Пакер

Пакер, який містить циліндричний корпус з центральним осьовим каналом, розташований на корпусі герметизуючий елемент, елементи фіксації пакера в трубі і гідравлічний привід, який відрізняється тим, що герметизуючий елемент виконаний таким, що стискається, корпус пакера обладнано розрізним кожухом, який виконано у вигляді цанги, пристрій обладнано зубчастими сухарями, що закріплені зрізними штифтами на внутрішній поверхні пелюстків розрізного кожуха, гідравлічний привід обладнано гільзою, яка жорстко з'єднана з кільцевим поршнем, на ЗОВНІШНІЙ поверхні гільзи виконана зубчаста насічка, зуб часті сухарі встановлені з можливістю взаємодії з гільзою по їх спряжених зубчастих насічках з утворенням храпового механізму фіксації герметизуючого елемента в стиснутому стані і елементів фіксації пакера в трубі у робочому положенні, надпоршнева і підпоршнева порожнини сполучені з центральним осьовим каналом радіальними каналами, які виконані у корпусі пакера, пакер обладнано золотником його спрацьовування і золотником його розфіксацм, кожен із яких закріплений на трубчастій штанзі і виконаний у вигляді поршня, на ЗОВНІШНІЙ поверхні золотників виконано паз, що сполучений з внутрішнім каналом трубчастої штанги за допомогою радіального каналу, виконаного у корпусі золотників, при встановленні кожного із золотників в центральний осьовий канал корпусу пакера паз золотника спрацьовування сполучається з підпоршневою порожниною гідравлічного приводу, а паз золотника розфіксацм - з надпоршневою порожниною гідравлічного приводу за допомогою радіальних каналів, виконаних у корпусі пакера, пакер обладнано скидним золотником для сполучення порожнини центрального осьового каналу корпусу пакера над золотником з надпоршневою порожниною, скидний золотник обладнано стопорним кільцем, що закріплене на корпусі пакера зрізними штифтами О СО (О Ю Винахід стосується нафтогазовидобувної промисловості і може бути використаний для перекриття стовбура свердловини без встановлення цементного моста Найбільш близьким до запропонованого являється пакер (патент України № 266 U, МПК Е21В 33/12, 33/1295,1998), що містить циліндричний корпус з центральним осьовим каналом, розташований на корпусі герметизуючий елемент, елементи фіксації пакера в трубі і гідравлічний привід Пакер застосовується для перекриття стовбура свердловини без встановлення цементного моста при ремонті колонної головки Він має конструктивний недолік, який обмежує можливість його застосування і технологію виконання ремонтних робіт на свердловинах Цей недолік стосується герметизуючого елемента, що самоущільнюється, і який в ряді випадків не може бути встановлений у колоні без зняття хрестовини колонної головки по тій причині, що діаметр прохідного каналу хрестовини менший від внутрішнього діаметру обсадної труби, яку герметизують даним пакером Внаслідок цього, з моменту зняття хрестовини з гирла до моменту встановлення пакера, стовбур свердловини залишається відкритим, незахищеним ніякими запірними пристроями (превенторами, засувками), що може привести до аварійного фонтанування В основу винаходу поставлене завдання удосконалення пакера, в якому за рахунок введення в конструкцію герметизуючого елемента, що стиска ється, досягається можливість перекриття стовбура свердловини без встановлення цементного моста і без зняття хрестовини колонної головки із запірними пристроями, тобто без створення загрози аварійного фонтанування Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що у пакері, який містить циліндричний корпус з центральним осьовим каналом і розташований на корпусі герметизуючий елемент, елементи фіксації пакера в трубі і гідравлічний привід, новим являється те, що герметизуючий елемент виконаний таким, що стискається, корпус пакера обладнано розрізним кожухом, який виконано у вигляді цанги, пристрій обладнано зубчастими сухарями, що закріплені зрізними штифтами на внутрішній поверхні