Пакер манжетный

Изобретение относится к пакерам. Техническим результатом является обеспечение свободного перемещения пластовой жидкости внутри пакера при проведении спускоподъемных работ. Пакер манжетный с центральным проходным каналом содержит верхний переходник, верхнюю и нижнюю оправки, закрепленные расширяющимися частями навстречу друг другу самоуплотняющиеся манжеты, центраторы, нижний переходник и клапан. Пакер снабжен дополнительным кольцевым проходным каналом. Кольцевой проходной канал посредством радиальных отверстий связан с наружным пространством между манжетами. Центральный и кольцевой проходные каналы образованы двумя концентрично установленными трубами. Наружная труба установлена на верхней и нижней оправках. Внутренняя труба установлена в верхнем и нижнем переходниках. Переходники снабжены поперечными каналами, связывающими центральный проходной канал внутренней трубы с пространством над и под манжетами, и вертикальными пазами, связывающими кольцевой проходной канал с внутренней полостью оборудования, установленного выше пакера, и пространством под манжетами ниже пакера. Центральный проходной и кольцевой проходной каналы связаны между собой в пространстве ниже манжет посредством клапана. 2 ил.

 

Заявляемое устройство относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для селективного разобщения в скважине зон обсадных колонн при проведении ремонтных, изоляционных и исследовательских работ.

Известен пакер, содержащий корпус с центральным каналом, верхний и нижний упоры и уплотнительный элемент, причем он имеет утолщенную и тонкостенную раструбные части, последняя из них образует с наружной стенкой корпуса полость, а верхний и нижний упоры жестко соединены с соответствующими частями уплотнительного элемента и с корпусом, при этом конструкция пакера позволяет компоновать из них двухпакерное оборудование, меняя расположение пакеров на колонне труб в соответствии с направлением действия высокого давления с тем, чтобы оно расширяюще действовало на раструбные части уплотнительных элементов (см. RU2143542).

Данная конструкция пакера позволяет производить селективную обработку пласта, включая гидроразрыв, закачку жидкости с целью повышения внутрипластового давления, изолировать интервалы водопритока в скважинах и другие работы. Однако данная конструкция не содержит средств регулировки подачи среды, что сужает область его использования.

Известен пакер для перекрытия внутренней полости колонны труб, содержащий верхнюю и нижнюю опорные втулки, на которых установлены, соответственно, верхняя и нижняя самоуплотняющиеся манжеты, при этом верхняя самоуплотняющаяся манжета допускает перемещение снизу вверх, а нижняя самоуплотняющаяся манжета допускает перемещение сверху вниз (см. патент RU2352762).

Данная простая конструкция пакера без использования электродвигателя с кабелем обеспечивает возможностью посадки и срыва пакера в заданном интервале скважины без специальных устройств. Однако и в данной конструкции не предусмотрены средства регулировки перетекания среды между верхней и нижней самоуплотняющимися манжетами, что также сужает область его использования.

Наиболее близким к заявляемой конструкции по технической сущности и достигаемому результату является пакер для селективного перекрытия внутренней полости колонны труб или обсадной колонны по патенту RU126362 с центральным проходным каналом, образованным верхней и нижней опорными втулками, и расположенными между ними и соединенными друг с другом переходной втулкой, центратором и корпусом клапана. На верхней и нижней опорных втулках установлены расширяющими частями навстречу друг другу самоуплотняющиеся манжеты, при этом узкие концы закреплены в конусообразных втулках, охватывающих опорные втулки. Корпус клапана состоит из верхней и нижней частей, причем в верхней части выполнен центральный канал, в котором установлен подвижный шток, подпружиненный относительно установленной в нижней части верхней части корпуса клапана резьбовой втулки.

На верхней опорной втулке установлен входной патрубок, а на нижней опорной втулке подвешена цилиндрическая втулка с выполненными в стенке цилиндрической втулки отверстиями и установленным снизу наконечником, верхняя часть подвижного штока уплотнена относительно центрального канала, в стенке верхней части корпуса клапана выполнено четыре продолговатых отверстия, а снизу к подвижному штоку прикреплен затвор клапана, расположенный в нижней части корпуса клапана, в которой выполнено седло и в стенке нижней части корпуса клапана над седлом выполнены радиальные отверстия, причем подвижный шток с затвором установлены с возможностью замены на технологическую пробку.

