Гидромеханический пакер

 

Использование: при бурении нефтяных и газовых скважин и, конкретно, при разобщении пластов в скважине. Обеспечивает повышение надежности работы устройства. Сущность изобретения: устройство включает полый корпус с радиальным каналом. Он перекрыт пробкой со срезным элементом с возможностью ее выхода в полость корпуса под действием перепада давления между заколонным и внутриколонным пространством. С корпусом соединен упорный переводник. На корпусе размещен уплотнительный элемент. Он взаимодействует с упорным переводником. На корпусе установлена также дифференциальная втулка. Она образует с корпусом кольцевую камеру. Она сообщается с полостью корпуса радиальным каналом при повышения давления во внутриколонном пространстве. Дифференциальная втулка имеет полость. В ней помещен поршень. Полость сообщена с кольцевой камерой. Корпус выполнен с щелевым пазом. Он сообщает кольцевую камеру с радиальным каналом. Объем полости дифференциальной втулки больше суммы объемов кольцевой камеры, щелевого паза и радиального канала. 2 ил.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, конкретно к устройствам, применяемым при креплении и устанавливаемым на обсадной колонне для разобщения пластов в скважине.

Известен гидромеханический пакер, устанавливаемый на обсадной колонне, включающий пакер с центральным каналом, установленные на корпусе неподвижный осевой упор, уплотнительный элемент и дифференциальную втулку, образующую с корпусом заполненную жидкостью кольцевую полость, в которой размещен элемент привода втулки, выполненный в виде поршня, надпоршневое пространство которого сообщается при запакеровке с отверстием для передачи давления из полости обсадной колонны, перекрытым дном выступающего в центральный канал полого срезного элемента. Между отверстием и надпоршневой полостью размещен клапанный узел, предназначенный для защиты пакера от преждевременного срабатывания и подачи рабочего давления в кольцевую полость [1].

Недостатком известного пакера является высокая трудоемкость и сложность его изготовления, обусловленная наличием в его конструкции отдельного многофункционального и многоэлементного клапанного узла.

Ближайшим техническим решением, взятым авторами за прототип, является гидромеханический пакер, включающий полый корпус с радиальным каналом, перекрытым пробкой со срезным элементом с возможностью выхода ее в полость корпуса под действием перепада давления между заколонным и внутриколонным пространством, упорный переводник, соединенный с корпусом, уплотнительный элемент, размещенный на полом корпусе и взаимодействующий с упорным переводником, дифференциальную втулку, телескопически установленную на полом корпусе и образующую с последним кольцевую камеру, сообщающуюся с полостью корпуса радиальным каналом при повышении давления во внутриколонном пространстве, узел фиксации уплотнительного элемента и поршень [2].

Недостатком указанного устройства является его низкая надежность в работе из-за трудностей, возникающих при выходе пробки из полости срезного элемента во время подготовки пакера к срабатыванию, кроме того, имеет место недостаточная деформация уплотнительного элемента во время пакеровки, обусловленная частичным возвратом нажимной дифференциальной втулки при ее фиксации.

Задача изобретения - повышение надежности работы устройства.

Поставленная задача достигается за счет того, что в гидромеханическом пакере, включающем полый корпус с радиальным каналом, перекрытым пробкой со срезным элементом с возможностью выхода ее в полость корпуса под действием перепада давления между заколонным и внутриколонным пространством, упорный переводник, соединенный с корпусом, уплотнительный элемент, размещенный на полом корпусе и взаимодействующий с упорным переводником, дифференциальную втулку, телескопически установленную на полом корпусе и образующую с последним кольцевую камеру, сообщающуюся с полостью корпуса радиальным каналом при повышении давления во внутриколонном пространстве, узел фиксации уплотнительного элемента и поршень, дифференциальная втулка имеет полость, сообщенную с кольцевой камерой, а поршень размещен в полости, при этом корпус выполнен с щелевым пазом, сообщающим кольцевую камеру с радиальным каналом, а объем полости дифференциальной втулки больше суммы объемов кольцевой камеры, щелевого паза и радиального канала.

