Гидравлический пакер

 

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

747978

Союз Советских

Социалистических

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) За влево 23.06.77 (21) 2501418/22-03 г (5l)M. Кл.

Е 21 В 33/12 с присоединением заявки №вЂ”

Гооударственный коммтет (23) П риоритет—

Опубликовано 15.07.80. Бюллетень № 26 до делам нвооретеннй и открытий (53) УДК622.. 245.4 (088. 8) Дата опубликования описания 15.07.80

В. И. Ванифатьев, Ю. 3. Ыырин, А. А. Гайворонский, Ю. Г. Апанович и А. Адилов (72), Авторы изобретения

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт буровой техники (71) Заявитель (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПАКЕР

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, а именно к гидравлическим пакерам для разобщения интервала скважины.

Известен пакер, позволяющий производить временное разобщение пластов эа ко5 лонной бурильных труб эа счет концентричной установки в корпусе перекрывающей втулки с тремя рядами промывочных каналов, которая снабжена внутренней втул10 кой, выполненной с двумя рядами промывочных каналов и закрепленной срезными элементами при совмещенных верхних рядах каналов (1).

Устройство не обеспечивает автомати15 ческой запакеровки ствола скважины при возникновении затрубного газопроявления, т. е. уменьшение давления за бурильной колонной, иэ-за газирования столба промывочной жидкости. Этим недостатком значительно снижается эффективность использования устройства.

Известен также пакер, включающий корпус, уплотнительный элемент и клапанное устройство, содержащее дифференциальную втулку, выполненную с радиальными каналами, и механизм фиксации втулки (2). Срабатывание заключается в разрушении запорного устройства и перемещении дифференциальной втулки, в результате чего рабочая полость уплотнительного элемента соединяется с полостью колонны труб.

Недостатком устройства является отсутствие автоматического срабатывания клапана при возникновении затрубных газопроявлений.

Белью изобретения является обеспечение автоматической запакеровки скважины при возникновении затрубных газопроявлений и отсутствии циркуляции промывочной жидкости.

Бель достигается тем, что механизм фиксации втулки выполнен в виде соединенного с втулкой разрезного цилиндра. установленного на упорном выступе патрубка, на наружной стороне которого размещен подпружиненный поршень, соединенз ный с коаксиально установленнйм йа разрезном цилиндре хомутом, внутренняя поверхность которого выполнена с кольцевыми проточками, причем внутри патрубка установлена пружинная диафрагма кие

5 нематически связанная со сгопорным, вэа ..1 имодействующим с хомутом, разрезным кольцом, помещенным в наружной проточке патрубка, а полость, образованная корпусом, патрубком и поршнем, связана посредством выполненных в корпусе каналов, имеющих обратные клапаны, с полостью, образованной корпусом и кольцевой эластичной перегородкой, которая укреплена на его наружной стороне под уплотнительным .элементом.

На чертеже показан гидравлический пакер. Пакер включает корпус 1, в стенке которого выполнены боковые отверстия

2 и 3 и установлены обратные клапаны

4 (с калиброванным каналом) и 5, перепускающие жидкость во взаимно перпендикулярных направлениях; ЗластИФЖя " перегородка 6 и патрубок 7 образуют с корпусом 1 две полости, в одной из кс торых помещены пружина 8 и кольцевой хомут 9, с которым может взаимодействовать разрезное пружинное кольцо 10, установленное в патрубке 7, где также .с помещены нажимные шарики 11 и закреплена пружинная диафрагма 12. В корпусе

1 установлена дифференциальная втулка13, снабженная самоуплотняющейся манжетой 14 одностороннего .действия и упорным разрезным цилиндром 15, который упира; ется в патрубок 7 лепестками, принудительно сжатыми кольцевым хомутом 9 (втулка

13 имеет фильтровый участок Л и может быть зафиксирована средным элементом) .

На корпусе 1 установлен уплотнительный 4о рукав 16, перекрывающий боковые отверстия 2 и 3, а также-эластичную йерегородку 6. Полости, образованйые корпусом

1 с перегородкой 6 и цилиндром 7, за. полнены высоковязкой жидкостью. 45

Гидравлический пакер работает следукьщим образом.

