[1]Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к области строительства, эксплуатации и ремонта нефтяных, газовых и других скважин, а именно, к устройствам для посадки пакера [E21B 23/06].
[2]Из уровня техники известны ПАКЕР - ПРОБКА И МОНТАЖНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПОСАДКИ ЕГО В СКВАЖИНЕ (ВАРИАНТЫ) [RU2537713C2, опубл. 10.01.2015], при этом известные из упомянутого источника монтажные инструменты содержат цилиндрический корпус с герметичной крышкой. В пяти вариантах корпус разделен перегородкой, в которой размещен шток рабочего поршня. На штоке, расположенном выше перегородки, закреплен узел фиксации. В первом варианте, рабочий поршень и установленный над ним на стержне поршень демпфера разделяют надпоршневую полость на воздушную камеру и камеру с жидкостью, соединенные каналами с пластинчатыми клапанами. В стенке корпуса выше перегородки выполнены отверстия. Рабочий поршень зафиксирован в корпусе срезными штифтами, а крышка корпуса присоединена к канату. В других вариантах внутри корпуса концентрично размещен цилиндр с внутренним кольцевым выступом на торце. Цилиндр сопряжен с крышкой, они образуют круговую полость, сообщающуюся с колонной труб или скважинным пространством через каналы. В каналах имеется золотниковый клапан или мембрана с пиропатроном, либо газогенератором, снабженным запалом. В цилиндре размещены рабочий и демпферный поршни. К крышке присоединен каротажный кабель. В шестом варианте, в головке корпуса размещен электропривод, соединенный с каротажным кабелем, взаимодействующий ходовым винтом с узлом фиксации.
[3]Недостатком аналога является ограниченная функциональность, обусловленная невозможностью проведения промывок скважины и цементации подпакерного пространства при эксплуатации известного технического решения.
[4]Наиболее близким по технической сущности является ПАКЕР РАЗБУРИВАЕМЫЙ С ПОСАДОЧНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ [RU154511U1, опубл. 27.08.2015], включающий ствол с полым штоком с нижним удлинителем в осевом канале, башмаком и клапаном, перекрывающим радиальные каналы ствола при перемещении вверх, нижние и верхние разрывные плашки с разжимными конусами, между которыми установлен уплотнительный элемент, верхнюю и нижнюю опору разрывных плашек, верхняя из которых выполнена подвижной, а верхний подвижный конус оснащен пакетом стопорных разрезных колец, фиксирующих верхний конус при перемещении его вниз относительно наружных насечек ствола, цангу, включающую лепестки с головками, при этом ствол снабжен внутренней расточкой на нижнем конце под головки цанги, седло обратного клапана, зафиксированного внутри штока срезным элементом выше радиальных каналов штока. Подвижная опора выполнена с возможностью взаимодействия с толкателем посадочного инструмента, a шток с возможностью соединения с тяговым механизмом посадочного инструмента. Шток снабжен сверху упором, опирающимся на торец ствола, а ниже внутренней расточки оснащен наружной кольцевой проточкой под головки цанги, которая жестко соединена с клапаном, подпираемым снизу упором, жестко соединенным через башмак с нижней опорой и выполненным с возможностью осевого перемещения в нижнем кольцевом сужении штока. На удлинителе штока снаружи с возможностью осевого перемещения до нижнего упора установлена гильза с нижнем внутренней и верхней наружной технологическими проточками соответственно под верхнее и нижнее пружинные кольца. Выше внутренней проточки расположен кольцевой выступ, на наружной поверхности удлинителя выполнена кольцевая проточка под нижнее пружинное кольцо, сжимаемое при осевом перемещении шток вверх с перемещением выше кольцевого выступа и опорой на него при перемещении штока вниз вместе с гильзой.
[5]Основной технической проблемой прототипа является низкая надежность его работы за счет возможного заклинивания при перемещении клапана известного устройства, открываемого и закрываемого при помощи механического воздействия с устья скважины.
[6]Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.
[7]Технический результат полезной модели - повышение надежности работы устройства для посадки пакера при проведении операций промывки, цементации скважины и изоляции надпакерного и подпакерного пространства скважины.
