Результат интеллектуальной деятельности: ПАКЕР ДЛЯ НЕОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИН

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к пакерам для герметичного разобщения интервалов ствола в необсаженной скважине, для проведения различных технологических операций, например испытания необсаженных скважин, пробной эксплуатации пластов в боковых стволах, сложенных устойчивыми породами, проведения кислотной обработки под давлением.

Известен гидравлический пакер ПГЯ-215, предназначенный для временного разобщения пропластков от вышележащих пластов в открытом стволе скважины, их гидравлической опрессовки, определения поглощающих интервалов ствола производства Фирмы «НСЛ» (http://firma-nsl.ru/products/default_18.html).

Известен гидромеханический пакер ПМС-ГМ для герметичного разобщения кольцевого пространства в необсаженном стволе скважины производства ООО «Югсон-Сервис» (http://www.yugson.ru/catalog/packer-equipment/packers-hvdromechanical/14.html).

Известен гидромеханический пакер ПГМ-195, предназначенный для установки в необсаженных нефтяных и газовых скважинах при исследовании и изоляции зон поглощения, производства торгового дома «Боткинский завод». Пакер состоит из трех основных узлов: якорного, уплотнительного и штуцерного (http://oil.topol.ru/info.php?str=prod&pgm=load&prid=60&kid&20&pkid=24).

Недостатком известных пакеров является то, что они устанавливаются в скважине гидравлически, избыточным давлением в трубах. Данный принцип установки пакера неосуществим при некоторых технологических операциях, например, при испытании пластов. Кроме того, в данных пакерах отсутствует проходной канал для пропуска геофизических приборов.

Известен пакер ПЦРО-2 для герметичного перекрытия кольцевого пространства интервала испытания от остальной части ствола скважины, производства ООО НПФ «Пакер» (http://npf-paker.ru/katalog/173/2468/).

Известен пакер, выбранный за прототип, содержащий ствол, уплотнительный элемент с конусами, размещенные на конусах плашки с коническими наружными поверхностями на концевых частях, верхний и нижний переводники (муфту и ниппель), жестко связанные с переводниками втулки с выступами на внутренних поверхностях для зацепления с плашками. На плашках имеются пальцы, а на выступах втулок пазы. Концевые части верхнего и нижнего переводников снабжены радиально расположенными внутри переводников гнездами, в которых размещены свободные концы пружины. Плашки находятся во взаимодействии с упорами и прижаты к стволу пружинами. На упорах установлены с возможностью взаимодействия с ними диски. На дисках размещены центрирующие пальцы, жестко связанные между собой диском. Свободные концы центрирующих пальцев размещены в гнездах переводников. Ствол с верхним переводником имеет возможность осевого перемещения относительно нижнего переводника и возможность крутящего момента через шпонку (патент РФ №2044863, опубл. 27.09.1995 г.).

Недостатком пакера по патенту РФ №2044863 и пакера ПЦРО-2 является сложность конструкции плашек, вследствие чего возникает сложность их обработки на станках. К недостаткам также относится выполнение выходящего наружу конца плашек, прямоугольной формы, что может привести к прихвату пакера из-за зацепления плашками за каверны, имеющиеся в открытом стволе.

Техническим результатом заявляемого изобретения является предотвращение прихвата пакера, обеспечение повышенной проходимости пакера по открытому стволу скважины, исключение возможности самопроизвольной, преждевременной установки пакера при небольших сжимающих нагрузках, обеспечение перемещения плашек в радиальном направлении по заданной траектории, уменьшение габаритов и металлоемкости пакера.

Технический результат достигается тем, что:

- плашки выполнены в виде стержня трапецеидальной формы, причем один конец плашек прикреплен шарнирно к корпусу, а другой конец плашек, выходящий наружу, выполнен обтекаемой формы, конусная поверхность конических опор и поверхность плашек, соприкасающаяся с конусной поверхностью конических опор, имеют уступы прямоугольной формы, а плашки постоянно прижаты к конусной опоре рессорными пружинами, при этом пакер снабжен узлом защиты от преждевременной самопроизвольной посадки, состоящим из втулки с выточкой, в которую входит буртик разрезного кольца, выполненный на всей внешней поверхности разрезного кольца.

Шарнирное крепление одного конца плашек, выполненных в виде стержня трапецеидальной формы, к корпусу позволит перемещаться плашкам в радиальном направлении по заданной траектории.

Выполнение другого конца плашек, выходящего наружу, обтекаемой формы позволит предотвратить прихват пакера, возникающий из-за зацепления плашками за каверны, имеющиеся в открытом стволе.

Наличие уступов прямоугольной формы на конусной поверхности конических опор и на поверхности плашек, соприкасающейся с конусной поверхностью конических опор, позволит за счет создания упора плашек в конические опоры обеспечить надежное сжатие уплотнительного элемента.

