Пакер для горизонтальных скважин



Пакер для горизонтальных скважин
Пакер для горизонтальных скважин

 


Владельцы патента RU 2612398:

Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (RU)

Изобретение относится к пакерам. Техническим результатом является повышение надежности работы в горизонтальном участке скважины. Пакер для горизонтальных скважин содержит полый ствол с регулятором давления внизу, установленные на стволе уплотнительные элементы с верхним, нижним и промежуточными упорами, размещенный под ними на стволе подвижный гидроцилиндр с поршнем, который оснащен толкателем, выполненным с возможностью взаимодействия с нижним упором, верхний упор соединен со стволом с возможностью перемещения навстречу нижнему упору с сжатием уплотнительных элементов под действием поршня с гидроцилиндром, полость которого сообщена с полостью ствола через радиальный канал. Толкатель поршня выполнен кольцевым, опирается на нижний упор и оснащен изнутри одним или несколькими штифтами. Регулятор давления изготовлен в виде обратного клапана. Между нижним упором и поршнем размещен на стволе кольцевой выступ с наружными продольными чередующимися длинными и короткими проточками, которые соединены фигурными проточками под штифты толкателя. Фигурные проточки позволяют при возвратно-поступательном перемещении толкателя относительно ствола штифтам располагаться поочередно: в длинных продольных проточках - транспортное положение, в коротких продольных проточках - рабочее положение после сжатия уплотнительных элементов. Верхний упор соединен со стволом через регулировочную втулку, толщина которой подбирается в зависимости от номинального диаметра ствола скважины. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для разобщения затрубного пространства, исследования скважин и изоляции пластов в процессе строительства скважин.

Известен пакер (патент RU №2162930, МПК E21B 33/12, опубл. 10.02.2001 г., бюл. №4), включающий полый ствол, проходной канал которого выполнен равноразмерным с внутренним каналом колонны бурильных труб с переводником и радиальным каналом, установленные на стволе уплотнительные элементы с упорами, размещенный под ними якорный узел, включающий корпус с конусом с пазами и установленными в них плашками, связанными тягами с поршнем гидроцилиндра, полость которого сообщена с полостью ствола через радиальный канал и установленный на нижнем конце пакера узел управления его посадкой, выполненный в виде раздвижного штуцерного устройства, размещенного соосно с полым стволом пакера и закрытого кожухом, при этом упоры уплотнительных элементов выполнены профильными.

Недостатки данного пакера:

- высокая вероятность заклинивания пакера при использовании его в горизонтальном участке скважины, так как нагрузки от натяжения колонны бурильных труб при извлечении пакера может быть недостаточно для его распакеровки;

- высокая вероятность прихвата пакера после закачки тампонажных или цементных смесей, что может привести к сложностям при переводе пакера в транспортное положение из рабочего и возникновению аварийной ситуации;

- высокая вероятность обрыва тяг пакера при извлечении пакера в случае прихвата его после закачки тампонажных или цементных смесей, что приведет к возникновению аварийной ситуации;

- высокая вероятность негерметичной установки пакера в случае, если номинальный диаметр открытого ствола скважины будет больше, чем диаметр описанной окружности пакера по уплотнительным элементам после его пакеровки.

Наиболее близким техническим решением является пакер (патент RU №2459928, МПК E21B 33/1295, опубл. 27.08.2012 г., бюл. №24), включающий полый ствол, установленные на стволе, более двух, уплотнительные элементы с упорами и промежуточным упором, причем уплотнительные элементы на наружной поверхности, прилегающей к упорам, снабжены фасками, и под уплотнительными элементами установлена подвижная втулка, жестко соединенная с соответствующим промежуточным упором, размещенный под ними якорный узел, включающий корпус с конусом с пазами и установленными в них плашками, связанными тягами с поршнем гидроцилиндра, полость которого сообщена с полостью ствола через радиальный канал и раздвижной штуцер, установленный на нижнем конце полого ствола.

