Пакер

 

Использование: в нефтедобывающей промышленности, а именно в технических средствах для защиты эксплуатационной колонны скважин от высокого давления. Обеспечивает повышение надежности работы устройства и расширение области применения. Сущность изобретения: устройство содержит ствол, манжеты, нижний и верхний упоры, поршень с защитным конусом, установленные на патрубке, и клапанный узел с упором, шариком и седлом. Устройство имеет фиксирующий элемент и втулку с посадочным гнездом. Внутри гнезда расположен шарик. Патрубок и седло выполнены тоже с посадочными гнездами. Втулка взаимодействует с упорами, ее шарик зафиксирован этой втулкой в посадочных гнездах патрубка и седла с возможностью его выхода из посадочного гнезда седла при перемещении упора от воздействия на него защитного кожуха. 2 ил.

Изобретение относттся к нефтедобывающей промышленности, а именно к техническим средствам для защиты эксплуатационной колонны скважин от высокого давления и воздействия закачиваемой жидкости, в том числе при проведении работ по гидравлическому разрыву пласта.

Известен пакер, содержащий заякоривающее, уплотняющее, фиксирующее устройства и посадочный клапан (см. Информационный листок N 100-93 Татарского центра научно-технической информации, УДК 622.276.66).

Сложность конструкции клапанного узла и слабая степень надежности срабатывания его при высоких давлениях являются недостатком известной конструкции.

Наиболее близким аналогом изобретения является пакер, содержащий ствол, манжеты, нижний и верхний упоры, поршень с защитным кожухом, установленные на патрубке, и клапанный узел с упором, шариком и седлом (RU 95101051, кл. E 21 B 33/12, 10.I2.96).

В указанной конструкции снятие защитного кожуха с самоуплотняющейся манжеты и срезка клапанного узла осуществляется за счет создания избыточного давления в НКТ и при его падении в процессе посадки пакера нельзя быть уверенным, что защитный кожух снят и пакер приведен в рабочее состояние, так как существует вероятность срезки клапанного узла до снятия защитного кожуха. Для повышения надежности посадки пакера клапанный узел должен удаляться только после снятия защитного кожуха.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы пакера и расширение области его применения.

Необходимый технический результат достигается тем, что пакер, содержащий ствол, манжеты, нижний и верхний упоры, поршень с защитным кожухом, установленные на патрубке, и клапанный узел с упором, шариком и седлом, согласно изобретению снабжен фиксирующим элементом и втулкой с посадочным гнездом и расположенным внутри гнезда шариком, а патрубок и седло выполнены тоже с посадочными гнездами, при этом втулка взаимодействует с упорами, а ее шарик зафиксирован этой втулкой в посадочных гнездах патрубка и седла с возможностью его выхода из посадочного гнезда седла при перемещении упора от воздействия на него защитного кожуха.

Общий вид пакера показан на фиг. 1. На фиг. 2 показан фрагмент устройства.

Пакер содержит ствол 1, на котором между верхним 2 и нижним 3 упорами размещены уплотнительные элементы в виде двух цилиндрических 4 и одной самоуплотняющейся 5 манжет, разделенные между собой верхним 6 и нижним 7 разделителями. К верхнему концу ствола 1 через верхний упор 2 присоединен плашковый гидравлический якорь 8. К стволу 1 через поршень 9 присоединен патрубок 10, на котором размещен защитный кожух 11, клапанный узел 12 и фиксирующий элемент в виде пружинного кольца 13. Между защитным кожухом 11 и поршнем 9 имеется окно 14. Клапанный узел 12 пакера состоит из упора 15, шарика 16 с седлом 17, втулки 18, в которой расположен шарик 19, зафиксированный с помощью этой же втулки 18 в посадочном гнезде 20 патрубка 10 и в посадочном гнезде 21 седла 17. К нижней части патрубка 10 через муфту 22 присоединена ловушка 23.

Устройство работает следующим образом.

На колонне технологических труб пакер спускают в скважину в компановке, указанной на фиг. 1, при этом самоуплотняющаяся манжета 5 заправлена в защитный кожух 11, а седло 18 клапанного узла 12 зафиксировано от перемещения шариками 16 и 19.

После установки пакера в нужном интервале срабатывают шарик 16 клапанного узла 12, и закачкой жидкости создают давление через окно 14, давление распространяется в защитный кожух 11, который, перемещаясь относительно поршня 9, освобождает самоуплотняющуюся манжету 5, и она перекрывает затрубное пространство. Далее, перемещаясь по патрубку 10, защитный кожух 11 воздействует на упор 15 клапанного узла 12. Упор 15, преодолевая усилие подпружиненного кольца 13, перемещается вниз, при этом перемещается вниз и втулка 18, вследствие чего шарик 19 освобождается, входит во внутреннюю полость упора 15 под действием усилия, возникающего в результате давления жидкости со стороны седла 17, и выходит из посадочного гнезда 21 седла 17, перемещаясь в радиальном направлении, в результате чего седло 17 вместе с шариком 16 падает в ловушку 23.

Давление в канале технологических труб падает, что указывает на посадку пакера. Кроме того, о посадке пакера свидетельствует отсутствие излива жидкости из затрубного пространства.

При закачке технологических жидкостей или смесей самоуплотняющаяся манжета 5 под действием давления в подкамерной зоне, перемещаясь по стволу 1, воздействует через разделитель 7 на цилиндрические манжеты 4, которые, деформируясь, перекрывают дополнительное затрубное пространство.

В зависимости от ожидаемого давления закачки и количества плашек гидравлического якоря 8 можно определить необходимое количество последовательно устанавливаемых якорей.

Предложенная конструкция отличается простотой, технологичностью деталей, всего узла в целом, надежностью посадки пакера в выбранном интервале и возможностью использовать ее при технологических операциях, требующих высокого давления, в том числе при гидроразрывах пластов.

Формула изобретения

Пакер, содержащий ствол, манжеты, нижний и верхний упоры, поршень с защитным кожухом, установленные на патрубке, и клапанный узел с упором, шариком и седлом, отличающийся тем, что он снабжен фиксирующим элементом и втулкой с посадочным гнездом и расположенным внутри гнезда шариком, а патрубок и седло выполнены тоже с посадочными гнездами, при этом втулка взаимодействует с упорами, а ее шарик зафиксирован этой втулкой в посадочных гнездах патрубка и седла с возможностью его выхода из посадочного гнезда седла при перемещении упора от воздействия на него защитного кожуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2