Оснащение пакера узлом защиты от преждевременной самопроизвольной посадки, состоящим из втулки с выточкой, в которую входит буртик разрезного кольца, выполненный на всей внешней поверхности разрезного кольца, позволит обеспечить повышенную проходимость пакера по открытому стволу скважины засчет исключения возможности самопроизвольной, преждевременной установки пакера.

Схема пакера представлена на чертеже.

Пакер включает в себя ствол 1, жестко соединенный в верхней части с муфтой 2. На ствол 1 установлен уплотнительный элемент 3, который может быть выполнен составным, например из двух или трех частей. Сверху и снизу от уплотнительного элемента 3 размещены соответственно верхние и нижние конические опоры 4 и 5, установленные подвижно относительно ствола 1. Внутри муфты 2 установлены верхние плашки 6, опирающиеся на коническую часть опоры 4. Упор 7 зафиксирован в муфте 2 посредством винта 8. Рессорные пружины 9 установлены на плашках 6 посредством винтов 10. Ниже уплотнительного элемента 3, внутри переходника 11 установлены нижние плашки 12, опирающиеся на коническую часть нижней опоры 5. Верхние 6 и нижние 12 плашки выполнены в виде стержня трапецеидальной формы. Один конец верхних 6 и нижних 12 плашек шарнирно установлен соответственно в верхнем 7 и нижнем 13 упорах. Упор 13 зафиксирован в переходнике 11 посредством винта 14. Рессорные пружины 15 установлены на плашках 12 посредством винтов 16. За счет рессорных пружин 15 плашки 6, 12 постоянно стремятся прижаться к стволу 1. Другой конец верхних 6 и нижних 12 плашек, выходящий наружу, выполнен обтекаемой формы, что позволяет исключить прихват пакера из-за зацепления плашек за каверны, имеющиеся в открытом стволе. Конусная поверхность конических опор 4, 5 и поверхность плашек 6, 12, соприкасающаяся с конусной поверхностью конических опор 4, 5, имеют уступы прямоугольной формы 17, 18.

Такие составные части пакера, как переходник 11, цилиндр 19, корпус 20, ниппель 21, пальцы 22 для фиксации цилиндра 19 в ниппеле 21, втулка 23 жестко связаны между собой и образуют корпусную часть, которая может перемещаться относительно ствола 1 вдоль оси изделия, причем их относительное вращение исключается за счет шпоночного соединения. Шпонки 24 установлены в гнездо наконечника 25 с возможностью перемещения по проточке цилиндра 19. Шпонки 24 предназначены для передачи крутящего момента и обеспечения свободного хода ствола 1 вверх и вниз вдоль оси пакера. Герметичность зазора между стволом 1 и корпусной частью обеспечивается при помощи уплотнительных колец 26, установленных во вкладыш 27 и в ниппель 21. Внутри корпуса 20 имеется узел защиты пакера от преждевременной самопроизвольной посадки при небольших сжимающих нагрузках. Данный узел состоит из втулки 23 с выточкой, в которую входит буртик 28 разрезного кольца 29. Буртик 28 выполнен на всей внешней поверхности разрезного кольца 29. Разрезное кольцо 29 расположено в обойме 30, соединенной с наконечником 25, крепящимся к нижней части ствола 1.

Пакер спускают в скважину на бурильных или насосно-компрессорных трубах на требуемую глубину вместе с якорем или без него и/или же совместно с другим оборудованием (на чертеже не показаны) в зависимости от планируемых мероприятий. При спуско-подъемных операциях верхние 6 и нижние 12 плашки постоянно прижаты к стволу 1 соответственно за счет рессорных пружин 9, 15.

Для перевода пакера в рабочее положение создают осевую сжимающую нагрузку с упором на забой или нижерасположенный якорь. При превышении предельной нагрузки разрезное кольцо 29 сжимается и, двигаясь вниз, буртик 28 разрезного кольца 29 выходит из зацепления с втулкой 23. Под действием сжимающей нагрузки уплотнительный элемент 3, увеличиваясь до внутреннего диаметра скважины, герметизируют подпакерную зону. Одновременно верхние 6 и нижние 12 плашки перемещаются в радиальном направлении до достижения фиксации с породами открытого ствола. Происходит пакеровка.

Для перевода пакера в транспортное положение пакер приподнимают. При этом верхние 6 и нижние 12 плашки перемещаются в транспортное положение. Уплотнительный элемент 3 принимает первоначальное положение.

Применение предлагаемого изобретения позволит предотвратить прихват пакера, обеспечить повышенную проходимость пакера по открытому стволу скважины, исключить возможность самопроизвольной, преждевременной установки пакера при небольших сжимающих нагрузках, обеспечить перемещение плашек в радиальном направлении по заданной траектории, уменьшить габариты и металлоемкость пакера.