Недостатки данного пакера:

- высокая вероятность заклинивания пакера при использовании его в горизонтальном участке скважины, так как нагрузки от натяжения колонны бурильных труб при извлечении пакера может быть недостаточно для его распакеровки;

- высокая вероятность обрыва тяг пакера при извлечении пакера в случае прихвата его после закачки тампонажных или цементных смесей, что приведет к возникновению аварийной ситуации;

- высокая вероятность негерметичной установки пакера в случае, если номинальный диаметр открытого ствола скважины будет больше, чем диаметр описанной окружности пакера по уплотнительным элементам после его пакеровки.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются повышение надежности работы пакера в горизонтальном участке скважины за счет использования гидравлики при его установке и распакеровке, исключения из его конструкции тяг и обеспечения гарантированного извлечения пакера за счет включения в конструкцию пакера штифтов, выполненных с возможностью разрушения при невозможности перевода его в транспортное положение из рабочего, а также снижение вероятности негерметичной установки пакера в случае, если номинальный диаметр открытого ствола скважины будет больше, чем диаметр описанной окружности пакера по уплотнительным элементам после его пакеровки, за счет включения в конструкцию регулировочной втулки, толщина которой подбирается в зависимости от номинального диаметра открытого ствола скважины.

Технические задачи решаются пакером для горизонтальных скважин, включающим полый ствол с регулятором давления внизу, установленные на стволе уплотнительные элементы с верхним, нижним и промежуточными упорами, размещенный под ними на стволе подвижный гидроцилиндр с поршнем, который оснащен толкателем, выполненным с возможностью взаимодействия с нижним упором, а верхний упор соединен со стволом с возможностью перемещения навстречу нижнему упору с сжатием уплотнительных элементов под действием поршня с гидроцилиндром, полость которого сообщена с полостью ствола через радиальный канал.

Новым является то, что толкатель поршня выполнен кольцевым, опирающимся на нижний упор и оснащенным изнутри одним или несколькими штифтами, регулятор давления изготовлен в виде обратного клапана, а между нижним упором и поршнем размещен на стволе кольцевой выступ с наружными продольными чередующимися длинными и короткими проточками, соединенными фигурными проточками под штифты толкателя, позволяющими при возвратно-поступательном перемещении толкателя относительно ствола штифтам располагаться поочередно то в длинных продольных проточках - транспортное положение, то в коротких продольных проточках - рабочее положение после сжатия уплотнительных элементов, при этом верхний упор соединен со стволом через регулировочную втулку, толщина которой подбирается в зависимости от номинального диаметра ствола скважины, а также то, что регулятор давления выполнен без ограничителя шара, при этом шар выполнен деформируемым при определенном перепаде давления для возможности его проталкивания через отверстие регулятора давления, а штифты выполнены с возможностью разрушения при невозможности перевода пакера в транспортное положение из рабочего.

На фиг. 1 показан пакер в транспортном положении.

На фиг. 2 показан пакер в рабочем положении.

Пакер (фиг. 1, 2) содержит полый ствол 1 с регулятором давления 2 внизу, выполненным в виде обратного клапана, установленные на стволе 1 уплотнительные элементы 3 с верхним 4 и нижним 5 упорами, размещенный под ними на стволе 1 подвижный гидроцилиндр 6 с поршнем 7, который оснащен кольцевым толкателем 8, опирающимся на нижний упор 5 и оснащенным изнутри одним или несколькими штифтами 9. Верхний упор 4 соединен со стволом 1 с возможностью перемещения навстречу нижнему упору 5 с сжатием уплотнительных элементов 3 под действием поршня 7 гидроцилиндра 6, полость 10 которого сообщена с полостью 11 ствола 1 через радиальный канал 12. Между нижним упором 5 и поршнем 7 размещен на стволе 1 кольцевой выступ 13 с наружными продольными чередующимися длинными 14 и короткими 15 (фиг. 1) проточками, соединенными фигурными проточками 16 под штифты 9 (фиг. 1, 2) толкателя 8, позволяющими при возвратно-поступательном перемещении толкателя 8 относительно ствола 1 штифтами 9 располагаться поочередно то в длинных проточках 14 - транспортное положение, то в коротких продольных проточках 15 (фиг. 1) - рабочее положение (фиг. 2) после сжатия уплотнительных элементов 3. При этом верхний упор 4 (фиг. 1, 2) соединен со стволом 1 через регулировочную втулку 17, толщина которой подбирается в зависимости от номинального диаметра ствола скважины (на фиг. не показано).

Регулятор давления 2 выполнен без ограничителя шара 18, при этом шар 18 выполнен деформируемым при определенном перепаде давления для возможности его проталкивания через отверстие 19 регулятора давления 2.

