Результат интеллектуальной деятельности: Пакер механический упорный

Изобретение относится к оборудованию для нефтегазовой промышленности, в частности для разобщения межтрубного пространства в скважинах пакерами с радиальным расширением под действием осевой нагрузки при эксплуатации скважин с применением различных кабельных линий.

Известен пакер с кабельным вводом, включающий вал, переводники, соединенные с валом, механический якорь с подпружиненными сухарями и управляющими пальцами, размещенными в фигурных пазах, упоры и уплотнительный элемент, установленный между упорами. Пакер содержит два кронштейна, размещенных на концах вала, сопряженных с переводниками и имеющих продольные отверстия и боковые отверстия с уплотнителями, трубу, закрепленную в кронштейнах и установленную эксцентрично относительно вала, расположенного внутри последней, на которой размещен механический якорь, упоры, уплотнительный элемент и выполнены фигурные пазы для управляющих пальцев, и кабельный канал, размещенный между валом и трубой, кабельные вводы которого расположены в продольных отверстиях кронштейнов, снабженных боковыми отверстиями с уплотнителями, при этом эксцентричность вала и трубы определяет поперечное сечение кабельного канала (патент РФ №77634, МПК Е21В 33/12, опубликован 27.10.2008 г.).

Недостатком известного пакера является сложная двойная система уплотнения кабельных вводов, которая предусматривает разрыв кабельной линии при монтаже пакера. Герметизация кабеля осуществляется внутри пакера, что уменьшает проходной канал вала пакера.

Известен пакер опорно-механический с кабельным вводом, содержащий ствол, телескопически соединенный с присоединительной муфтой и опорным ниппелем с помощью манжет и стопорных пальцев, взаимодействующих с продольными пазами, выполненными в стволе, с возможностью осевого перемещения их между собой. Пакер оснащен кольцевым уплотнением, вводом силового кабеля через продольный глухой паз на стволе с герметикой под кольцевым уплотнением. С обеих сторон кольцевого уплотнения в зеркальном отображении установлены идентичные втулки, выполненные с соответствующими верхним и нижним тарельчатыми упорами для сжатия кольцевого уплотнения, соединенные с муфтой и ниппелем и зафиксированные стопорными винтами. На внутренних поверхностях втулок выполнены продольные пазы, а в стенках муфты и ниппеля выполнены сквозные пазы для свободного перемещения и выхода силового кабеля при сжатии кольцевого уплотнения. На обоих концах ствола в кольцевых пазах установлены ограничители хода муфты и ниппеля, выполненные в виде пар полукольцевых сухарей, охватывающие торцами силовой кабель и блокированные снаружи ступенями внутренних поверхностей муфты и ниппеля, выполненными с длиной, по меньшей мере, равной величине смещения каждого из упоров при сжатии кольцевого уплотнения с радиальным расширением до герметичного разобщения полости скважины. Во втулках установлены срезные штифты, взаимодействующие с кольцевыми канавками на стволе, обеспечивая свободное размещение кольцевого уплотнения между тарельчатыми упорами при спуске пакера в скважину до упора в нижеустановленное устройство (патент РФ №2536533, МПК Е21В 33/12, опубликован 27.12.2014 г.).

Недостатком известного пакера является сложность конструкции и в связи с этим низкая надежность эксплуатации. Выполнение на стволе паза под кабель значительно уменьшает внутренний канал пакера, служащий для подъема на поверхность и закачки жидкости в скважину. Также кабель находится под кольцевым уплотнением, что может привести к пережатию и повреждению кабеля при установке пакера в скважине.

