Пакерное устройство

 

Использование: в области нефтегазодобывающей промышленности для разобщения пространства нагнетательных скважен. Цель - повышение надежности работы за счет предотвращения преждевременного срабатывания фиксатора. Устройство снабжено размещенными на стволе рычагами с кулачками на нижних плечах. Верхние плечи рычагов в крайнем нижнем положении плашек взаимодействуют с пружиной фиксатора плашек со стволом. Нижние плечи своими кулачками находятся в зацеплении с выступом ствола. При пакеровке верхние плечи рычагов взаимодействуют со втулкой толкателем, освобождая нижние плечи рычагов от взаимодействия со стволом для обеспечения фиксации пакерного устройства плашками в стволе скважины. 3 ил.

Пакерное устройство предназначено для разобщения пространства в нагнетательных скважинах при закачке жидкой двуокиси углерода и технической воды, а также закачке различных агентов при проведении сопутствующих технологических операций.

Известен пакер типа ПМТ, включающий узел управления, состоящий из ствола, на котором размещен корпус фонаря с подпружиненными колодками, опорный узел, состоящий из ствола с размещенным на нем корпусом с плашками, и узел уплотнения, имеющий ствол и уплотнительный пакет [1].

Недостатком известной конструкции является необходимость проворота для приведения устройства в рабочее состояние при посадке, что осложняет работу при использовании в глубоких скважинах. При спуске в искривленных скважинах способность проворота устройства приводит к преждевременным посадкам.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа известный пакер, содержащий полый ствол с кольцевым выступом и замкнутым фигурным пазом на наружной поверхности, обойму, плашки с конусом, имеющим тупиковые пазы для ограничения крайнего нижнего положения, установленных на конце с возможностью перемещения плашек, установленный на стволе фонарь с пальцем, размещенным в фигурном пазу ствола, жестко связанную с фонарем втулку-толкатель и фиксатор плашек относительно ствола, содержащий подпружиненные кулачки для взаимодействия со втулкой-толкателем [2].

При спуске этих пакеров наблюдаются случаи преждевременных посадок, не связанные с работой узла управления, вызванные перемещением плашек опорного узла вверх при прохождении участков с повышенными структурными и вязкостными свойствами раствора или со смолистопарафиновыми пробками, чем вызывается раздавливание уплотнительного пакета. При последующем спуске выходящий за габариты уплотнительный пакет разрушается при трении о стенки обсадной колонны, а ограничительные шайбы приходят в полную негодность, что снижает вероятность надежной пакеровки.

Цель изобретения - повышение надежности работы за счет предотвращения преждевременного срабатывания фиксатора.

Поставленная цель достигается тем, что пакерное устройство, содержащее полый ствол с кольцевым выступом и замкнутым фигурным пазом на наружной поверхности, обойму, плашки с конусом, имеющим тупиковые пазы для ограничения крайнего нижнего положения установленных на конце с возможностью перемещения плашек, установленный на стволе фонарь с пальцем, размещенным в фигурном пазу ствола, жестко связанную с фонарем втулку-толкатель и фиксатор плашек относительно ствола, содержащий связанные со стволом и плашками подпружиненные кулачки для взаимодействия со втулкой-толкателем, снабжено размещенными на стволе на осях подпружиненными двуплечими рычагами, верхние плечи которых взаимодействуют с пружиной. Нижние плечи в крайнем нижнем положении связаны кулачками с выступом ствола. При пакеровке верхние плечи рычагов взаимодействуют с втулкой-толкателем.

На фиг. 1 показано устройство в транспортном состоянии, разрез; на фиг. 2 - то же, в момент пакеровки; на фиг. 3 - развертка наружной поверхности ствола с фигурным пазом.

Пакерное устройство состоит из узла управления I, опорного узла II, узла уплотнения III.

Узел управления I представлен на фиг. 1 полым стволом 1, имеющим замкнутый фигурный паз 2 на наружной поверхности и средства крепления для соединения одного конца ствола 1 к опорному узлу II, и другого конца к хвостовику лифтовых труб. В замкнутом фигурном пазу 2 расположен палец 3, прикрепленный к ходовому кольцу 4. Фигурный паз 2, выполненный в виде стрелки на фиг. 2, вместе с пальцем 3 составляют стрелочный фиксатор. На стволе 1 установлен корпус фонаря 5, связанный с пальцем 3, снабженный колодками 6 с пружинами 7. Корпус фонаря 5 жестко связан с втулкой-толкателем 8.

Опорный узел II состоит из ствола 9, на котором размещены остальные детали узла. Ствол 9, имеющий торцовые выступы 10 и 11, оканчивается средствами для крепления одного конца к узлу уплотнения II, а другого - к узлу управления I.

