устройство для приведения в действие уплотнительного элемента пакера

Формула изобретения

Устройство для приведения в действие уплотнительного элемента пакера, включающее корпус-патрубок с выполненной в его стенке и заполненной жидкостью цилиндрической полостью и двумя отверстиями для сообщения последней с уплотнительным элементом, подпружиненный золотник с ограничителем его перемещения, установленный в цилиндрической полости между отверстиями с возможностью их сообщения между собой при осевом перемещении и кольца, отличающееся тем, что золотник выполнен в виде поршня с осью, на которой размещена втулка с упорами, смещенными друг относительно друга, причем между упорами установлен ограничитель перемещения золотника, выполненный в виде разрезного кольца с фигурными пазами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и предназначено для разобщения пластов.

Известно устройство для подачи жидкости к уплотнительному элементу пакера, включающее корпус с каналом для сообщения с полостью уплотнительного элемента пакера и боковыми каналами, один из которых перекрыт установленным в корпусе полым срезным элементом, а в другом установлена подвижная пробка, установленный в корпусе поршень с фиксаторами его крайних положений, подпоршневая полость которого сообщена с боковым каналом корпуса, перекрытым полым срезным элементом [1] Однако это устройство имеет сложную конструкцию, нетехнологично в изготовлении, область его применения ограничена, оно не может быть использовано в верхних интервалах скважины.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство для подачи жидкости к уплотнительному элементу пакера, включающее корпус патрубок с выполненной в его стенке и заполненной жидкостью цилиндрической полостью и двумя отверстиями для сообщения последней с уплотнительным элементом, подпружиненный золотник с ограничителем его перемещения, установленный в цилиндрической полости между отверстиями с возможностью их сообщения между собой при осевом перемещении [2]

Однако данное устройство имеет существенные недостатки, в частности, при его использовании есть опасность преждевременного срабатывания пакера при порыве нагнетательной линии, значительной разгерметизации колонны и т.д. В случае падения давления в колонне золотник при своем перемещении приводит к преждевременному срабатыванию клапанного устройства, то есть создается аварийная ситуация. Кроме того, этот пакер нельзя устанавливать в верхних интервалах ствола скважины, где из-за незначительного перепада давления между внутриколонным и затрубным пространствами не всегда обеспечивается подготовка пакера к срабатыванию.

Указанное устройство нецелесообразно применять для изоляции продуктивного пласта небольшой мощности при установке нескольких пакеров, так как не обеспечивается возможность последовательного приведения их в действие снизу вверх.

Конструкция известного устройства сложна в изготовлении.

Задачей изобретения является повышение надежности работы устройства при одновременном упрощении его конструкции и расширение области применения.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для приведения в действие уплотнительного элемента пакера, включающем корпус-патрубок с выполненной в его стенке и заполненной жидкостью цилиндрической полостью и двумя отверстиями для сообщения последней с уплотнительным элементом, подпружиненный золотник с ограничителем его перемещения, установленный в цилиндрической полости между отверстиями с возможностью их сообщения между собой при осевом перемещении и кольцо, золотник выполнен в виде поршня с осью, на которой размещена втулка с упорами, смещенными друг относительно друга, причем между упорами установлен ограничитель перемещения золотника, выполненный в виде разрезного кольца с фигурными пазами, взаимодействующими с упорами.

Благодаря размещению на оси золотника-поршня втулки со смещенными друг относительно друга упорами, между которыми установлен ограничитель перемещения золотника, представляющий собой разрезное кольцо с фигурными пазами, достигается возможность многократного создания и снятия избыточного давления в обсадной колонне за счет последовательного взаимодействия упоров втулки с фигурными пазами ограничителя, что исключает преждевременное срабатывание устройства при непредвиденных падениях давления в процессе цементирования скважин.

На фиг. 1 изображено устройство в исходном, транспортном положении; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 устройство после создания в обсадной колонне давления; на фиг. 4 устройство после сброса давления; на фиг. 5 - устройство в конечном (открытом) положении.

Устройство (см. фиг. 1) включает корпус-патрубок 1 с выполненной в его стенке и заполненной жидкостью цилиндрической полостью, сообщающейся с уплотнительным элементом и через отверстие 2 с осевым каналом пакера, золотник 3, на оси 4 которого размещена втулка 5 со смещенными друг относительно друга вдоль ее оси упорами 6 и 7, размещенный между упорами шаговый ограничитель осевых перемещений 8, выполненный в виде разрезного кольца с фигурными пазами 9 и 10, пружину 11 и пробку 12.

Необходимая герметичность соединений в устройстве обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами 13.

Устройство работает следующим образом.

После спуска пакера с устройством для подачи жидкости к уплотнительному элементу на обсадной колонне в заданный интервал скважины и освобождения отверстия 2 от его перекрытия создают избыточное давление (см.фиг.2) в осевом канале корпуса-патрубка 1, например, 2МПа, и жидкость из полости обсадной колонны через отверстие 2, сжимая пружину 11 (на сжатие пружины расходуется, например, 1,5 МПа), перемещает в осевом направлении поршень 3 с втулкой 5. При этом упор 7 выходит из фигурного паза 10 шагового ограничителя осевых перемещений 8, а упор 6, взаимодействуя с фигурным пазом 9, проворачивает втулку 5, тем самым устанавливая упор 7 напротив следующего фигурного паза 10. При снятии избыточного давления в колонне обсадных труб поршень 3 с втулкой 5 под действием сжатой пружины 11 перемещается в обратном направлении. При этом упор 6 втулки 5 выходит из фигурного паза 9, а упор 7, взаимодействуя с фигурным пазом 10, проворачивает втулку 5, тем самым устанавливая упор 6 напротив фигурного паза 9 (фиг.3).

В зависимости от количества выполненных в шаговом ограничителе осевых перемещений 8 фигурных пазов 9 и 10 повторяют циклы создания и снятия избыточного давления в обсадной колонне. При последнем снятии избыточного давления в обсадной колонне упор 7 втулка 5, взаимодействуя с фигурным пазом 10, проворачивает втулку 5, при этом упор 7 получает возможность перемещаться по продольному пазу шагового ограничителя осевых перемещений 8. Тем самым поршень 3 с втулкой 5 смещаются в крайнее левое положение до упора в торец пробки 12 (фиг.4), открывая доступ для подачи жидкости к уплотнительному элементу пакера из обсадной колонны.

Преимуществом предлагаемого устройства перед известным является исключение опасности преждевременного срабатывания пакера из-за повышения надежности его работы, расширение области применения, в том числе обеспечение возможности его применения при изоляции продуктивного пласта небольшой мощности.

Кроме того, конструкция известного устройства проста в изготовлении.