Патент на изобретение №2372469

(54) ПАКЕР МЕХАНИЧЕСКИЙ ДЛЯ ЭЦН

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к механическим пакерам, используемым при эксплуатации нефтяных скважин электроцентробежными насосами. Пакер содержит ствол с резьбами на торцах и осевым каналом. На наружной поверхности ствола находятся фигурный паз, продольный паз, глухой внизу и открытый в верхней части ствола. В средней части ствола установлены упоры для конуса. В верхней части ствола по диаметру выполнены поперечные пазы, в которые входят установочные винты, жестко связывающие ствол и опору. Под опорой расположены уплотнительные элементы, конус и обойма с кольцом с возможностью осевого перемещения относительно ствола. В обойме расположены зубчатые шлипсы, направляющий штифт и сухари, жестко связывающие ее с кольцом в осевом направлении. В продольные пазы кольца установлены плашки, поджимаемые в радиальном направлении пружинами. В зоне муфты продольный паз перекрыт прокладками с уплотнителем. Обеспечивает простоту монтажа и повышение качества разобщения межтрубного пространства при использовании электроцентробежного насоса в негерметичных скважинах. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и используется при эксплуатации нефтяных скважин электроцентробежными насосами (ЭЦН) для разобщения межтрубного пространства при изоляции зоны негерметичности эксплуатационной колонны.

Известен пакер механический (патент РФ 2148700, 2000 г.), содержащий ствол, фигурный паз с равномерно расположенными чередующимися продольными короткими и длинными участками, жестко связанную со стволом опору, расположенные под ней нажимной уплотнительный элемент и конус, установленный с возможностью осевого перемещения относительно ствола, расположенную с возможностью осевого перемещения обойму, направляющий штифт, размещенный в фигурном пазу, установленные в обойме, равномерно по ее окружности, шлипсы (плашки), подпружиненные относительно нее в радиальном направлении и выполненные в виде двуплечих рычагов. Пакер дополнительно содержит кодовую втулку, установленную на стволе ниже конуса с возможностью радиального вращения и осевого перемещения, а фигурный паз выполнен на наружной поверхности кодовой втулки, при этом обойма с помощью направляющих штифтов установлена на кодовой втулке, а шлипсы в нижней части выполнены с направляющими кулачками (центратором) с возможностью трения последних о стенки скважины и исключения радиального проворота обоймы со шлипсами в транспортном положении устройства.

Недостатком данного пакера является конструкция плашки (она одновременно является и зубчатым шлипсом,и центратором): при движении пакера по эксплуатационной колонне зубья шлипса находятся в постоянном контакте со стенками обсадной трубы и изнашиваются. Поэтому пакер ненадежен при распакеровке. Также пакер не имеет канала для силового кабеля для спуска его выше насоса – ЭЦН.

Известен пакер механический для скважины с одним или несколькими пластами (патент РФ 2295625, 2005 г.). Пакер имеет глухой канал для силового кабеля для спуска его выше ЭЦН. Недостатком данного пакера является сложность монтажа на скважине, очень низкий процент качественного разобщения межтрубного пространства в эксплуатационной колонне.

Известен в качестве прототипа механический пакер (патент РФ 2232869, 2002 г.), содержащий ствол с резьбами на торцах, осевым каналом и с фигурным пазом на наружной поверхности с продольными короткими и длинными участками, жестко связанную со стволом опору, расположенные под ней уплотнительные элементы, конус и обойму, размещенные с возможностью осевого перемещения относительно ствола, установленные в обойме равномерно по ее окружности зубчатые шлипсы, размещенный в обойме и фигурном пазу ствола штифт, кольцо, установленное в нижней части обоймы с возможностью радиального вращения относительно обоймы, но жестко связанное с ней в осевом направлении сухарями, в продольные пазы кольца установлены плашки, поджимаемые в радиальном направлении пружинами. Конус фиксируется относительно ствола в радиальном направлении шпонкой.

Очень хороший пакер. Один недостаток – конструкцией пакера не предусмотрен канал для силового кабеля ЭЦН.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей пакера, результатом которых является использование ЭЦН в негерметичных скважинах, простота монтажа на скважине и качественное разобщение межтрубного пространства в эксплуатационной колонне.

Технический результат достигается тем, что у механического пакера, содержащего ствол с фигурным пазом на наружной поверхности с продольными короткими и длинными участками, жестко связанную со стволом опору, расположенные под ней уплотнительные элементы, конус и обойму, размещенные с возможностью осевого перемещения относительно ствола, установленные в обойме равномерно по ее окружности зубчатые шлипсы, размещенный в обойме и фигурном пазу штифт, кольцо, установленное в нижней части обоймы с возможностью радиального вращения относительно обоймы, но жестко связанное с ней в осевом направлении сухарями, а в продольные пазы установлены плашки, поджимаемые в радиальном направлении пружинами, при этом на наружной поверхности ствола выполнен продольный паз, глухой внизу и открытый в верхней части ствола, в средней части установлены упоры, ограничивающие перемещение конуса вниз в осевом направлении, в верхней части по диаметру выполнены поперечные пазы, в которые входят установочные винты, жестко фиксирующие опору на стволе. Опора в верхней части имеет полость, в которую вложена манжета, зажатая резьбовой грундбуксой, открытый вверху ствола продольный паз в зоне муфты перекрыт прокладками с уплотнением.