пелюстків розрізного кожуха, гідравлічний привід обладнано гільзою, яка жорстко з'єднана з кільцевим поршнем, на ЗОВНІШНІЙ поверхні гільзи виконана зубчаста насічка, зубчасті сухарі встановлені з можливістю взаємодії з гільзою по їх спряжених зубчастих насічках з утворенням храпового механізму фіксації герметизуючого елемента в стиснутому стані і елементів фіксації пакера в трубі у робочому положенні, надпоршнева і підпоршнева порожнини сполучені з центральним осьовим каналом радіальними каналами, які виконані у корпусі пакера, пакер обладнано золотником його спрацьовування і золотником його розфіксацм, кожен із яких закріплений на трубчастій штанзі і виконаний у вигляді поршня, на ЗОВНІШНІЙ поверхні золотників виконано паз, що сполучений з внутрішнім каналом трубчастої штанги за допомогою радіального каналу, виконаного у корпусі золотників, при встановленні кожного із золотників в центральний осьовий канал корпусу пакера паз золотника спрацьовування сполучається з підпоршневою порожниною гідравлічного приводу, а паз золотника розфіксацм - з надпоршневою порожниною гідравлічного приводу за допомогою радіальних каналів, виконаних у корпусі пакера, пакер обладнано скидним золотником для сполучення порожнини центрального осьового каналу корпусу пакера над золотником з надпоршневою порожниною, скидний золотник обладнано стопорним кільцем, що закріплене на корпусі пакера зрізними штифтами Запропонований пакер обладнано герметизуючим елементом, що стискається, і який в розтиснутому стані має діаметр, менший за, діаметр прохідного каналу хрестовини колонної головки, що дозволяє здійснювати подачу пакера в свердловину без зняття хрестовини колонної головки При спрацюванні пакера герметизуючий елемент стискається і заповнює кільцевий простір між корпусом пакера і обсадною трубою Це дозволяє проводити ремонт колонної головки на гирлі свердловини без загрози виникнення аварійного фонтанування На кресленнях фіг 1 зображена верхня частина запропонованого пакера, поздовжній переріз, права половина - у вихідному положенні, ліва половина - у робочому положенні , на фіг 2 зображена нижня частина запропонованого пакера, поздовжній переріз, при відсутності в свердловині тиску, права половина - у вихідному положенні, ліва - у робочому, на фіг 3 зображена нижня частина запропонованого пакера, поздовжній переріз 51763 при наявності в свердловині тиску права половина - у вихідного положенні, ліва половина - у робочому положенні, права- в кінцевому, на фіг 4 зображений переріз А-А фіг 3, на фіг 5 зображений переріз Б-Б фіг З Пакер містить циліндричний складений корпус I з центральним осьовим каналом 2 На корпусі 1 пакера у верхній його частині розташований кільцевий герметизуючий елемент 3, що стискається, встановлений з можливістю заповнення зазору між корпусом 1 пакера і обсадною трубою 4 при осьовому стисканні герметизуючого елемента 3 Верхній край кільцевого герметизуючого елемента З жорстко зв'язаний з кільцевою рухомою в осьовому напрямку втулкою 5 На ЗОВНІШНІЙ поверхні рухомої втулки 5 виконані похилі поздовжні пази Такі ж пази виконані на нерухомій кільцевій втулці 6, встановленій на корпусі 1 пакера вище кільцевої рухомої втулки 5 В пазах кільцевих втулок 5 і 6 розташовані елементи фіксації 7 пакера в трубі 4, встановлені з можливістю взаємодії з втулками 5 і 6 по похилих поверхнях їх пазів і з обсадною трубою 4 Елементи фіксації пакера в трубі 4 виконано у вигляді підпружинених ШЛІПСІВ з зубчастою насічкою В нижній частині пакера на корпусі 1 закріплено трубчастий кожух 8, в верхній частині якого виконано радіальні поздовжні надрізи (див фіг 5), в результаті чого кожух 8 являє собою цангу На внутрішній поверхні пелюстків цанги розрізного кожуха 8 закріплені зубчасті сухарі 9 за допомогою зрізних штифтів 10 Зуби сухарів 9 входять у ВІДПОВІДНІ, спряжені з ними зуби, виконані на ЗОВНІШНІЙ поверхні гільзи 11 Зуби сухарів 9 і гільзи 11 виконані