Пакеры для скважин доклад

Обновлено: 25.04.2024

Пакеры — специальные устройства, предназначенные для разобщения отдельных участков ствола скважины, разобщения пластов и изоляции подъемной колонны труб от воздействия среды в процессе эксплуатации скважин и при ремонтно-изоляционных работах в них. Их широко применяют при проведении многих технологических операций: гидроразрыве, кислотных и термических обработках пласта, изоляционных работах и т. д. Для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважиной по параллельным рядам подъемных труб используют двухпроходные пакеры.

В зависимости от направления действующих усилий различают пакеры следующих типов.

ПВ — перепад давлений направлен вверх;

ПН — перепад давлений направлен вниз;

Якоря — устройства, предназначенные для закрепления колонны подъемных труб за стенку эксплуатационной колонны с целью предотвращения перемещения скважинного оборудования под воздействием нагрузки.

Якоря применяют преимущественно с пакерами типа ПВ и ПН.

Посадка пакера проводится путем приподъема труб на расстояние, необходимое для создания на него расчетной осевой нагрузки, поворота на 1,5—2 оборота вправо и затем спуска труб вниз. в исходное положение. При подъеме труб и повороте их влево на 1,5—2 оборота

Якорь ЯГ. На стволе его установлен конус, имеющий направляющие для плашек, вставленных в Т-образные пазы плашкодержателя. Якорь, спускаемый в скважину на колонне подъемных труб, закрепляется при подаче жидкости в трубы под давлением. Жидкость, попадая под поршень, срезает винты, перемещает плашкодержатель и плашки вверх, которые, натягиваясь на конус, расходятся в радиальном направлении и заякориваются на внутренней стенке эксплуатационной колонны труб.

Якорь освобождается при подъеме колонны труб. При этом ствол движется вверх совместно с конусом, конус вытягивается из-под плашек, освобождая их.

Якорь ЯГ1 состоит из корпуса, в окна которого вставлены плашки, удерживаемые пружиной в утопленном положении. Планки, ограничивающие ход плашек в радиальном направлении, крепятся на корпусе при помощи винтов. Закрепление якоря в колонне происходит при выдвижении плашек наружу в радиальном направлении и внедрении в стенку эксплуатационной колонны. После прекращения нагнетания жидкости плашки под действием пружин возвращаются в исходное положение, в результате чего освобождается якорь.

Эксплуатация пакеров и якорей.

Прежде чем спустить в скважину пакер, необходимо обследовать колонну конусной печатью и установить проходимость шаблоном с устья до верхних отверстий фильтра. Длина и диаметр шаблона должны быть несколько больше соответствующих размеров пакера и якоря. При этом шаблон должен свободно проходить до необходимой глубины. В противном случае устраняют повреждении или очищают стенки колонны труб от цементной корки, отложений парафина, солей и продуктов коррозии.

Перед каждым спуском пакера проверяют: подвижность фонаря и штока; целостность уплотнительных элементов (манжеты, имеющие дефекты заменяют новыми); надежность крепления резьбовых соединений. При этом особое внимание обращает на резьбовое соединение головки со штоком. В качестве смазки применяют графитную УСА или заменитель — смесь 80% жирового солидола УС-2 или УС-3 с 20% графита.

Перед каждым спуском якоря проверяют: надежность крепления резьбовых соединений корпуса с головкой и хвостовиком; герметичность уплотнений и выдвижение плашек при избыточном внутреннем давлении. С этой целью якорь спрессовывают в течение 5 мин, вставляя его в отрезок обсадной трубы соответствующего диаметра. Давление опрессовки должно быть на 25% больше максимального рабочего давления для данного якоря. Утечки через резьбовые соединения не допускаются, их устраняют. Затем якорь спрессовывают вторично и, лишь убедившись в отсутствии утечек, спускают в скважину. При большой скорости спуска гидравлического якоря и малом диаметре труб вследствие возникновения избыточного давления возможно произвольное его закрепление. Во избежание этого скорость спуска должна быть примерно 3 м/с для 89-мм труб и 4 м/с для 102-мм труб. Пакер следует поднимать на поверхность через 1—2 ч после того, как будет снято давление на забое. Якорь от связи с колонной освобождают созданием давления в затрубном пространстве.