Кроме этого штифты 9 выполнены с возможностью разрушения при невозможности перевода пакера в транспортное положение из рабочего.

Пакер работает следующим образом.

Перед спуском пакера в скважину после определения номинального диаметра ствола скважины по результатам геофизических исследований подбирают толщину регулировочной втулки 17 таким образом, чтобы диаметр описанной окружности пакера по уплотнительным элементам 3 после его пакеровки был больше номинального диаметра ствола скважины, и устанавливают регулировочную втулку 17 на ствол 1. Далее на колонне бурильных труб (на фиг. не показаны) пакер спускают в скважину до проектной глубины. При этом через регулятор давления 2 происходит заполнение колонны бурильных труб. В колонну труб нагнетают жидкость. За счет того, что регулятор давления 2 оснащен шаром в полости 11 ствола 1, создается избыточное давление, которое через радиальный канал 12 передается в полость 10 гидроцилиндра 6 и воздействует на поршень 7. Поршень 7 через кольцевой толкатель 8 давит на нижний упор 4, уплотнительные элементы 3 сжимаются между верхним 4 и нижним 5 упорами, прилегают к стенкам скважины, разобщая ствол скважины. При этом штифты 9 кольцевого толкателя 8 располагаются в коротких продольных проточках 15 (фиг. 1) кольцевого выступа 13, фиксируя пакер в рабочем положении. Снижением уровня жидкости вызывают приток скважинной жидкости. В случае, если из скважины поступает вода, для определения границы интервала водопритока в колонне бурильных труб создают избыточное давление, при этом штифты 9 (фиг. 1, 2) кольцевого толкателя 8 выходят из коротких продольных проточек 15 (фиг. 1) кольцевого выступа 13 (фиг. 1, 2), по фигурным проточкам 16 (фиг. 1) перемещаются и располагаются в длинных проточках 14 (фиг. 1, 2), занимая транспортное положение, и пакер освобождается. Перемещают инструмент на необходимое расстояние и созданием избыточного давления производят повторную установку пакера и снижением уровня вызывают приток скважинной жидкости. После определения интервала водопритока внутри колонны труб создают расчетное давление, шар 18, выполненный деформируемым, проталкивается через отверстие 19 регулятора давления 2, кроме этого, за счет того, что регулятор давления 2 выполнен без ограничителя шара 18, проходной канал 20 пакера оказывается свободным для проведения технологических операций, в том числе и закачки тампонажных смесей с крупноразмерными и крупноволокнистыми наполнителями.

Для извлечения пакера из скважины в колонну бурильных труб бросают шар (на фиг. не показан), нагнетанием жидкости доводят его до регулятора давления 2 и перекрывают проходной канал 20 пакера, создают избыточное давление, при этом штифты 9 кольцевого толкателя 8 выходят из коротких продольных проточек 15 (фиг. 1) кольцевого выступа 13 (фиг. 1, 2), по фигурным проточкам 16 (фиг. 1) перемещаются и располагаются в длинных проточках 14 (фиг. 1, 2), занимая транспортное положение, и пакер извлекается на поверхность.

В случае невозможности перевода пакера в транспортное положение из рабочего, производят натяжение колонны бурильных труб, при расчетной нагрузке происходит срез штифтов 9 кольцевого толкателя 8 и пакер извлекается на поверхность.

Преимуществами предлагаемого пакера являются повышение надежности работы пакера в горизонтальном участке скважины за счет использования гидравлики при его установке и распакеровке, исключения из его конструкции тяг и обеспечения гарантированного извлечения пакера за счет включения в конструкцию пакера штифтов, выполненных с возможностью разрушения при невозможности перевода его в транспортное положение из рабочего, а также снижение вероятности негерметичной установки пакера в случае, если номинальный диаметр открытого ствола скважины будет больше, чем диаметр описанной окружности пакера по уплотнительным элементам после его пакеровки, за счет включения в конструкцию регулировочной втулки, толщина которой подбирается в зависимости от номинального диаметра открытого ствола скважины.

