Пакер патенты

Главная / Пакер патенты

В процессе добычи нефти в пробуренную скважину вставляется специальная труба (обсадная колонна), по которой под высоким давлением качается нефть. Во время эксплуатации стенки трубы могут повреждаться по причине подвижного грунта, коррозии металла и пр. В результате образуются места утечки нефти / газа. Для их ликвидации применяются специальные клапаны, или пакеры, задача которых – перекрыть поток нефти / газа.

В настоящее время для ремонта скважин применяются механические и гидравлические пакеры, которые имеют разный диаметр и длину. Некоторые из них являются одноразовыми, поскольку при креплении пакера внутри трубы специальные фиксаторы (якоря) глубоко крепятся к стенкам, повреждая их. В дальнейшем сквозь пакер закачивается раствор, с помощью которого не только закрываются все повреждения и отверстия, но и прикрепляются к стенкам трубы фиксирующие устройства пакера. После закачки раствора пакер извлекается из скважины частично (детали крепления остаются навсегда в колонне) и уже не может быть пригоден для дальнейшего использования. Иногда пакер не извлекается, и в этом случае отверстие для подачи нефти пробуривается заново сквозь установленный пакер. Также на рынке присутствуют многоразовые пакеры, без якорной конструкции. Такие пакеры могут работать и перемещаться в скважине не повреждая ее. Они обладают значительными размерами и сложной конструкцией, следствием чего является высокая стоимость.

Пакер, разработанный в наукограде Кольцово, является многоразовым. Технология его производства позволяет в зависимости от потребностей заказчика сделать пакер гидравлическим или гидромеханическим.
Во время эксплуатации пакер фиксируется в скважине благодаря использованию специального запатентованного способа крепления без использования якоря. Это позволяет использовать пакер многократно, извлекая его из скважины и помещая туда снова, без каких либо повреждений стенок трубы или конструкции устройства.
Устройство может быть изготовлено для любого диаметра обсадной колонны от 146 до 295 мм. Максимальное рабочее давление — 100 атм. Возможно изготовление пакера, предназначенного для гидроразрыва пласта (увеличение максимального давления до 300-400 атм).
Пакер относится к виду ПД – воспринимает усилие от перепада давления направленного и вверх и вниз. Доставка и использование пакера на месторождении не требует специальной техники в силу его небольших размеров (масса от 30 до 260 кг, длина от 650 до 1200 мм). Пакер не сложен в производстве, не требует специального оборудования и больших расходов материалов, он изготавливается на стандартных станках. Пакер не требует серьезных капитальных затрат для запуска в производства на работающем предприятии схожей направленности. Вследствие небольших размеров и простоты конструкции себестоимость пакера из Кольцово значительно ниже, чем у зарубежных аналогов.

Предлагаемая технология производства, позволяет создавать пакеры, применимые на любом этапе разработки месторождения:
1. В период бурения скважин: в качестве перекрывающего клапана в открытом стволе скважин при бурении долот диаметром до 295 мм.
2. В период эксплуатации скважины:
— для всех видов ремонтных работ в колонне (ремонтно-изоляционные работы и другие технологиче-ские операции в эксплуатационных и нагнетательных скважинах, для проведения опрессовки обсад-ной колонны и определения мест негерметичности и т.д.);
— для гидроразрыва пласта;
— для кислотной обработки пластов под давлением;
— для адресной доставки составов к месту закачки;
— для опрессовки нефтяной компрессорной трубы;
— для закачки воды в нагнетательных скважинах, для водоизоляции в горизонтальных участках скважин;
— для выполнения всех операций, в которых необходимо перекрытие и герметизация отдельных зон действующих скважин;
— для установки цементных мостов в требуемом интервале.
3. В период завершения добычи: использование пакера для заканчивания скважин.

На российском рынке пакер не имеет аналогов, являясь полностью импортозамещающим.
Технология позволяет изготовить устройство, обладающее следующими преимуществами:
1) Фиксация без использования специальных крепежей (якорей): пакер фиксируется в скважине не повреждая колонну, что дает возможность применять пакер в многократно и легко устанавливать изделие в рабочее состояния из транспортного и обратно.
2) Простота в использовании и небольшие размеры: масса от 30 до 260 кг, длина от 650 до 1200 мм позволяют обходиться без грузоподъёмных механизмов при установке и демонтаже, что значительно экономит время ремонта. Все операции по использованию традиционных пакеров в ремонте скважин связаны с их подготовкой к работе и посадкой в скважине, что занимает время 5-10 часов, затем с его продолжительным извлечением из рабочей зоны.
3) Возможно поинтервальное обследование скважин: за один спуск инструмента без подъёма на устье.
4) Полифункциональность: пакер можно использовать на любом этапе разработки месторождения, решения различных задач, в том числе и для гидроразрыва пласта.
5) Низкая себестоимость.
6) Герметизация при высоких пределах давления (до 100 атм) и температурных перепадах в скважине до 80 градусов.
7) Применяется для труб любого диаметра: от 146 до 295 мм. Диаметр проходного отверстия позволяет применять любое оборудование на этапе бурения и эксплуатации скважины.
8) Установка в любых типах скважин (наклонных, горизонтальных, глубоких) без механического на них воздействия.

