Пакер

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для герметизации ствола скважины. Обеспечивает повышение надежности работы пакера за счет полного перекрытия кольцевого пространства между конусами уплотнительного элемента и стенкой скважины. Пакер содержит ствол, уплотнительный элемент с конусами, верхний переводник и нижний переводник со шпонкой, на которые навернуты втулки, находящиеся в пазах втулок плашки, передвигающиеся по сопрягаемым поверхностям конусов и прижатые к стволу с помощью упоров с пружинами. Передвигающиеся по сопрягаемым поверхностям конусов плашки собраны из двух наборов совместно установленных радиальных секторов, а сопрягаемые с плашками поверхности конусов выполнены с вырезами для передвижения по ним плашек одного набора, при этом сопрягающиеся друг с другом поверхности плашек указанного набора и поверхности вырезов конусов выполнены под углом α, который устанавливается в пределах 20÷35 град, а сопрягающиеся друг с другом поверхности плашек другого набора и конические поверхности конусов выполнены под углом β, который устанавливается в пределах 50÷80 град. 5 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для герметизации ствола скважины.

Известен пакер, включающий ствол, уплотнительный элемент с конусами, плашки с пазами, переводники и жестко связанные с ними втулки с выступами на внутренней поверхности для зацепления с плашками, подпружиненные упоры с выступами, расположенные внутри втулок, при этом взаимодействующие поверхности плашек и упоров выполнены коническими, плашки установлены на выступах втулок и имеют пальцы, а упоры втулок - пазы под них (патент РФ №1016484, Е21В 33/12, опубл. 07.05.83, бюл. №17, 1983).

Известная конструкция характеризуется недостаточной надежностью перекрытия кольцевого пространства между конусами уплотнительного элемента и стенкой скважины.

Известен пакер, содержащий ствол, уплотнительный элемент с конусами, плашки с пальцами, верхний и нижний переводники, на которые навернуты втулки с пазами. Для передачи крутящего момента на нижнем переводнике предусмотрена шпонка. Плашки находятся в зацеплении с выступами втулки и прижаты к стволу с помощью упоров с пружинами, при этом взаимодействующие поверхности плашек и втулок выполнены ступенчатыми. (Пат. РФ №1677256, Е21В 33/12, опубл. 15.09.91, бюл. №34, 1991).

Конструкция позволяет повысить прочностные характеристики плашек, но не обеспечивает надежного перекрытия кольцевого пространства между конусами уплотнительного элемента и стенкой скважины.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы пакера за счет полного перекрытия кольцевого пространства между конусами уплотнительного элемента и стенкой скважины.

Указанная задача решается тем, что в пакере, содержащем ствол, уплотнительный элемент с конусами, верхний переводник и нижний переводник со шпонкой, на которые навернуты втулки, находящиеся в пазах втулок плашки, передвигающиеся по сопрягаемым поверхностям конусов и прижатые к стволу с помощью упоров с пружинами, передвигающиеся по сопрягаемым поверхностям конусов плашки собраны из двух наборов совместно установленных радиальных секторов, а сопрягаемые с плашками поверхности конусов выполнены с вырезами для передвижения по ним плашек - радиальных секторов из набора одного вида, при этом сопрягающиеся друг с другом поверхности плашек указанного набора и поверхности вырезов конусов выполнены под углом α, который устанавливается в пределах 20÷35 град, а сопрягающиеся друг с другом поверхности плашек другого набора и конические поверхности конусов выполнены под углом β, который устанавливается в пределах 50÷80 град.

На фиг.1 показан заявляемый пакер при спуско-подъемных операциях.

На фиг.2 представлен указанный пакер в рабочем состоянии.

На фиг.3 - вид пакера по А-А.

На фиг.4 с видом по Б-Б (фиг.5) показан конус с вырезами.

Пакер (фиг.1) содержит ствол 1, уплотнительный элемент 2 с конусами 3, плашки 4 и плашки 5, выполненные в виде двух наборов радиальных секторов как на фиг.2, вид по А-А (фиг.3), а также верхний 6 и нижний 7 переводники, на которые навернуты втулки 8. Для передачи крутящего момента на нижний переводник 7 предусмотрена шпонка 9. Плашки находятся в пазах втулки 8 и прижаты к стволу 1 с помощью упоров 10 пружинами 11. В конусе 3 выполнены вырезы 12 для перемещения по ним плашек 5 (фиг.4). Плашки 4 сопрягаются с конической поверхностью конуса 3 под углом β, который устанавливается в пределах 50÷80 град, а плашки 5 располагаются в вырезах 12 конической поверхности конуса 3 под углом α, который устанавливается в пределах 20÷35 град (фиг.5, вид по Б-Б).

Устройство работает следующим образом.

После спуска оборудования в скважину на пакер создают осевую сжимающую нагрузку. В результате верхний переводник 6 вместе со стволом 1 перемещается вниз относительно нижнего переводника 7. По мере деформации уплотнительного элемента 2 при определенном значении осевой нагрузки пружины 11 сжимаются. Плашки 4 передвигаются по конической поверхности конуса 3, а плашки 5 - по вырезу 12 в этом конусе. При этом скорость перемещения плашек 4 выше скорости перемещения плашек 5 за счет большего угла наклона сопрягаемой поверхности конуса (угол β>α). В результате плашки полностью перекрывают кольцевое пространство между конусами и стенкой скважины, как показано на фиг.2 и фиг.3.

При распакеровке на пакер создают растягивающее усилие, при этом ствол 1 с верхним переводником 6 перемещается вверх относительно нижнего переводника 7, а уплотнительный элемент 2 принимает первоначальное положение. Под действием усилия пружины 11 упоры 10 своими коническими поверхностями воздействуют на плашки 4 и 5 и возвращают их в транспортное положение.

В отличие от прототипа в заявляемой конструкции исполнение плашек из двух наборов и перемещение их по конусу и по вырезу 12 в конусе с разными скоростями позволяет после выдвижении плашек одного набора 4 с большей скоростью вдвигать плашки 5 другого набора с меньшей скоростью в образованные промежутки между плашками первого вида. При этом не остается зазоров между секторами плашек, как в прототипе. За счет этого кольцевое пространство между конусами и стенкой скважины перекрывается полностью без зазоров.

Пакер, содержащий ствол, уплотнительный элемент с конусами, верхний переводник и нижний переводник со шпонкой, на которые навернуты втулки, находящиеся в пазах втулок плашки, передвигающиеся по сопрягаемым поверхностям конусов и прижатые к стволу с помощью упоров с пружинами, отличающийся тем, что передвигающиеся по сопрягаемым поверхностям конусов плашки собраны из двух наборов совместно установленных радиальных секторов, а сопрягаемые с плашками поверхности конусов выполнены с вырезами для передвижения по ним плашек одного набора, при этом сопрягающиеся друг с другом поверхности плашек указанного набора и поверхности вырезов конусов выполнены под углом α, который устанавливается в пределах 20÷35°, а сопрягающиеся друг с другом поверхности плашек другого набора и конические поверхности конусов выполнены под углом β, который устанавливается в пределах 50÷80°.