В данной конструкции затруднено свободное перемещение пластовой жидкости внутри пакера при проведении спускоподъёмных работ, что может привести к поршневанию манжет внутри обсадной колонны. Кроме того, невозможно провести эффективную очистку внутренних полостей пакера и обрабатываемой зоны между манжетами посредством подачи потока жидкости в зону между колонной НКТ и обсадной колонной с последующим выходом жидкости с побочными продуктами через колонну НКТ на поверхность.

Достигаемый предлагаемым изобретением технический результат: обеспечить свободное перемещение пластовой жидкости внутри пакера при проведении спускоподъёмных работ, что позволит исключить риск поршневания манжет внутри обсадной колонны и позволит проводить эффективную очистку внутренних полостей пакера и обрабатываемой зоны между манжетами посредством подачи потока жидкости в зону между колонной НКТ, установленной выше пакера, и обсадной колонной с последующим выходом жидкости с побочными продуктами через колонну НКТ на поверхность.

Сущность заявляемого технического решения.

Пакер манжетный с центральным проходным каналом, содержащий верхний переходник, верхнюю и нижнюю оправки, закрепленные расширяющимися частями навстречу друг другу самоуплотняющиеся манжеты, центраторы, нижний переходник и клапан, согласно предлагаемому техническому решению снабжен дополнительным кольцевым проходным каналом, при этом кольцевой проходной канал посредством радиальных отверстий связан с наружным пространством между манжетами, центральный и кольцевой проходные каналы образованы двумя концентрично установленными трубами, наружная труба установлена на верхней и нижней оправках, а внутренняя труба установлена в верхнем и нижнем переходниках, снабженных поперечными каналами, связывающими центральный проходной канал внутренней трубы с пространством над и под манжетами, и вертикальными пазами, связывающими кольцевой проходной канал с внутренней полостью оборудования, установленного выше пакера, и пространством под манжетами ниже пакера, при этом центральный проходной и кольцевой проходной каналы связаны между собой в пространстве ниже манжет посредством клапана.

Причинно-следственная связь.

Введение дополнительного внутреннего кольцевого проходного канала и обеспечение связи между внутренними проходными каналами пакера с различными зонами внутри обсадной колонны и внутренней полостью оборудования, установленного выше пакера (колонна НКТ), позволило обеспечить свободное перемещение пластовой жидкости внутри пакера при проведении спускоподъёмных работ, что позволит исключить риск поршневания манжет внутри обсадной колонны и позволит проводить эффективную очистку внутренних полостей пакера и обрабатываемой зоны между манжетами посредством подачи потока жидкости в зону между колонной НКТ и обсадной колонной с последующим выходом жидкости с побочными продуктами через оборудование, установленное выше пакера (колонну НКТ), на поверхность, а возможность изолировать внутренние каналы пакера друг от друга посредством клапана позволяет отсечь выбранный интервал обсадной колонны для проведения необходимых работ.

Проведенные патентные исследования показали, что заявляемое техническое решение соответствует требованиям, предъявляемым к изобретению (новизна и изобретательский уровень).

Пакер также соответствует критерию «промышленная применимость».

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где представлены продольные разрезы пакера (фиг. 1), (фиг. 2).

Пакер манжетный состоит из переходника верхнего 1, оправок 2, центраторов 3, манжет 4, проставок 5, трубы наружной 6, трубы внутренней 7, переходника нижнего 8, клапана 9.

Пакер манжетный характеризуется тем, что включает в себя две трубы 6 и 7, установленные так, что одна из труб располагается во внутренней полости другой трубы, образуя при этом внутри пакера два внутренних канала: кольцевой проходной канал – кольцевое пространство между внутренней поверхностью трубы 6 и наружной поверхностью трубы 7, а также центральный проходной канал – внутреннее пространство трубы 7.

При этом кольцевой проходной канал (внутреннее кольцевое пространство) пакера сообщается с участком между наружной поверхностью трубы 6 и внутренней поверхностью обсадной колонны изолированным манжетами 4, а также внутренней полостью колонны НКТ, а центральный проходной канал (внутренняя полостью трубы 7) сообщается с пространством между внутренней поверхностью обсадной колонны и наружной поверхностью колонны НКТ выше манжетного пакера и внутренней полостью обсадной колонны ниже манжетного пакера. Между собой каналы сообщаются посредством клапана 9, который в закрытом состоянии разобщает данные каналы.