з одностороннім скосом з можливістю їх взаємодії проскакування зубів з розходженням пелюстків цанги кожуха 8 при осьовому переміщенні гільзи 11 вверх, і жорсткою взаємною фіксацією зубів від переміщення гільзи 11 вниз Таким чином, сухарі 9 і гільза 11 складають храповий механізм осьового переміщення гільзи I I В середній частині складений корпус 1 пакера виконано у вигляді порожнистого штока 12, створюючого разом з гільзою 11 кільцеву камеру гідроциліндра гідравлічного приводу пакера Гільза 11 жорстко з'єднана з кільцевим поршнем 13, встановленим на порожнистому штоці 12 з можливістю осьового переміщення Кільцева камера гідроциліндра герметизована з нижнього торця кільцевою кришкою 14, жорстко закріпленою на порожнистому штоці 12, а з верхнього торця - кільцевим уступом корпусу 1 пакера Кільцева камера гідроциліндра розділена поршнем 13 на надпоршневу 15 і підпоршневу 16 порожнини Верхній край гільзи 11 жорстко зв'язаний з нижнім краєм герметизуючого елемента 3 за допомогою кільцевих рухомих, в осьовому напрямку, втулок 17 і 18 В зоні кільцевого гідроциліндра гідравлічного приводу пакера центральний осьовий канал 2 виконаний звуженим 19 і утворює зверху кільцевий уступ 20 Надпоршнева 15 і підпоршнева 16 порожнини гідроциліндра сполучені із звуженим каналом 19 радіальними каналами 21 і 22 ВІДПОВІДНО, ЯКІ виконані в порожнистому штоці 12 корпусу 1 пакера Пакер обладнаний золотником його спрацьовування 23 і золотником його розфіксацм 24 (фіг 2), кожен з яких 51763 закріплений на трубчастій штанзі 25 і виконані у штангу 25 із закріпленим на м нижньому КІНЦІ ЗОЛОвигляді поршня У верхній частині золотників 23 і ТНИКОМ спрацьовування 23 Промивальна рідина 24 виконано кільцевий уступ 26 з пазом 27 Кільпри цьому обтікає золотник 23, протікаючи по пазу цевий уступ 26 служить для обмеження перемі27, виконаному на золотнику спрацьовування 23 щення золотників 23 і 24 в звуженому каналі 19 Останній увійде в звужений канал 19 корпусу 1 пакера вниз при посадці кільцевого уступу 26 зопакера і зупиниться, торкнувшись кільцевим устулотників 23 і 24 на кільцевий уступ 20 центральнопом 26 уступу 20 центрального осьового каналу 2 го осьового каналу 2 корпусу 1 пакера Паз 27 пакера При цьому паз 28 золотника спрацювання служить для сполучення простору над і під усту23 стане навпроти кільцевої канавки, виконаної у пом 26 золотників 23 і 24 На ЗОВНІШНІЙ поверхні СТІНЦІ звуженого каналу 19, з радіальним каналом золотників 23 і 24 виконано пази 28 і 29 ВІДПОВІДНО, 21 Потім у внутрішньому каналі трубчастої штанги ЯКІ сполучені з внутрішнім каналом трубчастих 25 створюють надлишковий тиск, який передаєтьштанг 25 за допомогою радіальних каналів ЗО і 31, ся через радіальний канал ЗО і паз 28 золотника ВІДПОВІДНО, виконаних в золотниках 23, 24 При спрацьовування 23 в кільцеву канавку, далі - чевстановленні кожного із золотників 23, 24 в звужерез радіальний канал 22 порожнистого штоку 12 в ний канал 19 корпусу 1 пакера паз 28 золотника підпоршневу порожнину 16 гідроциліндра, гермеспрацювання 23 сполучається з під поршневою тизовану знизу кільцевою кришкою 14 Під ДІЄЮ порожниною 16 гідроциліндра гідравлічного притиску кільцевий поршень 13 переміститься вверх воду пакера, а паз 29 золотника розфіксацм 24 - з Зливання промивальної рідини із над поршневої надпоршневою порожниною 15 На ЗОВНІШНІЙ попорожнини 15 буде здійснюватися через радіальверхні золотника 23, також, виконано поздовжній ний канал 21 порожнистого штока 12 в кільцеву, паз 32, що сполучає надпоршневу порожнину 15 з виконану у СТІНЦІ звуженого каналу 19, далі - по центральним осьовим каналом 2 корпусу 1 пакера поздовжньому пазу 32 золотника 23 в порожнину над золотником 23 Пакер також обладнано скидцентрального осьового каналу 2 пакера над золоним золотником 33 (див фіг 3,4), виконаним у тником 23 Жорстко з'єднана з кільцевим поршнем вигляді поршня У верхній частині скидного золот13 гільза 