Благодаря отмеченным конструктивным особенностям пакера его применение позволяет сократить сроки ремонта скважины в 2-3 раза.

rttn-sib.ru

Пакер патенты

  1. Главная
  2. Реестр патентов

Последние новости

(21), (22) Заявка: 2006122635/03, 18.11.2004

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
18.11.2004

(30) Конвенционный приоритет:
25.11.2003 US 60/525,019

(43) Дата публикации заявки: 10.01.2008

(46) Опубликовано: 20.07.2009

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: US 5195583 A, 23.03.1993. US 2945541 A, 19.07.1960. SU 739215 A, 05.06.1980. RU 2196221 C2, 10.01.2003. US 4862967 A, 05.09.1989.

(85) Дата перевода заявки PCT на национальную фазу:
26.06.2006

(86) Заявка PCT:
US 2004/038716 20041118

(87) Публикация PCT:
WO 2005/052308 20050609

Адрес для переписки:
101000, Москва, М.Златоустинский пер., 10, кв.15, ЕВРОМАРКПАТ, пат.пов. И.А.Веселицкой, рег. 11

(72) Автор(ы):
ВУД Эдуард Т. (US),
БАДКЕ Грегори С. (US)

(73) Патентообладатель(и):
БЕЙКЕР ХЬЮЗ ИНКОРПОРЕЙТЕД (US)

(54) НАДУВНОЙ ПАКЕР С НАБУХАЮЩИМ СЛОЕМ

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к надувным пакерам. Содержит ствол, уплотнительный элемент и набухающий материал. Уплотнительный элемент установлен поверх ствола пакера с образованием с ним кольцевого промежутка. Материал размещен в кольцевом промежутке с возможностью захвата, по меньшей мере, части среды, подаваемой между набухающим материалом и уплотнительным элементом в кольцевой промежуток. Позволяет сохранить герметичность после расширения, несмотря на повреждение или изменение условий в скважине. 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение относится к надувным пакерам или пакер-пробкам, и более конкретно к тем, что сохраняют герметичность после расширения, несмотря на повреждение элемента или изменение условий в скважине.

Надувные пакеры обычно содержат эластичный элемент, закрепленный на стволе пакера с помощью неподвижной и подвижной муфт у своих противоположных краев. Обычно используют систему клапанов для ввода жидкости под давлением в кольцевой промежуток между стволом пакера и элементом, запускающим процесс раздува. Процесс раздува позволяет указанному элементу расширяться в радиальном направлении и приходить в плотный контакт с окружающей трубой или стенкой скважины, что становится возможным благодаря движению подвижной муфты вверх в направлении неподвижной муфты, которая обычно размещается вблизи верхнего по направлению скважины края. Система клапанов содержит обратный клапан для сохранения достигнутого давления в кольцевом промежутке между стволом пакера и элементом. В других типах надувных пакеров, известных как затрубные пакеры, используются неподвижные муфты и армирование только у краев элемента.

В известных ранее конструкциях расширяющей (раздувающей) средой служил буровой раствор или другие виды жидкости. Расширение элемента такими жидкостями обладает определенными недостатками. Одна проблема связана с температурными эффектами, которые могут привести к снижению давления над раздутым элементом и потере герметичности. Другой недостаток заключается в повреждении элемента, как в процессе установки, так и со временем в процессе функционирования в скважине, могущем привести к разрыву или образованию трещин в элементе с потерей герметичности по мере вытекания жидкости. Хотя система клапанов обеспечивала отсутствие избыточного давления, риск нарушения целостности элемента оставался реальным, что и случалось, приводя к неблагоприятному исходу.

В попытках улучшить параметры надувных пакеров в качестве расширяющей среды применяли цементный раствор. Идея заключалась в том, чтобы раствор в консистенции, пригодной для перекачивания, подавался бы под давлением в кольцевой промежуток между стволом пакера и элементом. Раствор затем затвердевал бы, и была надежда, что после затвердевания раствор, теперь уже в твердом состоянии, будет способствовать сохранению герметичности пакера даже в случае разрушения элемента. Однако введение цементного раствора породило несколько новых проблем. Во-первых, возникали дополнительные риски при подаче раствора через различные клапаны входного узла, связанные с их загрязнением. Во-вторых, использование цементного раствора требует наличия специализированного оборудования на поверхности. В некоторых случаях, в особенности относящихся к добыче на акваториях, возникают снабженческие проблемы с доставкой такого оборудования на платформы, и эти проблемы приводят к увеличению стоимости конечного продукта. Кроме того, при использовании цементного раствора существенным являлось образование сгустков и сложность перекачки раствора под элемент. Было также важно быстро удалять избыток цемента, чтобы избежать необходимости разбуривания его в случае помех последующим операциям. Если не принимать во внимание все эти соображения, то все же была еще одна отрицательная сторона в использовании цементного раствора. Цементный раствор, как это ни странно, при затвердевании уменьшается в объеме. Это приводит к тому, что пакер после установки, скорее всего, утратит уплотняющий контакт.

В предшествующем уровне техники жидкостные надувные пакеры описаны, в частности, в патентах US 4897139, US 4967846 и US 5271469. Надувные пакеры, раздуваемые цементом, описаны в патенте US 5738171.

Настоящее изобретение направлено на устранение недостатков предшествующих устройств расширения элемента и на обеспечение сохранения герметичности после расширения. Расширение элемента, как и ранее, осуществляется с помощью жидкости. Однако слой, помещенный в кольцевой промежуток между элементом и стволом пакера, при контакте с расширяющей жидкостью поглощает расширяющую жидкость и расширяется, так что увеличенный объем жидкости и расширяющегося слоя в предпочтительном варианте равен объему двух слоев до поглощения. Достигнутое преимущество состоит в сохранении герметичности, несмотря на повреждение элемента, поскольку расширяющийся слой с удерживаемой в нем жидкостью обеспечивает наличие постоянного усилия, обеспечивающего герметичность. Более того, отсутствует уменьшение объема после расширения, как это имело место в известных устройствах, в которых использован цементный раствор, что могло бы снизить уплотнительное (герметизирующее) усилие раздутого элемента. Эти и другие преимущества настоящего изобретения станут для специалиста в данной области более очевидными из описания предпочтительного варианта выполнения изобретения, чертежей и формулы изобретения, приведенных далее.

