пакерное устройство

Формула изобретения

ПАКЕРНОЕ УСТРОЙСТВО, состоящее из связанного с бурильной колонной полого корпуса, установленного на корпусе уплотнительного элемента, размещенного в полости корпуса клапана, включающего патрубок с дном и перепускными каналами, и впускного клапанного узла для сообщения пространства скважины под уплотнительным элементом с полостью корпуса, отличающееся тем, что оно снабжено связанным резьбой с корпусом наконечником с конической боковой поверхностью, уплотнительный элемент выполнен из металла, имеет ступенчатую форму и установлен с возможностью вдавливания его нижнего торца в породу при создании осевой нагрузки на уплотнительный элемент, патрубок клапана подпружинен относительно корпуса, а его дно выполнено с возможностью разрыва давлением жидкости, впускной клапанный узел выполнен в виде втулок, каждая из которых имеет выступающее за габарит наконечника глухое дно, при этом втулки установлены на наружной торцевой и конической боковой поверхностях наконечника с возможностью стачивания их дна о породу при вращении бурильной колонны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к устройствам, изолирующим забой скважины от ствола в процессе ее бурения, с последующим воздействием на пласт способами депрессии или репрессии с целью его изучения на приток флюида, улучшения коллекторских свойств и изменения прочностных характеристик. Так, пакеры применяются в устройствах, предназначенных для испытания перспективных интервалов в процессе бурения, при нагнетании под давлением тампонирующих и других смесей бурения при нагнетании под давлением тампонирующих и других смесей в трещиноватые и перистые породы для ликвидации поглощений, укрепления стенки скважины, при проведении гидрогеологических и инженерно-геологических исследований путем нагнетания воды, соляно-кислотных смесей.

Недостатками известных пакерных устройств являются: наличие резинового уплотнительного элемента, обладающего сравнительно низкими прочностными характеристиками, которые в сочетании с большой способностью к различным по величине, в том числе и остаточным, деформациям, приводит к излишнему усложнению механизма распакеровки, составлению резины или всего прибора в скважине, попадания кусков резины в систему очистки буровой жидкости, что в конечном итоге обусловливает низкую надежность их работы.

Целью изобретения является повышение надежности работы пакерного устройства за счет изменения конфигурации (формы) его посадочного места, приведшее к возможности использования более прочных материалов и непосредственно осевой силы при его распакеровке.

В предложенном пакерном устройстве, включающее уплотнительный элемент, согласно изобретению с целью повышения надежности его работы, уплотнительный элемент выполнен цельнометаллическим, имеет цилиндрическую ступенчатую форму и оборудован механизмами распакеровки, а также создания депрессии и репрессии на пласт.

Механизм распакеровки включает кольцевые выступы и канавки на торце ступени с возможностью их вдавливания в горную породу на забое скважины при создании осевой нагрузки на пакер.

Механизм создания депрессии на пласт выполнен в виде впускного клапана, имеющего жесткое донышко, выступающее за тело пакера с возможностью его стачивания в горную породу при вращении бурильной колонны, нагруженной осевой силой.

Механизм создания репрессии на пласт выполнен в виде мембранного предохранительного клапана, выполняющего в зависимости от режима работы функции обратного и уравнительного клапана, имеет жесткое донышко с возможностью его разрыва давлением буровой жидкости.

На чертеже изображено пакерное устройство, частичный разрез.

Корпус устройства 1 имеет в верхней части резьбу 2 для подсоединения к бурильным утяжеленным трубам, а в нижней фигурный кольцевой пояс с выступом 3 и канавкой 4, являющимися главными уплотнительными элементами механизма распакеровки. Переводник 5 с передовым наконечником 6, соединенные посредством резьбы с коэффициентом пакера, образуют сложную ступенчатую форму, причем все поверхности, соединенные точками а-б-в-г-д-е, являются уплотнительными. Центральное приемно-заборное отверстие 7 в верхней части свободно соединено с внутренним диаметром бурильных труб, а в нижней части заканчивается системой нормально закрытых клапанов. Впускные клапаны в торце 8 и на конической части 9 передовой насадки служат для сообщения подпакерного пространства с внутренней полостью бурильных труб и создания допрессии на испытуемые пласты. Каждый клапан состоит из корпуса с глухим жестким донышком 10, выступающим за уплотнительные поверхности в-д-е передового наконечника, стоп кольца 11 и резинового кольца 12. Клапан 13 в режиме депрессии пласта, т.е. его испытания, работает как обратный клапан. Он состоит из седла 14, патрубка 15, жесткого донышка 16, перепускных отверстий 17 и регулируемым упором 18 для гидроразрыва, работает как уравнительный клапан. В этом случае жесткое донышко 16 разрывается давлением буровой жидкости.

Пакерное устройство работает следующим образом.

Пласт, подлежащий испытанию или обработке, вскрывают долотом, оборудованным передовым наконечником. В образовавшуюся выточку а-б-в-г-д-е (см.чертеж) спускают пакерное устройство такой же формы (размера). При этом внутренняя полость бурильных труб свободна от буровой жидкости. Затем бурильную колонну вращают и нагружают осевой силой, величина которой с учетом частоты вращения колонны, материала, толщины донышка впускного клапана и абразивных свойств горной породы приводит к быстрому стачиванию его выступающей части. При последующем увеличении осевой нагрузки на пакер и его полной остановке уплотнительные элементы механизма распакеровки вдавливаются в породу и окончательно отсекают пласт от затрубного пространства бурильной колонны. Вследствие депрессии пласта трубы заполнены жидкостью, пластовый флюид разрывает донышки впускных клапанов, проходит в центральное отверстие передового наконечника под обратный клапан, открывает его и попадает внутрь бурильных труб. Время отбора пластового флюида в трубы определяется расчетно-опытным путем. Для срыва пакерного устройства с него снимают осевую нагрузку, приводят во вращение колонну бурильных труб и поднимают ее. При затруднениях распакеровки, связанных с прихватом бурильной колонны, циркуляцию промывочной жидкости восстанавливают путем включения буровых насосов. Вступает в действие механизм создания репрессии на пласт, при котором жесткое донышко обратного (теперь уже циркуляционного) клапана разрывается давлением буровой жидкости.