Сущность изобретения заключается в следующем. Благодаря тому, что дифференциальная втулка имеет полость, сообщенную с кольцевой камерой, и при этом поршень размещен в полости, а корпус выполнен с щелевым пазом, сообщающим кольцевую камеру с радиальным каналом, причем объем полости дифференциальной втулки больше суммы объемов кольцевой камеры, щелевого паза и радиального канала, обеспечивается надежное срабатывание пакерного устройства, поскольку исключается вероятность заклинивания поршня в радиальном канале корпуса при подготовке пакера к срабатыванию.

На фиг. 1 изображен заявляемый пакер в транспортном положении; на фиг. 2 - пакер в рабочем положении.

Гидромеханический пакер (фиг. 1) включает полый корпус 1 с радиальным каналом 2, упорный переводник 3, уплотнительный элемент 4, размещенный на полом корпусе, составную дифференциальную втулку 5, установленную на корпусе и образующую с ним камеру 6, сообщающуюся с радиальным каналом 2 посредством щелевого паза 7, установленную в радиальном канале 2 пробку 8 со срезным элементом 9, взаимодействующим с подвижной втулкой 10, размещенной в кольцевом окне 11 составной дифференциальной втулки 5 фиксатор 12, взаимодействующего с упорными проточками 13 корпуса 1, полость 14, выполненную в составной дифференциальной втулке с размещенным в ней поршнем 15, установленные на корпусе ограничители 16 и 17. Необходимую герметичность устройства обеспечивают уплотнительные кольца 18, а все кольцевые камеры и полости заполнены жидкостью.

При прохождении по обсадной колонне (не показана) и центральному каналу корпуса 1 цементировочная пробка (не показана), двигаясь к забою, сдвигает подвижную втулку 10 со срезным элементом 9.

После окончания процесса цементирования и посадки цементировочной пробки на "стоп"-кольцо и сброса давления в цементировочной головке поршень 15 под действием перепада давления между заколонным и внутриколонным пространством перемещается внутрь полости 14 и жидкость из полости 14 через кольцевую камеру 6, щелевой паз 7, выталкивая пробку 8, поступает во внутриколонное пространство. Объем полости 14 в кратное количество раз больше суммы объемов кольцевой камеры, щелевого паза и радиального канала 2, чем обеспечивается гарантированное выталкивание пробки 8 во внутриколонное пространство. При повторном повышении давления в цементировочной головке жидкость из обсадной колонны через освободившийся от пробки канал 2, щелевой паз 7 поступает в кольцевую камеру 6, возвращая при этом поршень 15 в исходное положение, перемещает составную дифференциальную втулку 5 и деформирует, т.е. приводит в рабочее положение уплотнительный элемент 4 до его контакта со стенкой скважины 19. В рабочем положении дифференциальная втулка 5 удерживается фиксатором 12. Ограничитель 16 исключает извлечение подвижной втулки 10 при последующих спусках в колонну скважинного инструмента, а ограничитель 17 защищает дифференциальную втулку 5 от преждевременного смещения в случае возвратно-поступательного перемещения обсадной колонны.

Преимуществом предлагаемого устройства перед известным является обеспечение герметичного перекрытия затрубного пространства скважины и создание прочной пакерно-цементной перемычки в зоне продуктивного пласта за счет надежного срабатывания клапанного устройства пакера.

Формула изобретения

\\\1 Гидромеханический пакер, включающий полый корпус с радиальным каналом, перекрытым пробкой со срезным элементом с возможностью выхода ее в полость корпуса под действием перепада давления между заколонным и внутриколонным пространством, упорный переводник, соединенный с корпусом, уплотнительный элемент, размещенный на полом корпусе и взаимодействующий с упорным переводником, дифференциальную втулку, телескопически установленную на полом корпусе и образующую с последним кольцевую камеру, сообщающуюся с полостью корпуса радиальным каналом при повышении давления во внутриколонном пространстве, узел фиксации уплотнительного элемента и поршень, отличающийся тем, что дифференциальная втулка имеет полость, сообщенную с кольцевой камерой, а поршень размещен в полости, при этом корпус выполнен с щелевым пазом, сообщающим кольцевую камеру с радиальным каналом, а объем полости дифференциальной втулки больше суммы объемов кольцевой камеры, щелевого паза и радиального канала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2