устройство для приведения в действие уплотнительного элемента пакера

Формула изобретения

1. Устройство для приведения в действие уплотнительного элемента пакера, включающее составной полый корпус с продольными пазами на наружной поверхности и радиальным отверстием, по меньшей мере одним, кожух, размещенный снаружи корпуса и образующий с ним кольцевую полость, гидравлически связанную с полостью пакера, разделительную втулку, размещенную в нижней части кольцевой полости и связанную с кожухом срезным винтом, по меньшей мере одним, запорную втулку, размещенную в верхней части кольцевой полости и жестко связанную с разделительной втулкой тягами, размещенными в продольных пазах, и узел защиты устройства от преждевременного срабатывания, размещенный в радиальном отверстии корпуса, выполненный в виде полого срезного штифта, выступающего внутрь полости корпуса и разобщающего эту полость от кольцевой полости, и поршня, размещенного в полости срезного штифта для дополнительного разобщения полости корпуса от кольцевой полости, при этом устройство имеет возможность приведения в действие уплотнительного элемента пакера после срезки полого штифта, удаления поршня из полости штифта и автоматического обеспечения заданного давления пакеровки давлением срезки винта, связывающего разделительную втулку с кожухом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поршень имеет ограничители перемещения, один из которых размещен с внешней стороны корпуса, а другой - с внутренней стороны корпуса, причем в срезаемой части полого штифта.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что срезаемая часть полого штифта снабжена шаром.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для разобщения пластов при креплении скважин.

Известно устройство для приведения в действие уплотнительного элемента гидравлического пакера, включающее корпус, в боковой стенке которого выполнена полость с двумя отверстиями, в которой размещен подпружиненный золотник, выполненный в виде поршня с осью, на которой размещена втулка с упорами смещенными друг относительно друга (см., например, RU 2096583, 20.11.1997).

Недостатком данного устройства является его ограниченная область применения, обусловленная невозможностью размещения клапанной системы в боковой стенке корпуса в устройствах малого диаметра (например, в пакерах диаметром 102 мм, 114 мм и 127 мм).

Известно устройство для приведения в действие уплотнительного элемента пакера, включающее корпус с отверстием, перекрытым полым срезным штифтом, втулку установленную на корпусе и образующую с ним кольцевую полость, в которой размещена подпружиненная рабочая втулка, взаимодействующая с переключателем положения устройства, выполненного в виде кольцевой втулки с фигурным пазом по ее образующей и пальцем, жестко связанным одним концом с корпусом и размещенным другим концом в фигурном пазу (см., например, RU 2182957, 27.05.2002).

Недостатком известного устройства является сложность изготовления, а также вероятность разрушения уплотнительного элемента в процессе приведения его в рабочее положение, обусловленное человеческим фактором, т.е. достаточно высокой вероятностью ошибки при контроле за показанием манометра при работе насоса в процессе пакеровки.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы устройства.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для приведения в действие уплотнительного элемента пакера включает составной полый корпус с продольными пазами на наружной поверхности и радиальным отверстием, по меньшей мере одним, кожух, размещенный снаружи корпуса и образующий с ним кольцевую полость, гидравлически связанную с полостью пакера, разделительную втулку, размещенную в нижней части кольцевой полости и связанную с кожухом срезным винтом, по меньшей мере одним, запорную втулку, размещенную в верхней части кольцевой полости и жестко связанную с разделительной втулкой тягами, размещенными в продольных пазах, и узел защиты устройства от преждевременного срабатывания, размещенный в радиальном отверстии корпуса, выполненный в виде полого срезного штифта, выступающего внутрь полости корпуса и разобщающего эту полость от кольцевой полости, и поршня, размещенного в полости срезного штифта для дополнительного разобщения полости корпуса от кольцевой полости, при этом устройство имеет возможность приведения в действие уплотнительного элемента пакера после срезки полого штифта, удаления поршня из полости штифта и автоматического обеспечения заданного давления пакеровки давлением срезки винта, связывающего разделительную втулку с кожухом.

Кроме того, поршень имеет ограничители перемещения, один из которых размещен с внешней стороны корпуса, а другой - с внутренней стороны корпуса, причем в срезаемой части полого штифта; срезаемая часть полого штифта снабжена шаром.

На фиг.1 изображено устройство в транспортном положении, на фиг.2 - узел защиты устройства от предварительного срабатывания.