С соответствии с вышеизложенным, в настоящем изобретении предлагается надувной (расширяемый) пакер, отличающийся наличием слоя набухающего материала, размещенного в кольцевом промежутке между стволом пакера и уплотнительным (надувным) элементом, установленным поверх ствола пакера. Набухающий материал может быть выполнен воедино с уплотнительным элементом или скреплен с ним, или же он может граничить с ним, другими словами, быть закрепленным на стволе пакера. При раздувании средой, в частности жидкостью, подаваемой между набухающим материалом и уплотнительным элементом в кольцевой промежуток, указанный элемент расширяется и приходит в плотный контакт с окружающей трубой или стволом скважины. Жидкость захватывается посредством ее поглощения или иным способом вступает во взаимодействие с набухающим материалом, так что в предпочтительном варианте выполнения изобретения общий объем, занятый набухающим материалом и жидкостью, удержанной набухающим материалом после смешивания, сохраняется таким, что сохраняет герметичность уплотнительного элемента, даже если возникают проблемы с самим уплотнительным элементом.

Ниже изобретение поясняется на примере его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 представлен разрез надувного пакера в транспортном положении, имеющего набухающий слой, связанный с элементом;

на фиг.2 представлен в транспортном положении вариант, альтернативный выполнению с фиг.1, с набухающим слоем, отдельным от элемента;

на фиг.3 представлен вид с фиг.2 в рабочем положении; и

на фиг.4 представлен вид с фиг.3, показывающий активизацию жидкости, поглощенной в набухающем материале.

На фиг.1 схематически представлен надувной пакер в разрезе. В него входит известный узел 12 входных клапанов на неподвижной муфте 14, связанной со стволом 16 пакера. С внутренней поверхностью 20 надувного (уплотнительного) элемента 18 соединен набухающий слой 22 набухающего материала. У нижнего края элемента 18 схематически показана нижняя муфта 24. Расширяющая жидкость, схематически показанная стрелкой 26, прокачивается через вход 28. Как показано на фиг.1, набухающий слой имеет начальный объем V1. Через вход 28 прокачивается заданный объем V2, также схематически показанный на фиг.1. Этот объем жидкости поглощается в объеме V1 набухающего слоя. В предпочтительном варианте выполнения изобретения набухающий слой набухает по мере поглощения им по меньшей мере части объема V2 жидкости. В предпочтительном варианте конечный объем V3, показанный на фиг.4, равен, а предпочтительно больше суммы V1 и V2 до смешивания расширяющей жидкости, показанной стрелкой 26, с набухающим слоем 22. В варианте выполнения, показанном на фиг.1, расширяющая жидкость 26, после того как она поступила через узел клапана, сначала контактирует с внутренним краем 30, обращенным к стволу 16 пакера.

На фиг.2 набухающий слой 22′ представляет собой слой, отдельный от элемента 18′. Набухающий слой 22′ может быть скреплен со стволом 16′ пакера или свободно размещаться поверх него. Набухающий слой в обоих вариантах выполнения изобретения может представлять собой бесшовную трубу, или он может иметь различно направленный шов. В альтернативном варианте набухающий слой может иметь вид спирали с перекрывающимися краями. Он может быть также выполнен в виде отдельных кусков, соединенных или соприкасающихся друг с другом. На фиг.1 набухающий слой 22 может быть выполнен воедино с элементом 18 или быть отдельным слоем, склеенным или другим способом соединенным с ним.

На фиг.3 показана жидкость 26′, поступающая между элементом 18′ и набухающим слоем 22′. Здесь опять окончательный объем V3′ должен быть по меньшей мере равен начальному объему V1′ жидкости и объему V2′ набухающего слоя 22″ перед набуханием.

В предпочтительных вариантах выполнения набухающий слой 22 или 22′ может быть выполнен из тройного этиленпропиленового каучука (с диеновым сомономером) или из других материалов, таких как природный каучук или бромбутилкаучук. Эти материалы при воздействии углеводородов, служащих в качестве расширяющей жидкости, будут набухать, удерживая жидкость и выполняя требования по величине объема, приведенные выше. В результате надувной элемент будет поддерживать герметичность после расширения. Процесс набухания, проходящий в течение длительного времени, в действительности увеличивает обеспечивающее герметичность усилие за счет увеличения превышения V3 над суммой V1 и V2. Кроме того, если в элементах 18 или 18′ образуется течь или разрыв, усилие, обеспечивающее герметичность, сохранится, так как расширяющая жидкость будет связана в набухшем слое 22 или 22′, и в предпочтительном варианте набухший слой будет достаточно устойчив, чтобы удерживать поврежденный элемент в плотном контакте со стволом скважины.

