Пакер

 

ОП И САН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1I Ц 649325

Со1ов Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.07.77 (21) 2508964/22-03 с присоединением заявки № (51) М. Кл. Е 21В 33/12 (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень ¹ 8 (53) УДК 622.245.4 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 28.02,79 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Э. Я. Кипко, В. А. Лагунов и Ю. А. Полозов

Специализированное управление по тампонажным и геологоразведочным работам (54) ПА КЕР

ГосУдаРстеенный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к устройствам для герметизации кольцевого пространства скважин.

Проведение буровых работ в сложных гидрогеологических условиях, обусловленных трещиноватостью горных пород и связанного с этим поглощением промывочной жидкости, требует тампонирования водоносных горизонтов. При этом для нагнетания тампонажной смеси создается избыточное давление на стенки ствола скважины путем перекрытия ствола скважины выше проницаемого горизонта с помощью съемных пакерующих устройств, устанавливаемых на период проведения изоляционных работ.

Известен пакер, который содержит корпус, уплотнительный элемент, расположенный между нажимными пятами, узел стопорения уплотнительного элемента и узел упора с гидроприводом (1).

Хотя стопорение уплотнительного элемента и производится специальным узлом, однако сжатие уплотнения и тем самым герметизация кольцевого пространства происходит только под действием веса колонны бурильных труб. Сжатие, достигаемое таким образом, возможно лишь в глубоких скважинах большого диаметра. При установкс пакера в разведочных и технических скважинах, диаметр которых составляет

7б — 89 мм, веса колонны применяемых труб недостаточно для деформации уплотнительного элемента.

5 Известен также пакер, спускаемый на колонне бурильных труб, включающий корпус, уплотнительный элемент, конус с плашками, гидроцилиндр с крышкой и поршнем и стопорный элемент (2).

10 Однако пакер не обеспечивает надежного фиксирования вне зависимости от веса применяемых бурильных труб и не позволяет повысить его эксплуатационные возможносп1 за счет использования в скважп15 нах любого диаметра, Целью изобретения является повышение надежности фиксирования пакера.

Это достигается тем, что п1дроцплпндр подвижно установлен относительно корпу20 са и жестко связан с колонной бурильных труб, а стопорный элемент выполнен с кольцевым выступом, размещенным между поршнем гидроцилиндра и его крышкой.

На чертеже показан пакер, в разрезе.

25 Пакер состоит пз корпуса 1, на котором между подвижнь1мн Верхнсй 2 и нижней 3 пятои расположен уплотнптельньш элемент 4. С корпусом 1 жестко связана опора 5, нарун<ная коническая поверхность которой выполнена с пазамн типа ласточкин хвост, служащими направляющими для

649825 подпружиненных плашек 6. Последние выполнены в виде разрезной втулки, один из фланцев которой на наружной поверхности имеет насечки для врезания в стенки скважины, а другой фланец является поршнем подпружиненного привода плашек б, установленным и гидроцилиндре 7. В верхней нажимной пяте 2 выполнено коническое отверстие, соосно с которым расположен соответствующий ему конический конец 8 разрезного стопорного элемента 9, подвижно смонтированного относительно корпуса

1. Внутренняя поверхность стопорного элемента 9 со стороны конуса снабжена насечкой для надежного сцепления с корпусом 1.

Противоположный конец стопорного элемента 9 выполнен в виде кольцевого выступа 10 и расположен в камере гидроцилиндра 11 между жестко связанной с гидроцилиндром крышкой 12 и подвижным поршнем 13. Над ним расположен уплотнительный фланец 14, жестко связанный с корпусом 1 и патрубком 15 с поршнем 16. Между фланцем 14 и подвижным поршнем 16 в гидроцилиндре 11 образована камера А.

Свободный конец гидроцилиндра 11 жестко связан с крышкой 17, на которой установлен переходник 18.

Работает пакер следующим образом.