После подъема этих устройств их тщательно промывают и очищают от грязи, песка и парафина. Особенно тщательно очищают от нефти резиновые манжеты. Затем пакер и якорь разбирают для осмотра или замены вышедших из строя деталей; смазывают трущиеся поверхности и резьбу.

Пакер для скважин выглядит как специальное приспособление, позволяющее отделять затрубное пространство от пласта месторождения. Раздельная эксплуатация источника возможна с перекрыванием пакером доступа грунтовым водам. Это особенно значимо при поломке системы водоснабжения либо обрушении конструкции их стенок.

Описание

Пакеры для скважин помогают рабочим улучшать проведение тех или иных операций внутри подземного источника, не разрушая всю конструкцию. На сегодняшний день более востребованы следующие виды таких конструкций:

Пример работы разбуриваемого пакера:

Характеристики и преимущества

Главным конструктивным звеном пакера для скважины является цилиндрический по форме уплотнитель, выполненный из резины. Благодаря вертикальному сжатию он способен изменять форму, расширяясь и изменяясь в высоте. В результате этого перекрывается все кольцо между скважинными стенами и колонной бурильных труб.

Если не достигнута герметизация прибора, то полного разделения пластов не будет.

К главным характеристикам описанной конструкции относят наличие следующих элементов:

якорное устройство;
головка;
уплотнительный элемент;
ограничительное кольцо.

К описанному оборудованию производят специальные шнеки с соответствующими насосами. Такие буровые установки облегчают процесс разбуривания грунта. Устанавливают пакер в колонне либо скважине.

Основной корпус прибора содержит и узел пакеровки, от надежности которого зависит успешность проводимых работ. При этом желательно использовать обсадную инвентарную трубу с толстыми стенками.

В составе описанного оборудования присутствует также хвостовик с внутренней резьбой, кольцевая проточка и карман.

На раздвижных опорах хвостовика при работе аппарата могут образовываться зазоры, что является существенным недостатком конструкции.

В комплекте есть и золотник, оснащенный седлом. Части золотника изготавливают из прочных сплавов, способных не деформироваться при сильном механическом воздействии. Уплотнительный элемент, узел пакеровки и другие детали могут длительное время не подвергаться коррозии, так как сверху их покрывают защитным составом. Пакер может быть и надувным, общий принцип действия которого схож с аналогами.

Основными преимуществами использования описанных устройств являются:

снижение затрат на ремонт скважин;
проведение очистки источника за короткое время с меньшим количеством людей.

В составе конструкции есть кольцевые элементы. Если кольцевые детали выполнены из дюралюминия, то при их извлечении часто происходит поломка. В результате в обсадной колонне может заклинить пакер.

Применение

Пакер относится к области строительства и бурения. Такие установки используют с целью:

Центровки у колонн насосно-компрессорных труб с последующей передачей части массы труб обсадным конструкциям в случае проведения ремонтных работ.
Правильного использования скважины, стараясь защитить от коррозийных процессов обсадную инвентарную колонну.
Освоения пространства скважины.

Устройство имеет разный диаметр сменного резинового уплотнителя, в зависимости от чего определяется область его использования.

Капитальный ремонт скважин

Капитальный ремонт скважин подразумевает проведение комплекса работ по восстановлению работоспособности эксплуатационных колонн.

На первом этапе проведения таких работ делают обследование скважины. Это позволяет выявить глубину забоя, наличие песчаной пробки и общий вид эксплуатационной колонны. При этом часто используют печати (металлические корпуса со свинцовой оболочкой).

Пример капитального ремонта скважины путем установки пакера:

Установка пакера позволяет выполнить опрессовку колонны для выявления дополнительных поломок. Капитальным ремонтом скважин обычно занимаются специализирующиеся на этом организации, имеющие все необходимое оборудование и опыт.