Устройство работает следующим образом. Пакер манжетный, смонтированный на колонну труб НКТ (оборудование, установленное выше пакера), опускается в скважину на необходимую глубину. При этом часть пластовой жидкости из зоны ниже пакера свободно проходит через отверстие Д во внутренние полости клапана 9, затем через пазы А нижнего переходника 8 попадает во внутренний кольцевой канал пакера, затем через нижние отверстия наружной трубы 6 попадает в пространство, изолированное манжетами 4, затем через верхние отверстия наружной трубы 6 проходит во внутренний кольцевой канал пакера, затем через пазы Б верхнего переходника 1 проходит во внутреннее пространство колонны НКТ. Другая часть пластовой жидкости из зоны ниже пакера проходит через отверстие Г нижнего переходника 8, проходит во внутреннюю полость внутренней трубы 7, затем через отверстие В верхнего переходника 1 выходит в кольцевое пространство между колонной НКТ и обсадной колонной выше пакера. При подъёме пакера движение жидкости во внутренних полостях пакера и обсадной колонны происходит в порядке обратном движению жидкости при спуске.

Для проведения работ на участке между манжетами 4 необходимо подать поток жидкости в пакер через внутреннюю полость колоны НКТ. При достижении определённого значения расхода потока жидкости клапан 9 закроется, при этом прекратится циркуляция жидкости между внутренним пространством колонны НКТ и пространством между колонной НКТ и обсадной колонной. При этом на участке между манжетами 4 будет расти давление жидкости. После выполнения необходимых работ подача потока жидкости прекращается, при этом открывается капан 9 и возобновляется возможность циркуляции жидкости между внутренними полостями колонны НКТ и обсадной колонны. После этого манжетный пакер может быть перемещён на другой обрабатываемый интервал.

После выполнения необходимых работ внутренние полости пакера и клапана 9 могут быть очищены от грязи, песка и т. д. Для этого необходимо подать поток жидкости в пространство между колонной НКТ (оборудования, установленного выше пакера) и обсадной колонной, при этом жидкость проходит в отверстие В переходника верхнего 1, затем попадает во внутреннюю полость внутренней трубы 7, выходит из отверстий Г переходника нижнего 8 в зону ниже пакера, далее жидкость поступает снизу через отверстие Д во внутреннюю полость клапана 9, проходит через пазы А переходника нижнего 8 во внутренний кольцевой канал пакера, выходит через нижние отверстия наружной трубы 6 в пространство, ограниченное манжетами 4, входит во внутренний кольцевой канал пакера через верхние отверстия наружной трубы 6, проходит через пазы Б переходника верхнего 1 во внутреннюю полость колонны НКТ и по ней поступает на поверхность.

Такая конструкция манжетного пакера с двумя внутренними каналами, имеющими возможность разъединения посредством клапана, позволяет повысить эффективность эксплуатации инструмента за счёт того, что возможность свободного перемещения пластовой жидкости внутри пакера при проведении спускоподъёмных работ предотвращает эффект поршневания манжет внутри обсадной колонны, а также позволяет провести эффективную очистку внутренних полостей пакера и обрабатываемой зоны между манжетами посредством подачи потока жидкости в зону между колонной НКТ и обсадной колонной, с последующим выходом жидкости с побочными продуктами через колонну НКТ на поверхность.

Пакер манжетный с центральным проходным каналом, содержащий верхний переходник, верхнюю и нижнюю оправки, закрепленные расширяющимися частями навстречу друг другу самоуплотняющиеся манжеты, центраторы, нижний переходник и клапан, отличающийся тем, что снабжен дополнительным кольцевым проходным каналом, при этом кольцевой проходной канал посредством радиальных отверстий связан с наружным пространством между манжетами, центральный и кольцевой проходные каналы образованы двумя концентрично установленными трубами, наружная труба установлена на верхней и нижней оправках, а внутренняя труба установлена в верхнем и нижнем переходниках, снабженных поперечными каналами, связывающими центральный проходной канал внутренней трубы с пространством над и под манжетами, и вертикальными пазами, связывающими кольцевой проходной канал с внутренней полостью оборудования, установленного выше пакера, и пространством под манжетами ниже пакера, при этом центральный проходной и кольцевой проходной каналы связаны между собой в пространстве ниже манжет посредством клапана.