На стволе 9 размещен концентрически конус 12. В направляющих конуса 12, наклонные плоскости которых оснащены тупиковыми пазами 13, расположены плашки 14, зафиксированные в пазах 13 от выпадения средствами фиксации 15.

Пятки 16 плашек 14 находятся в соответствующих пазах обоймы 17. Обойма 17 снабжена кронштейном 18, на котором на осях 19 установлены рычаги 20. Рычаги 20 выполнены двуплечими. Нижнее плечо 21 выполнено в виде кулачка, находится в зацеплении кулачками с торцовым выступом 10 на стволе 9. Верхнее плечо 22 подпружинено пружиной 23. Верхние плечи 22 рычагов 20 при пакеровке взаимодействуют со втулкой-толкателем 8.

Узел уплотнения 13 состоит из ствола 24 с размещенными на нем головкой 25 и уплотнительным пакетом 26. Уплотнительный пакет 26 опирается на конус 12 опорного узла II.

Замкнутый фигурный паз 2 на фиг. 3 в узле управления I выполнен в виде стрелки с транспортным 27, рабочим 28 и переходным 29 и 30 участками.

Пакерное устройство работает следующим образом.

Пакерное устройство в собранном виде (фиг. 1) спускается на насосно-компрессорных трубах в скважину на заданную глубину. При спуске пакерного устройства в скважину обойма 17 зафиксирована на стволе 9 рычагами 20, которые плечом 21 с кулачком зацеплены за торцовый выступ 10 ствола 9.

Достигнув заданной глубины, производят пакеровку скважины. Для этого колонну НКТ с пакерным устройством приподнимают на высоту более 0,6 м и вновь опускают. При этом корпус фонаря 5, упираясь подпружиненными колодками 6 в обсадную колонну, стоит на месте. Палец 3, двигаясь в фигурном пазу 2, перемещается относительно устройства в крайнее нижнее положение, а при дальнейшем опускании устройства переходит в верхнее рабочее положение. Втулка-толкатель 8 взаимодействует с опорным узлом II, надвигается на верхние плечи 22 кулачков 20, преодолевая усилия пружин 23, прижимает плечо 22 к стволу 9, чем выводит нижнее плечо 21 из зацепления с выступом 10 ствола 9. Происходит расфиксация обоймы 17 на стволе 9. Движение обоймы 17 с плашками 14 приостанавливается и происходит их сближение с подвижным конусом. Плашки 14 посредством наклонных пазов 13 конуса 12 перемещаются в радиальном направлении до соприкосновения с обсадной колонной, создавая опору для узла уплотнения III.

Узел уплотнения III останавливается и через посредство головки 25 происходит разгрузка лифта на уплотнительный пакет 26. Уплотнитель 26 увеличивается в диаметре и достигает внутренней поверхности обсадной колонны, надежно перекрывая межтрубное пространство, т. е. происходит пакеровка скважины.

Снятие пакерного устройства осуществляется механическим перемещением насосно-компрессорных труб вверх. Выступ 11 на стволе 9 взаимодействует с конусом 12 опорного узла II, перемещая его вверх. Плашки 14 выходят из соприкосновения с обсадной колонной и вместе с обоймой 17 перемещаются в крайнее нижнее положение до опоры средства фиксации 15 в тупик паза 13. Кулачки 20 перемещаются по стволу 9 и входят в зацепление плечом 22 с выступом 10 ствола 9, что приводит опорный узел II в транспортное состояние. Одновременно палец 3 узла управления I попадает в переходный участок фигурного паза 2, а при последующих манипуляциях переходит в транспортное положение. Пакерное устройство поднимается на устье скважины.

Технико-экономический эффект от применения предложенного пакерного устройства образуется за счет исключения преждевременных посадок, чем обеспечивается надежная пакеровка.

Формула изобретения

ПАКЕРНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее полый ствол с кольцевым выступом и замкнутым фигурным пазом на наружной поверхности, обойму, плашки с конусом, имеющим тупиковые пазы для ограничения крайнего нижнего положения установленных на конусе с возможностью перемещения плашек, установленный на стволе фонарь с пальцем, размещенным в фигурном пазу ствола, жестко связанную с фонарем втулку-толкатель и связанный со стволом и плашками фиксатор с пружиной, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет предотвращения преждевременного срабатывания фиксатора, оно снабжено размещенными на стволе рычагами с кулачками на нижних плечах, при этом верхние плечи рычагов установлены с возможностью взаимодействия в крайнем нижнем положении плашек с пружиной, а нижние плечи кулачками - с выступом ствола, а при пакеровке верхние плечи рычагов установлены с возможностью взаимодействия с втулкой-толкателем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3