Другие варианты выполнения набухающего слоя 22 или 22′ включают использование в качестве расширяющей жидкости глины, такой как бентонитовая глина, которая сильно расширяется в присутствии воды и затем затвердевает. Как следствие того, что такой материал соответствует требованиям по объемным критериям, он может быть использован в надувных пакерах. Затвердевшая глина может также служить для удержания расширяющей жидкости и может быть достаточно твердой, чтобы способствовать сохранению герметичности при наличии повреждения элемента 18 или 18′. В альтернативном варианте набухающий слой 22 или 22′ может содержать ткань, поглощающую жидкость и значительно расширяющуюся. Возможно сочетание ткани и глины, такой как бентонитовая глина, в качестве дополнения к использованию синтетического каучука или другого материала, набухающего в присутствии нефти.

В качестве расширяющей среды могут быть использованы буровые растворы на основе смеси нефти и воды. Типично буровой раствор может быть составлен из 60% нефти и 40% воды с добавлением твердого наполнителя для увеличения плотности. Если расширяющая жидкость представляет собой смесь нефти и воды, тогда глина, такая как бентонитовая глина, или ткань могут набухать при взаимодействии с водой, а синтетический каучук или резина могут набухать при взаимодействии с нефтью.

Для специалиста в данной области понятно, что надежность надувных пакеров возрастает при использовании набухающего материала, связывающего расширяющую жидкость, и они не подвержены потере полезного объема. Наоборот, набухание улучшает уплотняющий контакт и способствует сохранению такого контакта даже при изменениях температурных условий в скважине или при повреждении элемента. Могут быть использованы различные конфигурации уплотнительного элемента и набухающего слоя. Хотя как предпочтительный материал может использоваться синтетический каучук, могут быть использованы и другие набухающие материалы, подвергаемые воздействию других жидкостей.

В альтернативных вариантах могут также использоваться материалы, набухающие под воздействием тепла, тока, полей различного типа или в результате различного типа реакций. Материал или сочетание материалов может быть использовано в тех случаях, когда выполняются требования по объему и сформировавшийся слой достаточно крепок, чтобы поддерживать уплотнительное усилие, несмотря на повреждение уплотнительного элемента. Идеально, чтобы расширяющая среда, будь это жидкость или газ, удерживалась бы набухающим слоем, несмотря на повреждение элемента.

Приведенное выше описание иллюстрирует предпочтительный вариант выполнения изобретения, и специалистом в данной области могут быть внесены многочисленные изменения без выхода за рамки изобретения, которые должны точно и эквивалентно определяться приведенной ниже формулой изобретения.

1. Пакер, содержащий ствол пакера, уплотнительный элемент, установленный поверх ствола пакера с образованием с ним кольцевого промежутка, материал, размещенный в кольцевом промежутке с возможностью захвата, по меньшей мере, части среды, подаваемой между набухающим материалом и уплотнительным элементом в кольцевой промежуток.

2. Пакер по п.1, в котором указанный материал имеет начальный объем V1, а подаваемая в кольцевой промежуток среда имеет начальный объем V2, причем вследствие подачи объема V2 в кольцевой промежуток общий объем поданной жидкости и указанного материала равен, по меньшей мере, примерно сумме объемов
V1 и V2.

3. Пакер по п.1, в котором указанный материал удерживает, по меньшей мере, часть среды в случае неисправности уплотнительного элемента.

4. Пакер по п.1, в котором указанный материал набухает при контакте со средой.

5. Пакер по п.1, в котором указанный материал набухает в присутствии, по меньшей мере, воды или углеводородов.

6. Пакер по п.3, в котором указанный материал после набухания сохраняет герметичность уплотнительного элемента, несмотря на его неисправность.

7. Пакер по п.5, в котором указанный материал набухает в присутствии как воды, так и углеводородов.

8. Пакер по п.1, в котором указанный материал скреплен с уплотнительным элементом.

9. Пакер по п.1, в котором указанный материал скреплен со стволом пакера.

10. Пакер по п.1, в котором указанный материал свободен от скрепления со стволом пакера или уплотнительным элементом.

11. Пакер по п.1, в котором указанный набухающий материал представляет собой форму трубы.

12. Пакер по п.11, в котором труба представляет собой бесшовную трубу.

13. Пакер по п.1, в котором указанный материал содержит набухающую глину.

14. Пакер по п.1, в котором указанный материал содержит, по меньшей мере, один компонент из группы, включающей тройной этиленпропиленовый каучук, природный каучук и бромбутилкаучук.

15. Пакер по п.3, в котором указанный материал имеет начальный объем V1, а подаваемая в кольцевой промежуток среда имеет начальный объем V2, причем вследствие подачи объема V2 в кольцевой промежуток общий объем поданной жидкости и указанного материала равен, по меньшей мере, примерно сумме объемов
V1 и V2.

16. Пакер по п.15, в котором указанный материал набухает при контакте со средой.

17. Пакер по п.16, в котором указанный материал набухает в присутствии, по меньшей мере, воды или углеводородов.

18. Пакер по п.17, в котором указанный материал сохраняет герметичность уплотнительного элемента, несмотря на его неисправность.

19. Пакер по п.18, в котором указанный набухающий материал представляет собой форму трубы.

20. Пакер по п.19, в котором указанный материал содержит, по меньшей мере, один компонент из группы, включающей набухающую глину, тройной этиленпропиленовый каучук, природный каучук и бромбутилкаучук.

bd.patent.su

Пакер включает корпус с уплотнительными элементами, полым стволом, шлипсами. Выше и ниже уплотнительных элементов корпус имеет радиальные отверстия. Полый ствол образует с корпусом кольцевое пространство. Оно соединено с наружным пространством. В нижней части кольцевого пространства помещена втулка. Она перекрывает нижние радиальные отверстия и имеет возможность осевого перемещения и открытия нижних радиальных отверстий. 3 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для герметичного разобщения затрубного пространства скважины.