Наличие продольного паза на наружной поверхности ствола позволяет укладывать в него силовой кабель для подключения ЭЦН. Открытый вверху ствола продольный паз упрощает монтаж пакера на скважине. Уплотнительный узел для силового кабеля в опоре повышает качество разобщения межтрубного пространства в эксплуатационной колонне.

На чертеже представлен пакер механический для ЭЦН, общий вид в разрезе.

Пакер содержит ствол 1 с резьбами на торцах и осевым каналом, на наружной поверхности которого выполнены фигурный паз 2, продольный паз 3, глухой внизу и открытый в верхней части ствола 1, и поперечные пазы 4, в которые входят установочные винты 5, жестко связывающие ствол 1 с опорой 6, под которой расположены уплотнительные элементы 7 и упоры 8 для конуса 9 с возможностью осевого перемещения его относительно ствола 1 только вверх.

На стволе 1 с возможностью осевого перемещения установлена обойма 10 с равномерно расположенными в ней по окружности зубчатыми шлипсами 11, которые поджаты пружинами 12 к стволу 1. В обойме 10 и частично в фигурном пазу 2 находится направляющий штифт 13, фиксируемый гайкой 14.

Кольцо 15 установлено в нижней части обоймы 10 с возможностью радиального вращения относительно обоймы 10, но жестко связанное с ней в осевом направлении сухарями 16, выполненными в виде полуколец. В продольные пазы кольца 15 установлены плашки 17, поджимаемые в радиальном направлении пружинами 18.

В верхней части опоры 6 имеется полость 19, в которой резьбовой грундбуксой 20 зажата манжета 21.

Открытый в верхней части ствола продольный паз 3 в зоне муфты 22 перекрыт прокладками 23 и уплотнением 24.

Пакер механический для ЭЦН работает следующим образом.

Пакер собирается на скважине в вертикальном положении. В продольный паз 3 ствола 1 вкладывается силовой кабель 25, устанавливается кольцо 15 в сборе с обоймой 10, плашками 17, шлипсами 11, сухарями 16 и направляющим штифтом 13.

Часть направляющего штифта 13 вводится в фигурный паз 2. В средней части ствола 1 устанавливаются упоры 8, на них устанавливаются конус 9, уплотнительные элементы 7, опора 6.

С помощью установочных винтов 5, входящих в поперечные пазы 4, опора 6 жестко связывается со стволом 1.

В полость 19 опоры 6 вкладывается манжета 21 и зажимается резьбовой грундбуксой 20.

В зоне муфты 22 продольный паз 3 перекрывается прокладками 23 и уплотнением 24. Муфта 22 по резьбе фиксируется на стволе 1.

Пакер спускают в эксплуатационную колонну на насосно-компрессорных трубах. Направляющий штифт 13 находится в коротком участке (транспортное положение) фигурного паза 2. При достижении зоны пакерования производят подъем пакера вверх на 1,5…2 м. При этом направляющий штифт 13 перемещается в длинный участок (рабочее положение) фигурного паза 2.

Опускают пакер, кольцо 15 с обоймой 10, плашками 17, шлипсами 11 остаются на месте, вниз перемещаются ствол 1, конус 9. Конус 9 раздвигает шлипсы 11, которые зубьями входят в зацепление со стенками эксплуатационной колонны. Конус 9 останавливается, а ствол продолжает двигаться. Уплотнительные элементы 7 деформируются и герметизируют межтрубное пространство и силовой кабель 25 в продольном пазу 3.

Формула изобретения

Пакер механический для ЭЦН, содержащий ствол с фигурным пазом на наружной поверхности с продольными короткими и длинными участками, жестко связанную со стволом опору, расположенные под ней уплотнительные элементы, конус и обойму, размещенные с возможностью осевого перемещения относительно ствола, установленные в обойме равномерно по ее окружности зубчатые шлипсы, размещенный в обойме и фигурном пазе направляющий штифт, кольцо с плашками, установленное в нижней части обоймы с возможностью радиального вращения относительно обоймы, но жестко связанное с ней в осевом направлении сухарями, отличающийся тем, что на наружной поверхности ствола выполнен продольный паз, глухой внизу и открытый в верхней части ствола, в средней части установлены упоры, ограничивающие перемещение конуса вниз в осевом направлении, в верхней части по диаметру выполнены поперечные пазы, в которые входят установочные винты, жестко фиксирующие опору на стволе, опора в верхней части имеет полость, в которую вложена манжета, зажатая резьбовой грундбуксой, открытый вверху ствола продольный паз в зоне муфты перекрыт прокладками с уплотнением.

РИСУНКИ