ПАКЕР, ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ, ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Пакер (англ. packer –уплотнитель) - уплотняющее приспособление в буровой скважине, предназначенное для разобщения друг от друга различных частей кольцевого пространства ствола скважины. Пакер позволяет проводить раздельное испытание различных горизонтов на притоки нефти, газа или воды как в обсаженных, так и в необсаженых скважинах. Пакер применяется также и при раздельной эксплуатации двух горизонтов. Пакер представляет собой резиновый армированный брезентом манжет, расширяющийся в скважине при нажиме колонной вышерасположенных труб. Есть огромное количество различных паркеров, но суть работы у всех одна, некоторые более устойчивы к перепадам температур, другие более устойчивы к химическим составляющим.

Пакер работает следующим образом. Пакер спускается в обсаженную скважину на колонне бурильных труб. При этом обратный клапан втулки не препятствует заполнению спускаемого инструмента промывочной жидкостью, находящейся в скважине. После достижения необходимой глубины насосным агрегатом в трубном канале создается избыточное давление для деформации набора уплотнительных элементов и разобщения зон затрубного пространства, расположенных выше и ниже пакера, промывочная жидкость при этом поступает в поршневую полость пакера по перепускным каналам втулки. По достижении определенного давления, которое превышает давление срабатывания пакера, происходит разрушение срезных элементов сухарей и перемещение втулки до посадки опорных сухарей на нижний кольцевой выступ. Поршневая полость с этого момента отсекается от трубного канала и уплотнительные элементы пакера фиксируются в распакерованном состоянии. После этого противовыбросовое оборудование закрывается, в межтрубном пространстве выше пакера создается требуемое давление. Контроль процесса опрессовки осуществляется по манометру, а контроль герметичности пакера — по поступлению или не поступлению жидкости по трубному каналу на устье скважины. После окончания опрессовки давление в межтрубном пространстве сбрасывается, а в трубном канале создается давление разрушения срезных элементов сухарей 20. Втулка, освободившись от удерживаемых ее сухарей, перемещается по центральному каналу и попадает в ловильную корзину. Туда же падают опорные сухари. Радиальные каналы опять сообщаются с полостью центрального осевого канала. Толкатель и кольцевой поршень под действием пружины занимают исходное положение. Под действием внутренних сил уплотнительные резиновые элементы также примут исходную форму, освобождая пакер для перемещения в скважине. Для повторного применения пакера в трубный канал бурильных труб сбрасывается новая кольцевая втулка, оснащенная шаром и опорными сухарями. По достижении ею своего исходного положения в пакере описанный процесс опрессовки повторяется.

Область применения:

Рекомендуем для длительной автономной (без связи с НКТ ) изоляции требуемого к разобщению участка эксплуатационной колонны;

Для установки в нагнетательных скважинах и других технологических операций на длительный срок, при которых происходит циклический перепад давления на пакер;

Рис.1. Схема цементирования с одной пробкой

а – закачка цементного раствора,

б – продавливание цементного раствора

в – посадка пробки на стоп кольцо

Для многократно повторяющихся технологических операций за одну установку пакера, связанных с созданием давления и прокачки жидкости со знакопеременным перепадом давления;

Для эксплуатации, проведения РИР, установки многопакерных компоновок и других технологических операций при КРС.

Основные достоинства пакеров:

Пакеры содержат раздвижные опоры, препятствующие выдавливанию резиновых уплотнительных элементов в межтрубный зазор, что повышает надежность герметизации и облегчает срыв пакеров;

Применение пакера с клапаном-отсекателем исключает операции глушения продуктивного пласта, соответственно, устраняет негативные факторы, связанные с контактом жидкости глушения с продуктивным пластом, и снижает прямые затраты на ремонт скважин;

Надежная герметизация эксплуатационной колонны на длительный срок, в том числе и при циклической подаче нагнетательной жидкости, достигается благодаря наличию в конструкции пакера верхнего механического якоря, в отличие от пакеров аналогичного назначения, содержащих верхний гидравлический якорь;

Создание регулируемых депрессий с использованием возможностей клапана-отсекателя ИРТ 500.102;

Отсутствие прямого контакта пластового флюида с уплотнительными поверхностями на клапане-отсекателе ИРТ 500.102 обеспечивает его длительное и многоразовое применение;

Возможность в определенных условиях не привлекать бригады КРС и производить очистку ПЗП с помощью клапана-отсекателя и компрессора.