Известен пакер, содержащий полый ствол, связанный с колонной труб, уплотнительные элементы, шлипсы [1].

Недостатком известного пакера является то, что он не обеспечивает подачу ингибитора гидратообразования и технологических растворов на забой скважины, возможна подача растворов только в ствол скважины с применением дополнительных устройств: ингибиторного или циркуляционного клапанов.

Известен пакер, содержащий полый ствол, корпус, уплотнительные элементы, шлипсы [2].

Недостатком данного пакера является также невозможность подачи ингибитора гидратообразования и технологических растворов в ствол скважины без дополнительных устройств: ингибиторного или циркуляционного клапанов.

Наиболее близким аналогом изобретения является пакер, включающий корпус с уплотнительными элементами и радиальными отверстиями выше и ниже уплотнительных элементов, полый ствол, образующий с корпусом кольцевое пространство, соединенное с наружным пространством, и шлипсы [3].

Недостатком этого пакера является то, что его радиальные отверстия ниже уплотнительных элементов ничем не перекрыты. Следовательно, при эксплуатации такого пакера его кольцевое пространство будет постоянно заполнено добываемым флюидом, например природным газом, наступаемым снизу от забоя.

При эксплуатации, особенно длительной, этот газ или другой флюид имеет возможность через негерметичность соединений в пакере попасть в затрубное пространство скважины выше уплотнительных элементов пакера, что приведет к появлению затрубных проявлений в скважине, а следовательно, к невыполнению пакером его функционального предназначения.

Техническим результатом изобретения является разработка надежного пакера, обеспечивающего высокую герметизирующую способность при эксплуатации скважин с возможностью кратковременного сообщения надпакерного и подпакерного наружного затрубного пространства при техническом обслуживании и ремонте скважин.

Необходимый технический результат достигается тем, что пакер, включающий корпус с уплотнительными элементами и радиальными отверстиями выше и ниже уплотнительных элементов, полый ствол, образующий с корпусом кольцевое пространство, соединенное с наружным пространством, и шлипсы, снабжен подпружиненной втулкой, помещенной в нижней части кольцевого пространства, перекрывающей нижние радиальные отверстия и имеющей возможность осевого перемещения и открытия нижних радиальных отверстий.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод о соответствии данного изобретения критерию «новизна».

Технический результат, полученный при использовании изобретения, позволяет реализовать давно существующую производственную потребность. На основании изложенного можно сделать вывод о соответствии изобретения критериям «изобретательский уровень».

На фиг. 1 показан заявляемый пакер в транспортном положении; на фиг. 2 — то же, в процессе добычи газа из пласта; на фиг. 3 — то же, в процессе закачки ингибитора гидратообразования или технологических растворов на забой скважины.

Пакер включает полый ствол 1, уплотнительные элементы 2, цилиндр 3 с поршнем 4, верхний 5 и нижний 6 конусы, шлипсы 7, корпус 8 (верхний, средний и нижний). Цилиндр 3 с поршнем 4 образуют камеру «А», которая через отверстия «Б» соединена с внутритрубным пространством «В». Полый ствол 1 с корпусом 8 образуют кольцевое пространство «Г». В корпусе 8 выше и ниже уплотнительных элементов расположены радиальные отверстия «Д» и «Е», через которые кольцевое пространство «Г» соединено с наружным пространством. В нижней части кольцевого пространства «Г» размещена подпружиненная втулка 9 (10), перекрывающая нижние радиальные отверстия «Е», имеющая возможность осевого перемещения и открытия нижних радиальных отверстий.

Устройство работает следующим образом.

Пакер спускают в скважину на колонне труб. После его спуска до требуемой глубины и установки на устье фонтанной арматуры во внутритрубное пространство «В» сбрасывают шар, который садится на седло, расположенное ниже пакера (не показано).

При создании давления в колонне труб жидкость через отверстие «Б» поступает в камеру «А» цилиндра 3 и начинает перемещать поршень 4 вверх . При этом срезается винт 12, связывающий поршень 4 с верхним конусом 5. Освобожденный верхний конус 5 под действием жидкости перемещается вниз и толкает нижний конус 6 на шлипсы 7, подклинивая их в эксплуатационной колонне. После чего поршень 4 начинает сжимать уплотнительные элементы 2, что приводит к герметизации затрубного пространства. В конце хода поршень 4 стопорится стопорным кольцом 13, которое удерживает уплотнительные элементы 2 от распускания. Одновременно происходит окончательное подклинивание шлипсов 7 верхним конусом 5. В конце хода верхний конус 5 стопорится стопорным кольцом 14, которое удерживает его от возвратного движения. Пакер зафиксирован в обсадной колонне.

При эксплуатации скважины добываемый из пласта газ поступает по внутритрубному пространству «В» не дневную поверхность. Наружное (затрубное) пространство герметично разобщено уплотнительными элементами 2 на надпакерное и подпакерное. При этом кольцевое пространство «Г» герметично перекрыто подпружиненной втулкой 9, сообщение надпакерного пространства с подпакерным возможно только при создании перепада давления, обеспечивающего большее усилие отжима, нежели усилие пружины 10, препятствующее отжиму втулки 9.