Известен механический двухствольный пакер с кабельным вводом, содержащий пакерный и внутренний стволы, вставленные один в другой и крепящиеся между собой с ориентированием по кабельному вводу, пакерный узел, механический привод, герметизатор кабельного ввода с линиями отвода газа или для закачки химреагентов. Привод пакера является механическим нажимного действия, внутренний ствол пакера выполнен составным из верхней, средней и нижней частей, нижний конец средней части внутреннего ствола пакера имеет выступ для взаимодействия с цилиндром привода. В сквозных отверстиях нижнего конца средней части и верхнего конца нижней части внутреннего ствола пакера установлены срезные элементы (патент РФ №2468185, МПК Е21В 33/128, опубликован 27.11.2012 г., патентообладателем является заявитель настоящего изобретения).

Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения.

Недостатком известного пакера является сложность конструкции, а также сложная система герметизации кабеля внутри пакера.

Техническим результатом является повышение эксплуатационной надежности пакера механического упорного за счет упрощения конструкции, предотвращения скручивания кабеля, упрощение установки кабельного герметизатора за счет выделения его в отдельный узел и размещения не внутри пакера, а снаружи, увеличение проходного канала пакера и снижение себестоимости его изготовления.

Технический результат достигается тем, что в пакере механическом упорном, содержащем внешний и внутренний стволы, вставленные один в другой и образующие между собой продольный канал, кабельный герметизатор, уплотнительные элементы, установленные на внешнем стволе, корпус, цилиндр, срезные элементы, согласно изобретению, внешний и внутренний стволы соединены в верхней части при помощи муфты, имеющей продольное отверстие, сообщающееся с продольным каналом, причем в верхней части продольного отверстия выполнена резьба для вкручивания кабельного герметизатора, установленного над муфтой, срезные элементы установлены в сквозных отверстиях корпуса и кольцевой проточке гайки, навернутой на резьбу внешнего ствола, гайка застопорена навернутой на резьбу внешнего ствола контргайкой, вращение внешнего ствола относительно корпуса ограничено фиксаторами, установленными в отверстиях втулки, связанной с корпусом, и продольных пазах, выполненных на внешнем стволе, корпус надет на цилиндр, причем на наружной поверхности цилиндра выполнен паз для кабеля, совмещенный с боковым окном, выполненным в корпусе для вывода кабеля из продольного канала, в нижней части корпуса имеются пазы, взаимодействующие с ответными выступами, выполненными на наружной поверхности цилиндра, а на корпус навинчена накидная гайка, упирающаяся внутренним буртиком в выступы цилиндра.

Соединение внешнего и внутреннего стволов в верхней части при помощи муфты, имеющей продольное отверстие, сообщающееся с продольным каналом, а также выполнение в верхней части продольного отверстия резьбы, обеспечивают возможность ввода кабеля через продольное отверстие муфты в продольный канал, образованный между стволами, и герметичного вкручивания кабельного герметизатора в муфту пакера, при этом герметизатор устанавливается не внутри пакера, а снаружи над муфтой, что упрощает установку кабельного герметизатора, увеличивает проходной канал пакера, упрощает конструкцию пакера и повышает надежность.

Установка срезных элементов в сквозных отверстиях корпуса и кольцевой проточке гайки, навернутой на резьбу внешнего ствола, позволяет увеличить проходной канал пакера и упростить конструкцию. Для повышения надежности, гайка застопорена навернутой на резьбу внешнего ствола контргайкой.

Ограничение вращения внешнего ствола относительно корпуса фиксаторами, установленными в отверстиях втулки, связанной с корпусом, и продольных пазах, выполненных на внешнем стволе, обеспечивает повышение эксплуатационной надежности пакера за счет предотвращения скручивания кабеля, а также обеспечивает возможность передачи крутящего момента ниже установленному оборудованию.

Выполнение в нижней части корпуса пазов, взаимодействующих с ответными выступами, выполненными на наружной поверхности цилиндра, обеспечивает фиксацию корпуса от проворота относительно цилиндра, что предотвращает скручивание кабеля и повышает эксплуатационную надежность пакера, а также обеспечивает возможность передачи крутящего момента ниже установленному оборудованию. Для фиксации цилиндра в корпусе, на корпус навинчена накидная гайка, упирающаяся внутренним буртиком в выступы цилиндра.