11, кільцеві втулки 17 і 18 перемістяться ника 33 закріплено стопорне кільце 34 за допомовверх (див фіг 1,2 - ліва половина) Кільцевий гою зрізних штифтів 35 Стопорне кільце 34 слугерметизуючий елемент 3 стиснеться і заповнить жить для обмеження переміщення золотника 33 у зазор між корпусом 1 пакера і обсадною трубою 4, звуженому каналі 19 вниз при посадці стопорного забезпечивши, таким чином, герметизацію свердкільця 34 скидного золотника 33 на кільцевий ловини При цьому верхній кінець кільцевого геруступ 20 центрального осьового каналу 2 корпусу метизуючого елемента 3 перемістить жорстко 1 пакера В стопорному КІЛЬЦІ 34 виконано пази 36, зв'язану з ним кільцеву втулку 5 вверх Шліпси 7, що сполучають простір над і під кільцем 34 На взаємодіючі з рухомою 5 і нерухомою 6 кільцевими ЗОВНІШНІЙ поверхні скидного золотника 33 виконавтулками, по похилих поверхнях їх поздовжніх пано поздовжній паз 37, що сполучує надпоршневу зів висунуться в радіальному напрямку до контакту порожнину 15 з центральним осьовим каналом 2 із стінкою обсадної труби 4 Зубчаста насічка шлікорпусу 1 пакера над золотником 33 Нижче звупсів 7 урізається в тіло обсадної труби 4 і шліпси 7 женого каналу 19 центральний осьовий канал 2 заклинюються у цьому положенні, фіксуючи пакер утворює розширювану камеру 38, покриту знизу в обсадній трубі 4 При переміщенні гільзи 11 уловлюючою решіткою 39 вверх кільцеві зуби на и ЗОВНІШНІЙ поверхні взаємодіють з ВІДПОВІДНИМИ зубами сухарів 9, пелюстки цанги кожуха 8, на яких закріплені сухарі 9 розПакер працює наступним чином ходяться і зуби проскакують, не допускаючи цього У вихідному стані пакера (див фіг 1,2-права при спробі переміщення гільзи 11 вниз Таким чиполовина) гільза 11 і жорстко з'єднаний з нею кіном, забезпечується фіксація герметизуючого льцевий поршень 13, кільцеві рухомі втулки 17,18 елемента 3 в стиснутому стані, а ШЛІПСІВ 7 - в зазнаходяться в крайньому нижньому положенні клиненому стані Після ЦЬОГО трубчасту штангу 25 Кільцевий герметизуючий елемент 3 розтиснутий, з золотником спрацювання 23 витягують із корпусу жорстко зв'язана з його верхнім краєм рухома кіпакера Так здійснюється фіксація пакера в свердльцева втулка 5 знаходиться у крайньому нижньоловині в загерметизованому стані му положенні Підпружинені шліпси 7 утоплені в похилих поздовжніх пазах рухомої 5 і нерухомої 6 кільцевих втулок Центральний осьовий канал 2 По закінченні робіт на гирлі свердловини у випакера відкритий падку відсутності в ній тиску пакер знімають наступним чином В муфту корпусу 1 пакера вкручують подовжений патрубок із запірним пристроєм, наприклад, В центральний осьовий канал 2 корпусу 1 пакульовим краном кера руками опускають трубчасту штангу 25 із закріпленим на м нижньому КІНЦІ ЗОЛОТНИКОМ розфікПакер спускають в заглушену промивальною сацм 24 Промивальна рідина при цьому обтікає рідиною свердловину на потрібну глибину На хрезолотник 24, протікаючи по пазу 27, виконаному на стовині колонної головки встановлені превентори з золотнику розфіксацм 24 Останній увійде в звужеплашками ВІДПОВІДНИМИ діаметру подовженого ний канал 19 корпусу 1 пакера і зупиниться, торкпатрубка У вихідному стані пакера герметизуючий нувшись своїм кільцевим уступом 26 уступу 20 елемент 3 пакера має мінімальний діаметральний центрального осьового каналу 2 пакера При цьогабарит і вільно проходить через отвір у хрестовиму, паз 19 золотника розфіксацм стане навпроти ні кільцевої канавки, виконаної в СТІНЦІ звуженого Після ЦЬОГО, В центральний осьовий канал 2 каналу 19, з радіальним каналом 21 Потім, у внукорпусу 1 пакера руками опускають трубчасту трішньому каналі трубчастої штанги 25 створюють надлишковий тиск, який передається через радіальний канал 31 і паз 29 золотника розфіксацм 24 в кільцеву канавку, далі - через радіальний канал 21 порожнистого штока 12 в надпоршневу порожнину 15 гідроциліндра гідравлічного приводу пакера Під ДІЄЮ тиску кільцевий поршень 