Подачу ингибитора гидратообразования или других технологических растворов осуществляют закачкой их в надпакерное затрубное пространство скважины. Под действием избыточного перепада давления втулка 9 отжимается и открывает нижние радиальные отверстия «Е». Надпакерное и подпакерное пространства временно получают возможность сообщаться (на период закачки). По окончании закачки раствора за счет снижения перепада давления втулка 9 под действием пружины 10 вновь вернется в исходное положение и перекроет кольцевое пространство «Г».

Извлечение пакера осуществляют с помощью инструмента, спускаемого во внутритрубное пространство «А».

Пакер, включающий корпус с уплотнительными элементами и радиальными отверстиями выше и ниже уплотнительных элементов, полый ствол, образующий с корпусом кольцевое пространство, соединенное с наружным пространством, и шлипсы, отличающийся тем, что он снабжен подпружиненной втулкой, помещенной в нижней части кольцевого пространства, перекрывающей нижние радиальные отверстия и имеющей возможность осевого перемещения и открытия нижних радиальных отверстий.

www.findpatent.ru

Гидравлический пакер

Владельцы патента RU 2443850:

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в процессе их крепления, а именно в гидравлических пакерах, устанавливаемых на обсадной колонне для разобщения пластов в скважинах. Обеспечивает повышение надежности работы устройства, его герметизирующей способности. Гидравлический пакер снабжен корпусом пакерного узла и внутренней втулкой, соединенной с корпусом пакера, а клапанный узел размещен в корпусе клапанного узла и в кольцевом пространстве между наружной втулкой, соединенной с корпусом клапанного узла и внутренней втулкой. Клапанный узел состоит из четырех выполненных за одно целое поршней-клапанов, расположенных по окружности через 90°, упирающихся в подпружиненный переключатель, выполненный в виде втулки с четырьмя симметрично расположенными по ее образующей, через 90°, фигурными пазами, в которых размещены четыре штифта, жестко закрепленные на внутренней втулке с возможностью перемещения переключателя с поворотом относительно штифтов при возвратно-поступательных перемещениях поршней-клапанов. Края уплотнительного элемента закреплены стаканами и подстаканниками. К стаканам прикреплены втулки, имеющие конические участки, расположенные в сторону открытого участка уплотнительного элемента, с возможностью пластической деформации конических участков втулок при рабочем положении уплотнительного элемента, а на корпусе, по окружности через 90°, установлены четыре полых срезных элемента, на которые надеты резиновые манжеты. 4 ил.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в процессе их крепления, а именно в гидравлических пакерах, устанавливаемых на обсадной колонне для разобщения пластов в скважинах.

Известен гидромеханический пакер, включающий связанный с колонной труб полый корпус с боковыми каналами, установленные на нем эластичную манжету с упором в нижней части и подвижный в осевом направлении радиально-распорный элемент, выполненный с кольцевой расточкой, образующей с корпусом камеру с неподвижной перегородкой и односторонне подвижным в осевом направлении относительно радиально-распорного элемента поршнем (А.с. СССР №1318005, кл. E21B 33/12, 1985 г.).

Пакер отличается низкой герметизирующей способностью при разобщении пластов в скважине и является ненадежным в работе.

Известен также гидромеханический пакер, устанавливаемый на обсадной колонне, содержащий корпус с центральным и впускным каналами, уплотнительный элемент, полый срезной элемент, установленный на корпусе и выступающий в центральный канал корпуса, клапанный узел, расположенный между корпусом и наружной втулкой, сообщающийся в рабочем положении с центральным каналом корпуса через его впускной канал, включающий поршень с пружиной и клапан с уплотнительным кольцами (А.с. СССР №1627665, кл. E21B 33/12, 1989 г.).

Недостатком известного пакера является невысокая надежность его работы и низкая герметизирующая способность при разобщении пластов в скважине.

Задача изобретения — повышение надежности работы устройства и герметизирующей способности пакера при установке его на обсадной колонне.

Поставленная задача достигается тем, что в гидравлическом пакере, содержащем корпус с центральным и впускным каналами, уплотнительный элемент, полый срезной элемент, установленный на корпусе и выступающий в центральный канал корпуса, клапанный узел, расположенный между корпусом и наружной втулкой, сообщающийся в рабочем положении с центральным каналом корпуса через его впускной канал, включающий поршень с пружиной и клапан с уплотнительными кольцами, новым является то, что он снабжен корпусом клапанного узла и внутренней втулкой, соединенной с корпусом пакера, клапанный узел размещен в корпусе клапанного узла и в кольцевом пространстве между наружной втулкой, соединенной с корпусом клапанного узла и внутренней втулкой, состоит из четырех выполненных за одно целое поршней-клапанов, расположенных по окружности через 90°, упирающихся в подпружиненный переключатель, выполненный в виде втулки с четырьмя симметрично расположенными по ее образующей, через 90°, фигурными пазами, в которых размещены четыре штифта, жестко закрепленные на внутренней втулке с возможностью перемещения переключателя с поворотом относительно штифтов при возвратно-поступательных перемещениях поршней-клапанов, а края уплотнительного элемента закреплены стаканами и подстаканниками, между которыми располагаются участки уплотнительного элемента, при этом в корпусе клапана, клапанном узле, между наружной и внутренней втулками, корпусом пакера и внутренней втулкой, стаканом и подстаканником, подстаканником и корпусом пакера, имеются каналы, обеспечивающие в рабочем положении сообщение с центральным каналом корпуса и полостью под уплотнительным элементом, кроме того, к стаканам прикреплены втулки, имеющие конические участки, расположенные в сторону открытого участка уплотнительного элемента, с возможностью пластической деформации конических участков втулок при рабочем положении уплотнительного элемента, а на корпусе клапанного узла, по окружности через 90°, установлены четыре полых срезных элемента, на которые надеты резиновые манжеты.