Устройство (фиг.1) состоит из составного (в виде верхней и нижней частей) полого корпуса 1 с радиальным отверстием 2, переводника 3, кожуха 4 с радиальными отверстиями 5 и 6, кольцевой полости, образованной полым составным корпусом 1 и кожухом 4, размещенным снаружи корпуса. В верхней части 7 кольцевой полости размещена запорная втулка 8. В нижней части 9 кольцевой полости, образованной составным корпусом 1, переводником 3 и кожухом 4, размещена разделительная втулка 10, связанная с кожухом 4 срезным винтом 11, по меньшей мере одним. Этот винт установлен в радиальном отверстии 5, по меньшей мере одном, выполненным в кожухе 4. На наружной поверхности полого составного корпуса 1 (его нижней части) выполнены продольные пазы 12, в которых размещены тяги 13, жестко связывающие запорную 8 и разделительную 10 втулки. В радиальном отверстии 2 полого составного корпуса 1 размещен узел защиты устройства от предварительного срабатывания (фиг.2). Он представляет собой полый срезной штифт 14, размещенный в радиальном отверстии 2 корпуса и выступающий внутрь этого корпуса. С внешней стороны корпуса установлен ограничитель 15, например, в виде крестообразных шлицов 15 и упорного бурта 16. На стороне полого срезного штифта 14, выступающего в полость 17 корпуса 1 устройства, выполнена резьба 18, а в средней части - кольцевая проточка 19 и канавка 20 под уплотнительное кольцо 21. В полости 22 полого срезного штифта установлен поршень 23 с уплотнительным кольцом 24. В выступающую в полость 17 корпуса 1 резьбовую часть - срезаемую часть полого срезного штифта 14, с внутренней стороны корпуса 1, установлен другой ограничитель 25 поршня 23 и навернут шар 26. Полый срезной штифт 14 разобщает полость 17 составного корпуса 1 от кольцевой полости 7, 9. Поршень 23, размещенный в полости срезного штифта 14, является дополнительным средством разобщения полости 17 составного корпуса 1 от кольцевой полости 7, 9. Устройство имеет возможность приведения в действие уплотнительного элемента пакера после срезки полого штифта, удаления поршня из полости штифта и автоматического обеспечения заданного давления пакеровки давлением срезки винта 11, связывающего разделительную втулку 10 с кожухом 4. Радиальные отверстия 6 служат для слива жидкости из нижней части 9 кольцевой полости и обеспечения перемещения разделительной втулки 10 в нижнее положение.

Устройство работает следующим образом.

После спуска обсадной колонны с устройством в скважину осуществляют ее промывку и цементирование, т.е. закачку расчетного объема тампонажного раствора. Затем в колонну пускают цементировочную пробку, которая при прохождении через устройство срезает полый штифт 14 (на фиг.1 цементировочная пробка не показана). Шар 26 предотвращает заклинивание цементировочной пробки при срезке полого штифта. После окончания процесса цементирования и посадки цементировочной пробки на «стоп»-кольцо избыточное давление в колонне снижают и жидкость, находящаяся в полости уплотнительного элемента, под действием большего давления из затрубного пространства выталкивает в полость 17 корпуса 1 поршень 23 (см. фиг.2).

При повторном повышении давления в колонне - полости 17 жидкость через полость 22 штифта 14, продольные пазы 12 составного корпуса и верхнюю часть 7 кольцевой полости поступает в полость уплотнительного элемента пакера (пакер на фиг.1 не показан). При достижении расчетного давления пакеровки срезается винт 11 и разделительная втулка 10 с жестко связанной с ней посредством тяг 13 запорной втулкой 8, перемещаясь, герметично перекрывают дальнейшее поступление жидкости в полость уплотнительного элемента.

Таким образом, обеспечивается строго заданное, обусловленное диаметром срезного винта 11 давление пакеровки, исключающее человеческий фактор, т.е. разрушение уплотнительного элемента пакера или недостаточную степень его пакеровки.

Кроме того, область применения данного устройства может быть значительно расширена. Т.е. данное устройство может быть успешно применено и в нецементируемых скважинах при создании незначительного «искусственного» перепада давления в интервале его установки, что может быть достигнуто за счет

а) использования продавочной жидкости меньшей плотности, чем жидкость в затрубном пространстве в интервале установки устройства;

б) упругих свойств уплотнительного элемента, т.е. создание в полости уплотнительного элемента пакера избыточного давления, достаточного для выдавливания в полость 17 корпуса 1 поршня 23.