При кратковременном повышении давле ния в колонне труб, предшествующем началу циркуляции промывочной жидкости в скважине, кольцевой хомут 9 восприни мает это давление сверху как поршень и, сжимая пружину, 8, смещается вниз, Вязкость жидкости в камере под хомутом и параметры канала обратного клапана

4 обеспечивают достаточно малую скорость смещения хомута, такую, чтобы до начала циркуляции промывочной жидкости ь ф9ффф ффъ

78 4. в течение 5-8 мин хомут не выходил из контакта с лепестками цилиндра 15, т, е. исключалось перемещение втулки 13.

При возникновении циркуляции промывочной жидкости в скважине разжимаются лепестки диафрагмы 12 и посредством шариков 11 вводят выступ кольца 10 с в кольцевые пазы хомута 9. По окончайии циркуляции жидкости хомут 9 под действй:" ем пружины 8 возвращается. в верхнее исходное положение. При этом жидкость иэ полости, образованной эластичной перегородкой 6 и корпусом 1, через обратный клапан 5 поступает в полость, образованную корпусом 1, патрубком 7 и хомутом 9.

Следовательно, при промывке, проработке и проходке ствола скважины клапанное устройство защищено от срабатывания, Если в процессе этих операций обнаружено черезмерно высокое содержа ние газа в промывочной жидкости, прекращают циркуляцию жидкости в скважине. Хомут 9, воспринимая избыточное давление сверху смещается вниз. Жидкость в полости под хомутом через обратный клапан 4 перемещается в полость, образованйую эластич- ной перегородкой 6 и корпусом 1. B нижнем положении кольцевой хомут 9 выходит из контакта с лепестками цилиндра 15 и освободившиеся лепестки дают воэможность перемещения дифференциальной втулке 13, которая смещается в крайнее нижнее положение и сообщает через фильтровый участок А, самоуплотняющуюся манжету одностороннего действия 14 и боковые отверстия 2 внутриколонное с рарабочей полостью рукава 16. Происходит запакеровка ствола скважины.

При возникновении затрубных газопроявлений B процессе спускоподьемных опе раций, клапанное устройство срабатывает так же, как показано выше.

Если разность давлений внутриколоннс го и эаколонного столбов жидкости, необходимая для запакеровки, может вызвать циркуляцию промывочной жидкости в скважине, то в нижней части бурильной колонны должен быть установлен редукционный клапан.

После запакеровки применяют обычную технологию работы с забойным превентером, т. е. открывают циркулядионные отверстия вьппе уплотнительного элемента и и производят замену (утяжеление) промывочной жидкости над забойным превентером, после чего выпускают промывочную жидкость из рабочей полости уплотнительного рукава. Эти операции осуществляют, "т

5 7479 используя перекрывающие втулки, перемещаемые давлением после посадки на них шаров, сбрасываемых в колонну труб. 3атем выполняют необходимые технологические операции по дальнейшему бурению

5 скважины.

Формуле изобретения

Гидравлический пакер, включающий корпус, уплотнительный элемент и клапанный механизм, содержащий дифференциальную втулку, выполненную с радиальными каналами, и механизм фиксации втулки, отличающийся тем,что,с целью обеспечения автоматической запакеровки скважины при возникновении затрубных газопроявлений и отсутствии циркуляции промывочной жидкости, механизм фиксации втулки выполнен в виде соединенного с втулкой разрезного цилиндра, устаНоВпеННого на упорном выступе патрубка, на наружной стороне которого размещен

78 6 подпружиненный поршень, соединенный с коаксиально установленным на разрезном цилиндре хомутом, внутрення поверхность которого выполнена с кольцевыми проточками, причем, внутри патрубка установлена пружинная диафрагма кинематически связанная со стопорным, взаимодействующим с хомутом, разрезным кольцом, помещенным в наружной проточке патрубка, а полость, образованная корпусом, патрубком и поршнем связана посредством выполненных в корйусе каналов имеющйх обратные клапаны с полостью; образованной корпусом и кольцевой эластичной перегородкой которая укреплена на его наружной стороне под уплотнительным элементом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

N 489858, кл. Е 21 В ЗЭ/12:.1969.

2. Авторское свидетельство СССР

М 327316, кл. E 21 В 3 И2, 1968 (прототип), 747978

/2

f1

1Р

У

9

7 . с

IIfil3IIHH Заказ 4198/20 Тираж 626 Подписное

Фйлиал TIFITI Патейт, г. Ужгород, ул. Проектная, 4