На фиг.1 показан пакер в исходном положении; на фиг.2 — в процессе приведения его в действие; на фиг.3 — сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 — вид по стрелке В на фиг.1.

Гидравлический пакер (фиг.1), устанавливаемый на обсадной колонне (не показана), включает корпус 1 с центральным 2 и впускным 3 каналами, уплотнительный элемент 4, четыре полых срезных элемента 5, установленные на корпусе клапанного узла 8 по окружности через 90° и выступающие в центральный канал 2, клапанный узел 6, расположенный между корпусом 1 и наружной втулкой 7, сообщающийся в рабочем положении (фиг.2) с центральным каналом 2 через впускной канал 3. Клапанный узел 6 состоит из корпуса клапанного узла 8, четырех выполненных за одно целое поршней-клапанов 9 с уплотнительными кольцами 10, пружин 11 и подпружиненного переключателя 12, в который упираются поршни-клапаны 9 (фиг.1). Четыре поршня-клапана 9 расположены по окружности через 90° (фиг.3). Переключатель 12 выполнен в виде втулки с четырьмя симметрично расположенными по ее образующей, через 90°, фигурными пазами, в которых размещены четыре штифта 13 (фиг.4), жестко закрепленные на внутренней втулке 14 (фиг.1). Края уплотнительного элемента 4 закреплены с помощью стаканов 15 и подстаканников 16, между которыми располагаются участки уплотнительного элемента 4. В корпусе клапанного узла 8, клапанном узле 6, между наружной втулкой 7 и внутренней втулкой 14, корпусом пакера 1 и внутренней втулкой 14, стаканом 15 и подстаканником 16, подстаканником 16 и корпусом пакера 1, имеются каналы, обеспечивающие в рабочем положении пакера сообщение с центральным каналом 2 корпуса 1 и полостью 17 под уплотнительным элементом 4 (фиг.2). К стаканам 15 прикреплены втулки 18, имеющие конические участки, расположенные в сторону открытого участка уплотнительного элемента 4. На все полые срезные элементы 5 надеты резиновые манжеты 19. Для соединения с обсадными трубами пакер имеет верхний 20 и нижний 21 переводники (фиг.1).

Гидравлический пакер работает следующим образом (фиг.2).

При прохождении по обсадной колонне (не показана) и центральному каналу 2 корпуса 1 цементировочной пробки (не показана) последняя разрушает срезные элементы 5, таким образом устраняется перекрытие дном срезных элементов 5 впускных каналов 3 для передачи давления из полости обсадной колонны. Резиновые манжеты 19, надетые на полые срезные элементы 5, облегчают процесс их слома, в момент прохождения цементировочной пробки и исключают возможность попадания частей разрушенных срезных элементов 5 на «стоп»-кольцо (не показано) цементировочной пробки. В случае попадания частей разрушенных срезных элементов на «стоп»-кольцо цементировочная пробка может перепускать буровой раствор или может быть заклинена. После прохода цементировочной пробки и посадки ее на «стоп»-кольцо раствор поступает по впускным каналам 3 в клапанный узел 6, а затем воздействует на поршни-клапаны 9, перемещая переключатель 12 на величину малого хода, вследствие чего неподвижные штифты 13 переходят из положения 1 в положение 2 (фиг.1, 4). Одновременно с осевым перемещением переключатель 12 совершает поворот под действием наклонной грани фигурного паза (фиг.4). Во время этого подготовительного цикла уплотнительные кольца 10 остаются на своих посадочных местах, обеспечивая герметичность клапанного узла 6. Затем сбрасывают давление в цементировочной головке и пружины 11 перемещают переключатель 12 в обратном направлении, а неподвижные штифты 13 занимают положение 3 (фиг.4). При дальнейшем повышении давления в цементировочной головке раствор опять поступает в клапанный узел 6, воздействует на поршни-клапаны 9, перемещая их на такую величину, при которой уплотнительные кольца 10 выходят из своих посадочных мест, переключатель 12 перемещается с помощью четырех поршней-клапанов 9 и штифты 13 занимают положение 4 (фиг.4). В этот момент раствор из центрального канала 2 поступает по соединенным между собой каналам в корпусе клапана 8, клапанном узле 6, между наружной 7 и внутренней 14 втулками, корпусом пакера 1 и внутренней втулкой 14, стаканом 15 и подстаканником 16, подстаканником 16 и корпусом пакера 1, в полость 17 под уплотнительным элементом 4, и тем самым раздувает уплотнительный элемент, разобщая таким образом заколонное пространство скважины (фиг.2). При проведении пакеровки уплотнительный элемент 4, раздуваясь, деформирует конические участки втулок 18. Назначение втулок 18 с коническими участками — повысить давление при пакеровке, которое может выдержать уплотнительный элемент 4, т.е. увеличить его герметизирующую способность и повысить надежность работы пакера. Заполнение уплотнительного элемента 4 в процессе пакеровки происходит примерно 5 минут, после чего сбрасывают давление и пружины 11 перемещают переключатель 12 в конечное положение и штифты 13 занимают положение 5. Направляющие штифты 13 оказываются при этом в самом последнем коротком пазе, который уже не позволяет раствору попасть под уплотнительный элемент при повторных повышениях давления. При повышении давления произойдет только небольшое перемещение переключателя 12 на величину короткого паза и штифты 13 займут положение 6 (фиг.4).