[8]Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для посадки пакера, содержащее полый корпус, состоящий из верхнего участка и нижнего участка, причем верхний участок корпуса выполнен шире нижнего участка корпуса, верхний участок корпуса содержит цилиндрическую часть, выше которой расположена коническая часть верхнего участка корпуса, переводник, смонтированный с внутренней стороны конической части верхнего участка корпуса, полый шток, выполненный с возможностью крепления к нему пакера-пробки посредством срезных винтов и содержащий глухой нижний торец, при этом шток и корпус выполнены с возможностью резьбового соединения, пробку, смонтированную на глухом нижнем торце штока посредством срезных винтов и содержащую размещенное по своему внешнему периметру стопорное кольцо, седло, выполненное с внутренним центральным каналом, соосным центральному каналу корпуса, при этом седло выполнено с возможностью крепления во внутренней полости нижнего участка корпуса посредством срезных винтов и содержит внутреннее расширение для размещения бросового шара активации, цилиндр, выполненный с возможностью резьбового соединения с переводником, и поршень, смонтированный между цилиндрической частью верхнего участка корпуса и цилиндром, отличающееся тем, что по периметру верхнего оконечного участка цилиндрической части верхнего участка корпуса выполнены сквозные отверстия, а шток содержит выполненные по периметру эллиптические отверстия, переводник содержит выполненную на внешней поверхности в своей нижней части выемку, переходящую во внешнее кольцевое углубление, цилиндр содержит верхнюю выемку, корреспондирующую выемке в нижней части переводника таким образом, чтобы посредством указанных выемок обеспечивалось резьбовое соединение переводника и цилиндра с упором цилиндра во внешнее кольцевое углубление переводника, поршень содержит нижние внутренний и внешний выступы, а также верхний внутренний выступ, при этом нижний торец цилиндра выполнен опирающимся на внешний нижний выступ поршня таким образом, чтобы между внутренней поверхностью поршня и частью внешней поверхности цилиндрической части верхнего участка корпуса была образована воздушная камера, ограниченная снизу нижним внутренним выступом, а сверху - верхним внутренним выступом поршня, а между внешней поверхностью цилиндрической части верхнего участка корпуса в своей верхней части и внутренней поверхностью цилиндра была образована гидрокамера, ограниченная снизу верхним торцом поршня, а сверху - нижним торцом переводника, при этом упомянутая гидрокамера выполнена с возможностью сообщения с центральным каналом корпуса посредством сквозных отверстий корпуса.
[9]Краткое описание чертежей.
[10]На фигуре 1 показан общий вид устройства для посадки пакера в продольном разрезе.
[11]На фигуре 2 показан вид сбоку устройства для посадки пакера со смонтированным на данном устройстве пакером-пробкой.
[12]На фигуре 3 показан вид сбоку устройства для посадки пакера со смонтированным на данном устройстве пакером-пробкой в разрезе.
[13]На фигуре 4 показано сечение А - А с фигуры 3.
[14]На фигуре 5 показано сечение Б - Б с фигуры 3.
[15]На фигурах 1-5 обозначено: 1 - корпус, 2 - переводник, 3 - цилиндр, 4 - поршень, 5 - седло, 6 - шток, 7 - пробка, 8 - стопорное кольцо, 9 - срезные винты между штоком и пробкой, 10 - срезные винты между седлом и корпусом, 11 - срезные винты между шоком и пакером-пробкой, 12 - уплотнительное кольцо между седлом и корпусом, 13 - уплотнительное кольцо по внешнему периметру пробки, 14 - уплотнительное кольцо по внешнему периметру пробки, 15 - внутреннее кольцевое уплотнение между поршнем и корпусом, 16 - внешнее кольцевое уплотнение между поршнем и цилиндром.
[16]Осуществление полезной модели.
[17]Устройство для посадки пакера согласно настоящей полезной модели содержит корпус 1, переводник 2, цилиндр 3, поршень 4, седло 5, шток 6, пробку 7, стопорное кольцо 8, срезные винты 9-11, уплотнительные кольца 12-14, внутреннее кольцевое уплотнение 15 и внешнее кольцевое уплотнение 16.
[18]Корпус 1 представляет собой полый элемент, содержащий центральный канал и визуально состоящий из верхнего участка и нижнего участка, причем верхний участок корпуса 1 выполнен по существу шире, чем нижний участок корпуса 1.
[19]Верхний участок корпуса 1 содержит цилиндрическую часть, в нижней части которой выполнен под прямым углом выступ, а в верхней части выполнена под прямым углом выемка, переходящая в коническую часть верхнего участка корпуса 1. По периметру верхнего оконечного участка цилиндрической части корпуса 1 выполнены сквозные отверстия.