На фиг. 1 приведена схема пакера механического упорного, на фиг. 2 показан разрез А-А.

Пакер состоит из внешнего 1 и внутреннего 2 стволов, вставленных один в другой и образующих между собой продольный канал, размещенных на внешнем стволе 1 уплотнительных элементов 3, корпуса 4, цилиндра 5. Внешний 1 и внутренний 2 стволы соединены в верхней части при помощи муфты 6, имеющей продольное отверстие 7, сообщающееся с продольным каналом, образованным между стволами 1 и 2. В верхней части продольного отверстия 7 выполнена резьба 8 для вкручивания кабельного герметизатора 9. В сквозных отверстиях корпуса 4 и кольцевой проточке гайки 10, навернутой на резьбу внешнего ствола 1, установлены срезные элементы 11. Снизу гайка 10 застопорена навернутой на резьбу внешнего ствола 1 контргайкой 12. Вращение внешнего ствола 1 относительно корпуса 4 ограничено фиксаторами 13 (фиг. 2), установленными в отверстиях втулки 14, связанной с корпусом 4, и продольных пазах 15, выполненных на внешнем стволе 1. Корпус 4 надет на цилиндр 5, причем на наружной поверхности цилиндра 5 выполнен паз 16 для кабеля 17, совмещенный с боковым окном 18, выполненным в корпусе 4 для вывода из продольного канала кабеля 17. В нижней части корпуса 4 имеются пазы (на фиг. не показаны), взаимодействующие с ответными выступами 19, выполненными на наружной поверхности цилиндра 5. Цилиндр 5 зафиксирован в корпусе 4 при помощи навинченной на корпус 4 накидной гайки 20, упирающейся внутренним буртиком в выступы 19 цилиндра 5. Для защиты кабельного герметизатора 9 от механических повреждений в верхней части пакера установлен патрубок 21, ввинченный в муфту 6.

Пакер механический упорный работает следующим образом.

Пакер при помощи верхней муфты 22 соединяют с колонной насосно-компрессорных труб и спускают в скважину вместе с опорным пакером, установкой электроцентробежного насоса и другим необходимым оборудованием (на фиг. не показаны) на заданную глубину. Далее приводят в действие нижний (опорный) пакер известным способом. Цилиндр 4 с корпусом 5 заявляемого пакера не имеют осевого перемещения относительно нижнего опорного пакера. После пакеровки нижнего пакера разгрузкой веса колонны насосно-компрессорных труб создают осевое усилие, при котором срезаются элементы 11, в результате чего происходит перемещение внутреннего ствола 2 и соединенного с ним при помощи муфты 6 внешнего ствола 1 с гайкой 10 и контргайкой 12 относительно корпуса 4 с цилиндром 5. При этом фиксаторы 13 перемещаются концами в продольных пазах 15, выполненных на внешнем стволе 1. В результате перемещения происходит сжатие уплотнительных элементов 3 и пакеровка скважины. Благодаря фиксаторам 13 исключается проворот внешнего ствола 1 относительно корпуса 4. Соединение корпуса 4 с цилиндром 5 выше описанным образом исключает проворот корпуса 4 относительно цилиндра 5. Таким образом, предотвращается скручивание кабеля 17, а также обеспечивается возможность передачи крутящего момента ниже установленному оборудованию.

В муфте 6 могут быть выполнены дополнительные продольные отверстия (на фиг. не показаны) с резьбой в верхней части для установки газоотводной трубки или трубки для закачки химреагентов.

Предлагаемый пакер механический упорный является простым по конструкции, простым и надежным в эксплуатации, что снижает стоимость его изготовления. Заявляемое изобретение упрощает установку кабельного герметизатора за счет выделения его в отдельный узел и размещения не внутри пакера, а снаружи, а также обеспечивает увеличение проходного канала пакера и предотвращение скручивания кабеля.