1. Пакер для горизонтальных скважин, содержащий полый ствол с регулятором давления внизу, установленные на стволе уплотнительные элементы с верхним, нижним и промежуточными упорами, размещенный под ними на стволе подвижный гидроцилиндр с поршнем, который оснащен толкателем, выполненным с возможностью взаимодействия с нижним упором, а верхний упор соединен со стволом с возможностью перемещения навстречу нижнему упору с сжатием уплотнительных элементов под действием поршня с гидроцилиндром, полость которого сообщена с полостью ствола через радиальный канал, отличающийся тем, что толкатель поршня выполнен кольцевым, опирающимся на нижний упор и оснащенным изнутри одним или несколькими штифтами, регулятор давления изготовлен в виде обратного клапана, а между нижним упором и поршнем размещен на стволе кольцевой выступ с наружными продольными чередующимися длинными и короткими проточками, соединенными фигурными проточками под штифты толкателя, позволяющими при возвратно-поступательном перемещении толкателя относительно ствола штифтам располагаться поочередно то в длинных продольных проточках - транспортное положение, то в коротких продольных проточках - рабочее положение после сжатия уплотнительных элементов, при этом верхний упор соединен со стволом через регулировочную втулку, толщина которой подбирается в зависимости от номинального диаметра ствола скважины.

2. Пакер для горизонтальных скважин по п. 1, отличающийся тем, что регулятор давления выполнен без ограничителя шара, при этом шар выполнен деформируемым при определенном перепаде давления для возможности его проталкивания через отверстие регулятора давления.

3. Пакер для горизонтальных скважин по п. 1, отличающийся тем, что штифты выполнены с возможностью разрушения при невозможности перевода пакера в транспортное положение из рабочего.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пакеру разбуриваемому с посадочным инструментом. Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение эффективности работы.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разобщения водоносных и нефтеносных интервалов ствола горизонтальной скважины. При реализации способа проводят спуск с промывкой в пробуренную необсаженную эксплуатационной колонной горизонтальную часть ствола скважины по меньшей мере одного скважинного фильтра в составе хвостовика, оборудованного срезаемыми заглушками.

Группа изобретений относится к трубной заанкеривающей системе и гнезду для трубной системы обработки. Техническим результатом является обеспечение улучшенного заанкеривания трубной системы.

Изобретение относится к способу формирования блокирующей пробки в скважине. Техническим результатом является создание разобщающей равномерной пробки непосредственно внутри скважины.

Группа изобретений относится к трубе для установки в скважине и способу крепления трубчатого элемента. Техническим результатом является повышение надежности работы.

Изобретение относится к способам гидродинамических исследований и изоляции зон поглощений в скважинах. Техническим результатом является расширение области применения в осложненных условиях, в наклонных и горизонтальных скважинах.

Изобретение относится к манжетному разобщителю пластов. Техническим результатом является создание надежного и герметичного устройства для разобщения пластов в скважине.

Группа изобретений относится к трубным заанкеривающим системам, способу заанкеривания трубного элемента. Техническим результатом является повышение эффективности заанкеривания трубных изделий.

Группа изобретений относится к затрубным барьерам и скважинным системам, содержащим множество затрубных барьеров. Техническим результатом является повышение надежности работы затрубного барьера.

Группа изобретений относится к способу уплотнения скважинного инструмента, скважинному инструменту, системе уплотнения скважинного инструмента. Техническим результатом является улучшение работы при высоких давлении и температуре.