[20]Коническая часть верхнего участка корпуса 1 выполнена с возможностью соединения с переводником 2 таким образом, чтобы переводник 2 навинчивался на корпус 1 посредством резьбового соединения.
[21]Переводник 2 также представляет собой полый цилиндрический элемент, во внутренней полости верхнего оконечного участка которого посредством резьбового соединения ввинчивается насосно-компрессорная труба для спуска устройства с пакером в скважину и извлечения из нее устройства для посадки пакера.
[22]Переводник 2 содержит выполненную под прямым углом на внешней поверхности в своей нижней части выемку, переходящую во внешнее кольцевое углубление, а также выполненное под прямым углом на внутренней поверхности в своей нижней части внутреннее кольцевое углубление, при этом длины внешнего и внутреннего кольцевых углублений преимущественно равны.
[23]Цилиндр 3 содержит верхнюю выемку, корреспондирующую выемке в нижней части переводника 2 таким образом, чтобы посредством указанных выемок обеспечивалось резьбовое соединение переводника 2 и цилиндра 3.
[24]При этом для обеспечения герметизации упомянутого соединения переводника 2 и цилиндра 3 между цилиндром 3 и внешним кольцевым углублением переводника 2 размещено уплотнительное кольцо.
[25]На цилиндрическую часть верхнего участка корпуса 1 смонтирован поршень 4, содержащий нижние внутренний и внешний выступы, а также верхний внутренний выступ.
[26]Поршень 4 смонтирован на корпус 1 таким образом, чтобы обеспечивался упор нижнего торца цилиндра 3 на внешний нижний выступ поршня 4 и прилегание внешней поверхности поршня 4 к части внутренней поверхности цилиндра 3 таким образом, чтобы между внутренней поверхностью поршня 4 и частью внешней поверхности цилиндрической части корпуса 1 формировалась воздушная камера, ограниченная снизу нижним внутренним выступом, а сверху верхним внутренним выступом поршня 4.
[27]При этом для обеспечения герметичности прилегания поршня 4 к корпусу 1 в своей верхней части между верхним внутренним выступом поршня 4 и корпуса 1 размещено внутреннее кольцевое уплотнение 15, а между внешней поверхностью поршня 4 в своей верхней части и цилиндром 3 размещено внешнее кольцевое уплотнение 16.
[28]Кроме того, поршень 4 смонтирован относительно корпуса 1, цилиндра 3 и переводника 2 таким образом, чтобы между внешней поверхностью цилиндрической части корпуса 1 с своей верхней части и внутренней поверхностью цилиндра 3 была образована гидрокамера, ограниченная снизу верхним торцом поршня 4, а сверху нижним торцом переводника 2, при этом упомянутая гидрокамера сообщается с центральным каналом корпуса 1 посредством выполненных по периметру верхнего оконечного участка цилиндрической части корпуса 1 сквозных отверстий.
[29]Во внутренней полости нижнего участка корпуса 1 размещено седло 5, содержащее внутренний центральный канал, соосный центральному каналу корпуса 1, причем центральный канал седла 5 содержит расширение в своей верхней части, выполненное с возможностью размещения бросового шара активации (не показан).
[30]Седло 5 выполнено с возможностью фиксации относительно корпуса 1 посредством срезных винтов 10, при этом герметизация крепления седла 5 в корпусе 1 обеспечивается посредством уплотнительного кольца 12.
[31]Нижний участок корпуса 1 содержит кольцевой выступ, на который посредством резьбового соединения ввинчивается шток 6, содержащий кольцевое углубление, корреспондирующее указанному кольцевому выступу нижнего участка корпуса 1.
[32]Шток 6 представляет собой полый цилиндрический элемент с глухим нижним торцом, продольная ось которого по существу совпадает с продольной осью корпуса 1.
[33]Шток 6 выполнен с возможностью крепления к нему пакера-пробки посредством срезных винтов 11.
[34]В своей нижней части шток 6 содержит выполненные по периметру эллиптические отверстия для обеспечения промывки скважины и последующей цементации скважины.
[35]На нижнем оконечном участке штока 6 смонтирована пробка 7 посредством срезных винтов 9, размещенных по периметру пробки 7 и выполненных с возможностью крепления к нижнему оконечному участку штока 6.