Преимущества предлагаемого гидравлического пакера по сравнению с прототипом заключаются в следующем.

Обеспечивается более надежная работа клапанного узла за счет четырех симметрично расположенных по окружности поршней-клапанов, воздействующих на переключатель с четырьмя симметрично расположенными фигурными пазами. Достигается более высокая надежность работы всего пакера, за счет того, что он снабжен корпусом клапанного узла и внутренней втулкой, соединенной с корпусом пакера, а клапанный узел размещен в корпусе клапанного узла и в кольцевом пространстве между наружной втулкой, соединенной с корпусом клапанного узла и внутренней втулкой. Устранена возможность сбоев или полного отказа в работе пакера, за счет резиновых манжет, надетых на четыре полых срезных элемента.

Существенно повышена надежность работы уплотнительного элемента и его герметизирующая способность за счет крепления уплотнительного элемента с помощью стаканов и подстаканников, а также наличия втулок с коническими участками, пластически деформируемых в процессе пакеровки.

Гидравлический пакер, содержащий корпус с центральным и впускным каналами, уплотнительный элемент, полый срезной элемент, установленный на корпусе и выступающий в центральный канал корпуса, клапанный узел, расположенный между корпусом и наружной втулкой, сообщающийся в рабочем положении с центральным каналом корпуса через его впускной канал, включающий поршень с пружиной и клапан с уплотнительными кольцами, отличающийся тем, что он снабжен корпусом клапанного узла и внутренней втулкой, соединенной с корпусом пакера, клапанный узел размещен в корпусе клапанного узла и в кольцевом пространстве между наружной втулкой, соединенной с корпусом клапанного узла и внутренней втулкой, состоит из четырех выполненных за одно целое поршней-клапанов, расположенных по окружности через 90°, упирающихся в подпружиненный переключатель, выполненный в виде втулки с четырьмя симметрично расположенными по ее образующей, через 90°, фигурными пазами, в которых размещены четыре штифта, жестко закрепленные на внутренней втулке, с возможностью перемещения переключателя с поворотом относительно штифтов при возвратно-поступательных перемещениях поршней-клапанов, а края уплотнительного элемента закреплены стаканами и подстаканниками, между которыми располагаются участки уплотнительного элемента, при этом в корпусе клапана, клапанном узле, между наружной и внутренней втулками, корпусом пакера и внутренней втулкой, стаканом и подстаканником, подстаканником и корпусом пакера, имеются каналы, обеспечивающие в рабочем положении сообщение с центральным каналом корпуса и полостью под уплотнительным элементом, кроме того, к стаканам прикреплены втулки, имеющие конические участки, расположенные в сторону открытого участка уплотнительного элемента, с возможностью пластической деформации конических участков втулок при рабочем положении уплотнительного элемента, а на корпусе клапанного узла, по окружности через 90°, установлены четыре полых срезных элемента, на которые надеты резиновые манжеты.

Смотрите так же:

  • Биохимия правила сдачи Как правильно сдать анализы: рекомендации для пациента Практически все исследования проводятся натощак (не менее 8 часов после последнего приема пищи), поэтому чтобы провести анализы утром можно выпить небольшое количество воды. Чай и кофе - это не вода, пожалуйста, потерпите. […]
  • Назначение наказания при соучастии рецидиве § 6. Назначение наказания при вердикте присяжных заседателей о снисхождении. Назначение наказания за неоконченное преступление, совершенное в соучастии и при рецидиве преступлений Проведение судебной реформы позволило по-новому решать ряд уголовно-правовых вопросов. Так, участие […]
  • Бланк реестр почтовых отправлений ф-103 Бланк реестр почтовых отправлений ф-103 и предназначен для создания информации о партионных регистрируемых почтовых отправлениях, формирования документации на партионную почту, проверки корректности передаваемой Принцип работы программы: Программа работает автономно. В ней есть основной […]
  • Что выгодней пенсия по старости или по инвалидности Человек может потерять способность трудиться по причине болезни, травмы, врожденных особенностей организма или же с наступлением определенного возраста. Дорогие читатели! Наши статьи рассказывают о типовых способах решения юридических вопросов, но каждый случай носит уникальный […]
  • Земельный налог в актах выполненных работ в рб Журнал."Сметное дело" 04.07 Бюджетные организации В номере: Новации в строительной отрасли в 2018 году. Отдельные ситуации и особенности при проектировании строительства объектов. Порядок проведения государственной экспертизы проектной документации. В номере: Подрядные торги, торги […]
  • Пенсия у полиции со скольки лет Пенсия полицейским в 2018 году Сотрудники полиции приравнены к военным и взаимодействие с ними регулируется соответствующими законами. Какая пенсия у полицейских, особенности расчета стажа и нюансы оформления – об этом наша статья. В 2018 году (начиная с января) - планируется […]
  • Пикалёво магазин патент Тип : бытовая классическая Мощность : 1200 Вт Размер блинов (на основной плитке) : 30 см Максимальное количество блинов : 1 Мощность : 1000 Вт Габариты (ВхШхД) : 8x32x32 см Дополнительная информация : регулировка температуры SKU производителя : 5052440 Описание : […]
  • Полномочия местного самоуправления в сфере охраны окружающей среды Лекция 7: «Пределы ведения и полномочия местного самоуправления» 7.6. Полномочия органов местного самоуправления в сфере охраны окружающей среды, экологии, природопользования, землепользования и недропользования В рассматриваемых сферах управления у органов местного самоуправления […]