Изобретение относится к устройству для поинтервальной обработки пласта в открытом горизонтальном стволе скважины. Техническим результатом является повышение эффективности работы устройства. Устройство для поинтервальной обработки пласта в открытом горизонтальном стволе скважины содержит основной пакер с манжетой и проходным корпусом, дополнительный пакер с дополнительной манжетой и цилиндрической втулкой, полый ствол с радиальными каналами, соединяющий проходной корпус основного пакера и цилиндрическую втулку дополнительного пакера, разнесенные по длине, превышающей интервал обработки пласта, а длина полого ствола перекрывает обрабатываемый интервал пласта в горизонтальной скважине основным и дополнительным пакерами. Манжеты основного и дополнительного пакеров выполнены в виде основного и дополнительного надувных резиновых элементов с соответствующими внутренними полостями, гидравлически соединенными между собой трубкой. В цилиндрическую втулку дополнительного пакера телескопически вставлена полая втулка, оснащенная радиальным отверстием, имеющим в исходном положении возможность гидравлического сообщения с внутренней полостью дополнительного надувного резинового элемента дополнительного пакера с помощью кольцевой выборки и гидравлического канала, выполненных в цилиндрической втулке дополнительного пакера, причем полая втулка снабжена снаружи кольцевой проточкой и подпружинена вверх относительно цилиндрической втулки дополнительного пакера. В полую втулку напротив ее радиального отверстия установлена пробка, зафиксированная разрушаемым элементом в исходном положении, а за пробкой в цилиндрической втулке дополнительного пакера закреплено срезное кольцо, имеющее возможность взаимодействия с пробкой после открытия радиального отверстия полой втулки. На полую втулку телескопически установлен полый корпус, оснащенный внутренней кольцевой выборкой, в котором размещено разрезное стопорное кольцо. Полый корпус зафиксирован в исходном положении относительно полой втулки срезным элементом. В рабочем положении после разрушения срезного элемента полая втулка имеет возможность ограниченного осевого перемещения вниз относительно полого корпуса и цилиндрической втулки дополнительного пакера путем сжатия пружины, фиксации разрезного стопорного кольца, находящегося во внутренней кольцевой выборке полого корпуса в наружной кольцевой проточке полой втулки, и герметичного отсечения радиального отверстия полой втулки цилиндрической втулкой дополнительного пакера, разрушения пробкой срезного кольца, закрепленного в полой втулке, и перемещения полой втулки до упора во внутренний уступ проходного корпуса основного пакера с перетоком жидкости через радиальные отверстия полого ствола в обрабатываемый пласт. 3 ил.

Изобретение относится к устройству изоляции части скважины. Техническим результатом является обеспечение эффективности герметизации. Устройство изоляции части скважины содержит трубу, снабженную вдоль своей наружной стороны, по меньшей мере, одним трубчатым металлическим кожухом, образующим первый наружный кожух, противоположные концы которого неподвижно соединены напрямую или опосредованно с указанной наружной стороной трубы. Указанная труба, первый наружный кожух и его концы вместе ограничивают между собой кольцевое пространство. В стенке трубы выполнено, по меньшей мере, одно отверстие, называемое первым отверстием, через которое она сообщается с пространством. Указанный первый наружный кожух выполнен с возможностью расширения и герметичного прилегания к скважине на промежуточной части своей длины. Устройство содержит второй расширяющийся внутренний кожух, который расположен между указанной трубой и первым кожухом, при этом его концы тоже неподвижно соединены напрямую или опосредованно с наружной стороной указанной трубы, будучи зажатыми между концами первого кожуха и наружной стороной трубы. Устройство содержит, по меньшей мере, один канал сообщения, называемый вторым отверстием, между пространством, находящимся снаружи первого кожуха, и указанным пространством, причем указанное пространство не содержит твердого или уплотнительного материала, или жидкости, или пасты, которые могли бы затвердевать. 28 з.п. ф-лы, 18 ил.

Пакер // 2614848
Изобретение относится к пакерам. Техническим результатом является повышение надежности работы пакера. Пакер включает ствол, установленные на стволе самоуплотняющуюся сверху вниз манжету и конус, а также расположенную на стволе ниже конуса с возможностью осевого перемещения обойму, в обойме по ее окружности расположены пружинные центраторы и шлипсы, подпружиненные соответственно наружу и внутрь в радиальном направлении разрезным пружинным кольцом, наконечник. Сверху ствол оснащен внутренней цилиндрической протокой, в которую установлен наконечник, оснащенный радиальными каналами. В транспортном положении наконечник закреплен относительно ствола срезным элементом. Радиальные каналы наконечника герметично перекрыты стволом. В рабочем положении наконечник имеет возможность ограниченного осевого перемещения относительно ствола и разгерметизации радиальных каналов наконечника. Ствол оснащен наружными верхним, средним и нижним кольцевым выступами, образующими на стволе наружные верхнюю и нижнюю проточки. В наружной верхней проточке с возможностью ограниченного осевого перемещения установлен конус с самоуплотняющейся манжетой. В наружной нижней проточке с возможностью ограниченного осевого перемещения установлена обойма. Сверху ствол выше самоуплотняющейся манжеты оснащен жестким центратором. Снизу ствол оснащен шаблоном, выполненным в виде двух колец с радиальными разрезами на наружной поверхности. Кольца имитируют габаритные диаметры обоймы и центратора ствола, а также расстояние между ними, при этом кольца зафиксированы на стволе срезными штифтами. 1 ил.
Наверх