13 і жорстко з'єднана з ним гільза 11 намагається переміститися вниз, але їх утримують сухарі 9, зуби яких увійшли в зщеплення з ВІДПОВІДНИМИ кільцевими зубами на ЗОВНІШНІЙ поверхні гільзи 11 По досягненню певного тиску зусилля зміщення сухарів 9 вниз досягає величини, при якій відбувається зрізання штифтів 10, за допомогою яких зубчасті сухарі 9 закріплені на внутрішній поверхні пелюстків цанги розрізного кожуха 8 Гільза 11 із зщепленими з нею зубчастими сухарями 9 переміститься вниз у вихідне положення (див фіг 3 - права половина) Зливання промивальної рідини із підпоршневої порожнини 16 буде здійснюватись через радіальний канал 22 порожнистого штока в порожнину звуженого каналу 19 корпусу 1 пакера під золотником 24 При переміщенні вниз гільза 11 потягне за собою кільцеві втулки 17 і 18, і нижній край кільцевого герметизуючого елемента 3 Під дією внутрішніх пружних сил останній розтиснеться і прийме ВИХІДНІ розміри При цьому, верхній край кільцевого герметизуючого елемента 3 потягне кільцеву втулку 5 вниз При переміщенні останньої вниз підпружинені шліпси 7 розклинються і відійдуть від стінки обсадної труби 4 Таким чином, пакер розфіксується і звільниться для підйому із сведловини Після ЦЬОГО трубчасту штангу 25 з золотником розфіксацм 24 видаляють із корпусу 1 пакера Якщо під час робіт, у свердловині з встановленим пакером, появився тиск, запірний пристрій, закріплений на подовженому патрубку, закривають Під ДІЄЮ свердловинного тиску шліпси 7 додатково заклинюються між рухомою кільцевою втулкою 5 і стінкою обсадної труби 4, що перешкоджає переміщенню пакера вверх У випадку, якщо тиск у свердловині закачуванням промивальної рідини знизити не вдається, виникає необхідність зняття пакера під тиском, з метою наступного спуску насосно-компресорних 51763 8 труб у свердловину і проведення промивки свердловини Для цього на гирлі додатково встановлюють превентор з подовженою котушкою, котрі разом утворюють шлюзову камеру Потім, на гирлі встановлюють герметизуючу головку, ущільнюючу подовжений патрубок на ЗОВНІШНІЙ поверхні У подальшому, на гирлі встановлюють домкратний блок для спуску труб у свердловину під тиском Утримуючи подовжений патрубок від виштовхування із свердловини домкратним блоком, пакер знімають наступним чином Через лубрікатор в подовжений патрубок опускають скидний золотник 33, потім у внутрішньому каналі подовженого патрубка створюють надлишковийтиск і прокачують скидний золотник 33 вниз Останній увійде в звужений канал 19 корпусу 1 пакера і зупиниться, торкнувшись стопорним кільцем 34 уступу 20 центрального осьового каналу 2 пакера При цьому, поздовжній паз 37 скидного золотника 33 зупиниться напроти кільцевої канавки з радіальним каналом 21 Тиск, що створюється в порожнині подовженого патрубка, розповсюджується через радіальний канал 21 порожнистого штока в надпоршневу порожнину 15 гідроциліндра гідравлічного приводу пакера По досягненні певного тиску відбудеться зрізання штифтів 10 і пакер розфіксується і розгерметизується, описаним вище способом, і звільниться для підйому із свердловини Потім пакер піднімають у шлюзову камеру Після закриття нижнього превентора з глухими плашками стравлюють тиск у шлюзовій камері і видаляють пакер У випадку, якщо необхідно мати сполучення з порожниною центрального осьового каналу 2 пакера нижче скидного золотника 33 після розфіксацм пакера під тиском (якщо до пакера, наприклад, знизу була підвішена колона насоснокомпресорних труб), в подовженому патрубку створюють ще більш високий тиск, ніж при зрізанні штифтів 10 При цьому відбудеться зрізання штифтів 35 за допомогою яких на скидному золотнику закріплене стопорне кільце 34 Золотник 33 переміститься вниз по звуженому каналу 19, потрапить у розширювальну камеру 38 і упаде на уловлюючу решітку 39 Таким чином відбудеться відкриття центрального осьового каналу 2 пакера C Q О О C Q О C Q S C D со ш СО C D со' р . & О О ї X О 1=