[36]Также по внешнему периметру пробки 7 размещено стопорное кольцо 8 для ограничения продольного перемещения пробки 7 и уплотнительные кольца 13 и 14.
[37]Устройство для посадки пакера используют для посадки пакера-пробки цементируемой.
[38]Устройство для посадки пакера используют следующим образом.
[39]Собирают устройство для посадки пакера на заводе-изготовителе, проводят заводские испытания. После проведения заводских испытаний транспортируют устройство на скважину. На месте эксплуатации на устройство для посадки пакера собирают пакер-пробку цементируемую посредством крепления пакера-пробки к штоку 6 срезными винтами 11.
[40]Опускают устройство для посадки пакера в скважину до зоны активации до нужного интервала, причем при спуске устройства осуществляют промывку скважины посредством подачи промывочной жидкости в центральный канал корпуса 1, седла 5 и штока 6 под небольшим давлением, после чего сбрасывают шар активации и увеличивают давление. При увеличении давления за счет гидрокамеры между верхним торцом поршня 4 и нижним торцом переводника 2, сообщающейся с центральным каналом корпуса 1 посредством выполненных по периметру верхнего оконечного участка цилиндрической части корпуса 1 сквозных отверстий, поршень 4 через воздушную камеру между нижним и верхним внутренними выступами поршня 4 давит на пакер-пробку, при этом на пакере-пробке срезаются срезные винты, и происходит активация пакера посредством перемещения плашек пакера в упор со стенками обсадной колонны и разжатия резиновых манжет пакера.
[41]Далее, после активации пакера-пробки в центральный канал корпуса 1 подают цемент и увеличивают давление до значения, превышающего значение давления при промывке и активации. При этом срезаются винты 10, посредством которых седло 5 закреплено в корпусе 1, и седло 5 перемещается вниз по штоку 6 до уровня ниже отверстий в штоке 6, через которые осуществляют цементацию, таким образом обеспечивая беспрепятственное проведение последней.
[42]После проведения цементации устройство усилием натяжения колонны тянут вверх, увеличивая давление, при этом за счет давления, оказываемого седлом 5 на глухой торец штока 6, срезаются винты 9, посредством которых пробка 7 крепится на нижнем оконечном участке штока 6, и пробка 7 при поднятии устройства вверх перемещается до упора стопорного кольца 8 в пакер, обеспечивая его герметичное закрытие за счет уплотнительных колец 13 и 14.
[43]Заявленный технический результат, заключающийся в повышении надежности работы устройства для посадки пакера при проведении операций промывки, цементации скважины и изоляции надпакерного и подпакерного пространства скважины, достигается за счет простого и надежного гидравлического механизма активации устройства, обусловленного выполненными в корпусе 1 сквозными отверстиями и конструктивными особенностями корпуса 1, цилиндра 3 и поршня 4, которые выполнены с возможностью крепления относительно друг друга таким образом, чтобы обеспечивался упор нижнего торца цилиндра 3 на внешний нижний выступ поршня 4 и прилегание внешней поверхности поршня 4 к части внутренней поверхности цилиндра 3 таким образом, чтобы между внутренней поверхностью поршня 4 и частью внешней поверхности цилиндрической части корпуса 1 была образована воздушная камера, ограниченная снизу нижним внутренним выступом, а сверху верхним внутренним выступом поршня 4, а между внешней поверхностью цилиндрической части корпуса 1 в своей верхней части и внутренней поверхностью цилиндра 3 образована гидрокамера, ограниченная снизу верхним торцом поршня 4, а сверху нижним торцом переводника 2, при этом упомянутая гидрокамера выполнена с возможностью сообщения с центральным каналом корпуса 1 посредством сквозных отверстий корпуса. При этом промывка скважины при спуске устройства и до его активации обеспечивается за счет соосных и сообщающихся центральных каналов корпуса 1, седла 5 и штока 6, а цементация скважины после активации устройства обеспечивается за счет расчетного давления срезных винтов 10, посредством которых седло 5 закреплено в корпусе 1, после срыва которых обеспечивается перемещение седла 5 по полости корпуса 1 и штока 6 до уровня ниже выполненных в штоке 6 эллиптических отверстий, через которые после перемещения седла 5 осуществляется беспрепятственная цементация подпакерного пространства скважины.