На колонне бурильных труб пакер опускается в скважину до определенной глубины. При нагнетании жидкости за счет избыточного давления в гидроцилиндре 7 плашки б перемещаются радиально и вверх по направляющим опоры 5 до упора в стенки скважины, фиксируя пакер на заданной глубине.

Одновременно под действием веса колонны бурильных труб, жестко связанных с переходником 18, опускается вниз гидроцилиндр 11, который крышкой 12 давит на верхнюю нажимную пяту 2, в результате чего происходит частичное сжатие уплотнительного элемента 4. При дальнейшем нагнетании жидкости создается избыточное давление в камере А гидроцилиндра 11, под действием которого опускается поршень 13 до соприкосновения с торцом кольцевого выступа 10 разрезного стопорного элемента 9. Последний опускается вниз, увлекая за собой и верхнюю нажимную пяту

2. Происходит полная деформация уплотнительного элемента 4.

Давление нагнетаемой жидкости, действующее на поршень 13, заставляет стопорный элемент 9 опускаться и конусом 8 входить в коническое отверстие пяты 2. В результате этого движения происходит заклинивание конуса 8 в пяте 2 и за счет насечки на внутренней поверхности стопорного элемента 9 прочное сцепление с корпусом 1.

При этом вследствие того, что корпус 1 жестко связан с опорой 5, уплотнительный элемент 4 оказывается расположенным

65 ю l5

65 между упирающимися в стенки скважины плашками 6 и пятой 2, через конус 8 жестко связанный с корпусом 1. Таким образом, происходит стопорение уплотнительного элемента 4 в сжатом состоянии и тем самым надежная герметизация кольцевого пространства.

Затем производится нагнетание жидкости (тампона>кного раствора, воды или глинистого раствора) в скважину.

При избыпго liioivl давлении нагнетаемой жидкости подпружиненный привод опускается и через отверстие в корпусе привода сообщается с затрубным пространством.

Снятие пакерующего устройства после окончания работ в скважине производится натяжкой инструмента. Вытягивающее усилие через переходник 18, патрубок 15 с поршнем 16, крышку 17, гидроцилиндр 11 с крышкой 12 передается на кольцевой выступ 10 стопорного элемента 9. Передвигаясь вверх, конус 8 выходит из отверстия нажимной пяты 2, которая, поднимаясь вверх, освобождает герметизирующий элемент. При дальнейшем подъеме колонны бурильных труб выходят из зацепления опора 5 и подпружиненные плашки б, которые возвращаются в исходное положение.

Пакер готов к следующей постановке.

Использование пакера предлагаемой конструкции обеспечивает надежную герметизацию кольцевого пространства скважины.

Кроме того, расширяется диапазон его использования, так как он может успешно работать как в необсадных, так и обсадных скважинах любого диаметра. Отсутствие срезного элемента обеспечивает многократность использования пакера без его подъема на поверхность при последовательном тампонированип нескольких водоносных горизонтов, что особенно ценно при ведении буровых работ в сложных гидрогеологических )словиях.

Формула изобретения

Пакер, спускаемый на колонне бурильных труб, включающий корпус, уплотнительный элемент, конус с плашками, гидроцилиндр с крышкой и поршнем и стопорный элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности фиксирования пакера, гидроцилиндр подвижно установлен относительно корпуса и жестко связан с колонной бурильных труб, а стопорный элемент выполнен с кольцевым выступом, размещенным между поршнем гидроцилиндра и его крышкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 478110, кл. Е 21В 33/12, 1971.

2. Зайцев Ю. В. и др. Пакеры и технологические схемы их установок. М., ВНИИОЗНГ, 1969, с, 91.

649825

Ь

Редактор Д. Павлова

Заказ 79/16 Изд. М 187 Тираж 657 . Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Ю. Полозов

Техред Н, Строганова

Корректоры: И. Позняковская и Л. Брахнина