Особенности конструкции паркера ПРО-ЯТ-О-ИПГ:

Пакер ПРО-ЯТ-О-ИПГ устанавливается в скважине механически, путем осевого перемещения колонны труб (не требует вращения НКТ), приводится в транспортное положение натяжением колонны труб;

Пакер содержит встроенный гидравлический посадочный инструмент для установки и последующего отсоединения от колонны НКТ при автономном использовании пакера. В комплект принадлежностей входит ловильный инструмент для герметичного соединения с пакером, срыва и последующего подъема;

Разъединение пакера от колонны НКТ осуществляется гидравлически после сброса шара, а соединение ловильного инструмента ИЛ с пакером осуществляется механической разгрузкой веса НКТ не менее 5 кН;

Пакер многократного действия за одну СПО;

Основные недостатки пакеров:

Резиновые уплотнительные элементы пакера под воздействием значительных ( от 10 до 25 тс) и продолжительных сжимающих нагрузок затекают в кольцевой зазор между корпусом и обсадной колонной, приобретают большую остаточную деформацию и твердеют, вызывая залипание пакера в колонне;

Дюралюминиевые кольца пакеров при их извлечении часто разрушаются, что приводит к заклиниванию пакера в обсадной колонне;

Конструкция пакеров не позволяет осуществлять принудительную промывку под-пакерной и надпакерной зон скважины; промывка этих зон возможна лишь самоизливом;

Частые поломки шлипсов и пружин;

Возможна самопроизвольная распакеровка шлипсовых пакеров.

Вывод:

Тем самым мы можем утверждать, что паркер выполняет одну из самых важных ролей в добыче нефти, поскольку разделение породы является первостепенным в добыче. Без паркера механизмы ломались бы в десятки раз быстрее, и добыча становилась бы в разы дороже нынешней стоимости. Из-за возможности быстро подлатать этот механизм мы можем утверждать, что простой на ремонте занимает очень мизерное время.

Пакер для скважины представляет собой инструмент, применяемый при проведении буровых работ с целью изоляции и разобщения отдельных слоев породы. В отличие от цементных или глиняных тампонов, пакер применяется для временного разобщения пластов.

Цели применения пакеров различны, но все они основаны на требовании разобщить пласты или изолировать обсадную колонну в процессе эксплуатации скважин различного типа от воздействия среды непосредственно в самой скважине. Это может требоваться для проведения ремонта скважин, устранения гидроразрывов, проведения гидропескоструйной перфорации, очистки забоя скважины, использования сильного химического реагента в локальной точке и много другого. Основным свойством данного инструмента является способность выдерживать значительные перепады давления.

В зависимости от того, вверх или вниз направлено усилие, создаваемое перепадом давления, различаются и типы пакеров. Буквами ПВ обозначаются устройства, воспринимающие восходящее усилие, ПН – нисходящее. Существует также и пакеры типа ПД, которые приспособлены выдерживать воздействие обоих типов. Отличительной особенностью последнего указанного пакера является возможность его использования и без колонны бурильных труб. После установки такого устройства бурильные трубы поднимаются из скважины на поверхность, а при необходимости извлечения пакера – вновь соединяются с ним при помощи разъединителей колонн, установленных над инструментом. Для закрепления пакера в скважине применяются специальные устройства – якоря. Они также делятся на несколько видов в зависимости от типа используемого пакера.

Еще одна типология пакеров основывается на материале, из которого изготовлен данный инструмент. В зависимости от того, какая среда создается в скважине, применяются пакеры, устойчивые к термическим и различным видам химических воздействий.

Уплотнительный элемент деформируется для создания надежной изоляции участка скважины под действием механической или гидравлической силы. Вес колонны бурильных труб создает механическое усилие для фиксации пакера. Инструмент механического типа является более простым по конструкции, однако веса колонны не всегда достаточно для его устойчивой фиксации. И наоборот, более сложная конструкция гидравлического пакера позволяет удерживать его на месте в условиях более серьезных перепадов давления.

Читайте также: