенного к торцевой поверхности толкателя, на которой выполнен ответный фигурный выступ, при восприятии левого вращения, снимает ограничение для возникновения неконтролируемого крутящего момента.
- Нахождение упора-ограничителя на внешней стороне термостойкого пакера позволяет обеспечить контроль над монтажом и регулировкой торцового сопряжения деталей пакера.
Расположение поддерживающей гильзы с возможностью торцевого взаимодействия с муфтой на нижнем конце ствола термостойкого пакера, которая связана тарированным срезным элементом с удлинителем, увеличивает надежность обязательного съема пакера с места установки.
Технический результат достигается с помощью известного устройства для перекрытия межтрубного пространства между лифтовой колонной труб и обсадной колонной, содержащего ствол с переходной и соединительной муфтами, якорящий узел в виде кожуха с окнами и продольным пазом, верхний и нижний разжимные конуса, подпружиненные плашки в окнах кожуха, уплотнительный элемент ствола и уплотнитель пакера между верхней и нижней разжимными крышками, связанными соответственно через мандрель с переходной муфтой, шпиндель и шток с верхним разжимным конусом, нижний разжимной конус с толкателем, на наружной поверхности которого установлена гайка и захват пружин центратора. Внутри толкателя размещена резьбовая гайка с продольными пазами, в которых установлены сухари, входящие в ответные окна удлинителя с возможностью опоры на поддерживающую гильзу, снабженную кольцевой проточкой и связанную с удлинителем тарированным срезным элементом, толкатель снабжен фигурным выступом в торце, а резьбовая гайка снабжена сборным упором с фигурным выступом, обращенным к фигурному выступу толкателя, установленными с возможностью взаимодействия выступов друг с другом в исходном положении, с образованием упора-ограничителя, причем высота фигурного выступа толкателя принята меньше шага резьбы резьбовой гайки, а поддерживающая гильза установлена с возможностью торцевого взаимодействия с соединительной муфтой ствола.
Анализ изобретательского уровня показал следующее. Известна конструкция пакера механического [4], где для осуществления посадки пакера применяется механизм передачи крутящего момента на верхнюю полумуфту при взаимодействии со скосами нижней полумуфты и ее перемещении вместе с корпусом вниз по штоку с деформацией уплотнительного элемента. Фиксация пакера в рабочем положении происходит после выхода продольных выступов штока из прорезей большей глубины нижней полумуфты. Есть наличие взаимосвязи зубцов полумуфты со скосами продольных выступов при передаче крутящего момента.
Нами не обнаружено в патентной и научно-технической литературе описание конструкций термостойких пакеров с механической посадкой путем передачи тарированного крутящего момента для фиксации внутри обсадной колонны и последующей деформацией уплотнителя путем осевого сжатия до контакта со стенкой скважины при вращении резьбовой гайки внутри толкателя с совмещенным перемещением резьбовой гайки с удлинителем. Не обнаружено также конструктивное выполнение механической связи через фигурный выступ на торце резьбовой гайки с ответным фигурным выступом на торце толкателя с высотой, зависящей от шага резьбы на резьбовой гайке.
Не обнаружено также выполнения поддерживающей гильзы с кольцевой проточкой, установленной на нижнем конце пакера и связанной тарированным срезным элементом с удлинителем. Поддерживающая гильза установлена с возможностью торцевого взаимодействия с соединительной муфтой ствола.
Таким образом, достигаемый технический результат обусловлен неизвестными свойствами частей рассматриваемого устройства и связями между ними. Изобретение явным образом не следует из известного уровня техники, то есть соответствует критерию изобретательский уровень.
Конструкция устройства для перекрытия межтрубного пространства преимущественно паронагнетательных скважин поясняется следующими чертежами:
На фиг.1 - конструкция термостойкого пакера в разрезе, в исходном транспортном положении.
На фиг.2 - взаимное положение деталей при посадке пакера и перекрытии межтрубного пространства уплотнителем.
На фиг.3 - промежуточное положение деталей термостойкого пакера в режиме эксплуатации - подачи теплоносителя и компенсации термического удлинения лифтовой колонны труб.
На фиг.4 - взаимное положение деталей термостойкого пакера в момент его съема с места установки в скважине и его извлечение.
На фиг.5 - увеличенный вид узла термостойкого пакера в месте установки сухарей и взаимного положения деталей упора-ограничителя.
На фиг.6 - торцовое сопряжение деталей: фигурных выступов резьбовой гайки и толкателя.
На фиг.7 - взаимное расположение сухарей в пазах упора и удлинителя.
На фиг.8 - взаимное расположение деталей пальца ствола в байонетном пазу переходной муфты.
На фиг.9 - взаимное расположение деталей байонетного соединения при выходе ствола из взаимодействия с переходной муфтой.
Заявляемое устройство состоит из ствола 1 с переходной муфтой 2 на верхнем конце и соединительной муфтой 3 на нижнем. Переходная муфта 2 снабжена пальцем 4 (см. фиг.8), входящим в байонетный паз «а» (см. фиг.8 и 9) мандрели 5, содержащей на нижней торцовой поверхности продольные пазы «6», в которые входят ответные выступы «в» удлинителя 6. Бандаж 7 снаружи перекрывает байонетный паз «а» и связан тарированным срезным элементом 8 с мандрелью 5 и переходной муфтой 2. Мандрель 5 и удлинитель 6 связаны друг с другом соединительной муфтой 9.
Между стволом 1 и удлинителем 6 расположено уплотнение 10, поджимаемое сверху грундбуксой 11. Нижним концом удлинитель 6 связан со шпинделем 12, который в свою очередь соединен с тягой 13 якорящего узла. На шпинделе 12 установлен уплотнитель 14, поджимаемый с торцов верхней 15 и нижней 16 крышками. Нижняя крышка 16 связана штоком 17 с верхним разжимным конусом 18, охватываемым кожухом 19 с продольными окнами «г» по периметру, в которых установлены подпружиненные плашки 20 якоря, опирающиеся на нижний разжимной конус 21, который связан толкателем 22 с резьбовой гайкой 23. С внешней стороны на толкатель 22, с упором на гайку 24, установлен захват 25 пружин 26 центратора.
В кожухе 19 выполнены продольные пазы «д», в которые входят головки пальцев 27, жестко связанные с нижним разжимным конусом 21.
Тяга 13 через соединительную втулку 28 связана с удлинителем 29, на нижнем конце которого выполнены продольные окна «е», в которых установлены сухари 30, опирающиеся на наружную поверхность поддерживающей гильзы 31, установленной в кольцевом зазоре между стволом 1 и удлинителем 29. Поддерживающая гильза 31 содержит кольцевую проточку «ж» и связана с удлинителем 29 тарированным срезным элементом 32.
На нижнем конце резьбовой гайки 23 установлен сборный упор 33, в котором выполнены продольные пазы «з» и установлены сухари 30. Сборный упор 33 в торцовой части содержит фигурный выступ 34 (см. фиг.5), обращенный в сторону толкателя 22, на торцовой поверхности которого выполнен ответный фигурный выступ 35 (см. фиг.6). Сборный упор 33 жестко связан с резьбовой гайкой 23, охватывающей удлинитель 29. На фиг.6 показано взаимное положение фигурного выступа 34 сборного упора 33 и фигурного выступа 35 на торце толкателя 22. Высота фигурных выступов 34 и 35 выбраны меньше, чем шаг резьбы на наружной поверхности резьбовой гайки 23.
Работа термостойкого пакера.
Пакер переходной муфтой 2 подсоединяется к нижнему концу лифтовой колонны насосно-компрессорных труб (на фиг. не показано) и вводится в скважину с наращиванием лифтовой колонны. Пружины 26 центратора находятся в постоянном контакте со стенкой труб обсадной колонны в течение всего спуска на заданную глубину. Палец 4 переходной муфты 2 находится в крайнем положении внутри байонетного паза «а». Фигурный выступ 34 сборного упора 33 и фигурный выступ 35 толкателя 22 находятся в торцевом контакте.
При расположении пакера на необходимой глубине лифтовой колонне труб сообщают правое вращение с расчетным крутящим моментом, который передается через переходную муфту 2 стволу 1 и далее через мандрель 5, удлинитель 6, шпиндель 12, тягу 13, связанную через соединительную втулку 28 с удлинителем 29, сухарям 30, образующим жесткую связь через сборный упор 33 с резьбовой гайкой 23.
При вращении неподвижное положение относительно стенки трубы обсадной колонны занимают пружины 26 центратора и связанные с ними кожух 19 с подпружиненными плашками 20 якоря, верхний 18 и нижний 21 разжимные конуса.
Правым вращением проворачивают резьбовую гайку 23 относительно толкателя 22, с отходом из торцового взаимодействия друг с другом фигурных выступов 35 толкателя 22 и сборного упора 33, без изменения величины крутящего момента. Продолжают вращать резьбовую гайку 23, которая выкручивается из толкателя 22, тем самым перемещая последний вверх с вводом нижнего разжимного конуса 21 под подпружиненные плашки 20 якоря. Последние подвигаются на верхний разжимной конус 19 и выходят из продольных окон «г» в теле кожуха 19. Головка пальца 27 скользит вверх в продольном пазу «д» кожуха 14, тем самым исключая поворот нижнего разжимного конуса 21 относительно подпружиненных плашек 20. Благодаря тому что высота фигурного выступа 35 толкателя 22 принята меньшей, чем шаг резьбы на наружной поверхности резьбовой гайки 23, он свободно проходит между витками в течение всего цикла вращения.
Верхний 14 и нижний 21 разжимные конусы вводятся под подпружиненные плашки 20 и доводят их до контакта со стенкой трубы обсадной колонны (см. фиг.2) с обеспечением фиксации пакера. Дальнейшим вращением резьбовой гайки 23 осуществляют передачу осевого сжимающего усилия на уплотнитель 14 за счет взаимодействия через связь резьбовой гайки 23 с соединительной втулкой 28, тягой 13 и шпинделем 12, опирающимся на торец верхней крышки 15. Уплотнитель 14 сжимается в осевом направлении до образования герметичного контакта с внутренней поверхностью обсадной колонны и прекращает передачу крутящего момента.
В этом положении осуществляют проверку пакера на герметичность путем подачи рабочей жидкости в подпакерную зону скважины под расчетным давлением, с контролем давления и расхода. Сбрасывают давление в подпакерной зоне. Плавным левым вращением лифтовой колонны труб, сообщаемым переходной муфте 2, осуществляют разрушение тарированного срезного элемента 8, соединяющего бандаж 7, переходную муфту 2 и ствол 1, и выводят палец 4 (см. фиг.8) из поперечного участка байонетного паза «а» с расположением его на уровне продольного участка.
Натяжением лифтовой колонны труб перемещают ствол 1 относительно якорящего узла уплотнительного элемента 10 и уплотнителя 14 с расположением в среднем положении (см. фиг.3). Подключают на устье скважины к лифтовой колонне труб подводящий паропровод и ведут закачку теплоносителя в продуктивный пласт. Термическое удлинение лифтовой колонны труб, которое может достигнуть нескольких метров, в зависимости от глубины скважины и температуры теплоносителя, компенсируется перемещением ствола 1 относительно уплотнительного элемента 10 с сохранением его герметичности.
При необходимости извлечения термостойкого пакера из скважины отсоединяют от устьевой арматуры подводящий паропропровод, ожидают охлаждения скважины до приемлемой температуры, глушат продуктивный пласт и далее, натяжением лифтовой колонны труб, осуществляют перемещение ствола 1 относительно уплотнительного элемента 10 с подводом муфты 3 к торцу поддерживающей гильзы 31. Расчетным осевым усилием, действующим на поддерживающую гильзу 31, осуществляют разрушение тарированного срезного элемента 32, соединяющего поддерживающую гильзу 31 с удлинителем 29, что приводит к перемещению ее относительно последнего, с расположением кольцевой проточки «ж» на уровне установки сухарей 30 в продольных пазах «з» сборного упора 33.
Сухари 30 взаимодействуют с телом сборного упора 33 и вводятся внутрь кольцевой проточки «ж» поддерживающей гильзы 31 (см. фиг.4). Глубина кольцевой проточки «ж» принята больше, чем высота сухарей 30. Дальнейшим совместным перемещением ствола 1 с удлинителем 29, связанным через соединительную втулку 28 с тягой 13 и через муфту со шпинделем 12, снимают осевую нагрузку с уплотнителя 14 с упором муфтой тяги 13 в нижнюю крышку 16. Нижняя крышка 16 имеет жесткую связь через шток 17 с верхним разжимным конусом 18, что при натяжении приводит к выводу его из взаимодействия с подпружиненными плашками 20 якорящего узла.
Дальнейшим перемещением компоновки вверх верхний разжимной конус 18 вводится в торцовое взаимодействие с кожухом 19 и перемещает его вверх вместе с подпружиненными плашками 20 относительно нижнего разжимного конуса 21 с соответствующим перемещением головки пальца 27 в продольном пазу «д» кожуха 19 в крайнее нижнее положение. Подпружиненные плашки 20 усилием пружин (на фигурах не показаны) и за счет взаимодействия зубьев на их внешней стороне со стенкой трубы обсадной колонны возвращаются внутрь кожуха 19. В таком положении деталей (см. фиг.4) устройство извлекается из скважины.
После замены вышедших из строя деталей, таких как тарированные срезные элементы 8 и 31, уплотнителя 14 и уплотнительного элемента 10 осуществляют сборку пакера с его повторным использованием в паронагнетательной скважине.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент РФ №2101461, М. кл. 6 Е 21 В 33/12.
2. Справочное пособие по газлифтному способу эксплуатации скважин. М.: Недра, 1984, с.76-78.
3. Геология, бурение и разработка газовых и газоконденсатных месторождений и ПХГ. ОАО Газпром, ОАО СевКавНИПИГАЗ. Сб. научных трудов. Вып. №32. Ставрополь, 2001, с.137-143.
4. Авторское свидетельство №1439208, М. кл. Е 21 В 33/12, опубл. 23.11.88, бюл. №43.
5. Патент США №4548264, М. кл. Е 21 В 33/128, опубл. 22.10.85 - прототип.
Термостойкий пакер, содержащий ствол с переходной и соединительной муфтами, якорящий узел в виде кожуха с окнами и продольным пазом, верхний и нижний разжимные конуса, подпружиненные плашки в окнах кожуха, уплотнительный элемент ствола и уплотнитель пакера между верхней и нижней разжимными крышками, связанными соответственно через мандрель с переходной муфтой, шпиндель и шток с верхним разжимным конусом, нижний разжимной конус с толкателем, на наружной поверхности которого установлена гайка и захват пружин центратора, а внутри толкателя размещена резьбовая гайка с продольными пазами, в которых установлены сухари, входящие в ответные окна удлинителя с возможностью опоры на поддерживающую гильзу, снабженную кольцевой проточкой и связанную с удлинителем тарированным срезным элементом, отличающийся тем, что толкатель снабжен фигурным выступом в торце, резьбовая гайка снабжена сборным упором с фигурным выступом, обращенным к фигурному выступу толкателя, установленными с возможностью взаимодействия выступов друг с другом в исходном положении, с образованием упора-ограничителя, причем высота фигурного выступа толкателя принята меньше шага резьбы резьбовой гайки, а поддерживающая гильза установлена с возможностью торцевого взаимодействия с соединительной муфтой ствола.
