Пакери служать для роз'єднання частин стовбура свердловини по вертикалі і гер-метизації порушених ділянок обсадної ко-лонни. Вони призначені для роботи в свердловині без профі-лактіческого огляду або ремонту протягом декількох годин (наприклад, при гідророзриві пласта), кількох місяців (при закачуванні теплоносіїв) або декількох років (наприклад, пакери для раз-лич-них способів видобутку нафти). Хімічні ущільнити-ки - пакери - уста-навливаются при експлуатації в обса-женной частини, а при бурінні, як прави-ло, - в необсаженной частини свердловини. У цій книзі розглядає-вають-ся пакери, які використовуються при експлуатації нафтових і газових свердловин.
Функціональне призначення пакера і його елементів: ра-зобщенія або гер-метизація стовбура свердловини; сприйняття осі-вих зусиль при установці і дії перепаду тиску. Для забезпечення цих функцій конструкція долж-на забезпечувати управління елементами пакера при його спуску в сква-жи-ну та встановлення або демонтажу пакера; виконання деяких технологи-чес-ких функцій (наприклад, виключення в визначений-них випадках можли-ніс-ти припливу рідини з-під пакера в так званому Пакер з клапаном-відсікачем). Все це обус-ловлівает його структурну схему, яка вклю-чає наступні елементи: уплотняющие елементи, опору пакера, систему управління пакером, технологічні пристрої (рис. 1.3.1).
Мал. 1.3.1. Схеми пакеров різних конструкцій:
а - з ущільнювальним елементом, розширюється при дії осьового навантаження, з шліпсовой опорою на обсадних колон; б-Самоущільнюючий-щійся пакер (опора не показана); 1 - проріз втулки; 2 - штифт; 3 - втулка; 4 - пружина (ліхтар); 5 - струм пакера; 6, 7 - ущільнюючі елементи; 8 - конус; 9 - шліпсовий захоплення
Залежно від призначення і умов експлуатації конст-руктівних виконання елементів змінюється. Розглянемо неяк-до подробней основні елементи пакеров.
Різні виконання цих елементів представлені на рис. 1.3.2. Конструк-ція пакера може містити один або кілька ущільнити-чих еле-тов. Залежно від конструктивного виконання уплотняющие елементи па-ке-рів діляться на наступні групи:
1. Елементи, що деформуються за рахунок впливу осьової на-Грузьке (див. Рис. 1.3.2, а, б; 1.3.1, а). Матеріалом для таких уп-лотненій можуть служити гума (див. Рис. 1.3.2, а), прогумований-ва і просочена графітом азбестова тканина (див. Рис. 1.3.2, б) і для високих температур - свинець.
Осьова навантаження може створюватися ве-сом колони труб або зусиллям, роз-ває-мим поршнем під дією пере-да тиску-ня середовища.
2.
3. Самоуплот-няющих еле-менти (див. Ріс.1.3.2, г; 1.3.1, б).
Основним матеріалом для таких уплот-нений служить гума.
Мал. 1.3.2. Схеми ущільнюючих елементів пакеров
Ущільнюючі елементи перших двох ти-пов (див. Рис. 1.3.2, а, б) можуть бути при-жати до обсадної колоні з необ-хо-ді-мій силою при достатньому вазі НКТ. При цьому нижня частина колони труб буде піддаватися подовжньому вигину.
Елементи останніх двох типів (див. Рис. 1.3.2, в, р) котрі требу-ют передачі ваги НКТ обсадної колоні для їх ущільнення, що є їх преимущест-вом. Для спрацьовування цих видів ущільнень необхідно створення надлишковий-но-го тиску всередині НКТ (див. Рис. 1.3.2, в) або всередині обсадної колони. При по-дачі рідини виникає перепад тиску у ущільнюючого еле-мента, і він деформується. У деяких конструкціях пакера ущільнюючий елемент фіксується в цьому положенні. Конст-рукція такого пакера дещо складніше, ніж у інших типів пакеров.
Самоущільнюючий елемент - манжета (див. Рис. 1.3.2, г) спускається в обсадні труби, притискаючись до них з деяким натягом. Тому гума долж-на бути зносостійкою, і ман-жета зазвичай не може використовуватися кілька разів.
У всіх інших ущільнюючих елементах між опорою елементів-та і обсад-ної колоною є зазор. Діаметральний зазор між ущільненнями пакера і обсадної колоною дорівнює 10. 20 мм. Уп-лотняющій елемент залавлівается в зазор під дією пере-і насильства. Це може викликати заклинювання паку-ра при його підйомі. Тому зазор намагаються зробити малим, а під першим уплот нітелей зазвичай розташовується другий елемент 6 (див. Рис. 1.3.1), перек-ри-вающий зазор, заповнений рідиною.
Це перешкоджає затікання в зазор матеріалу першого уп-лотненія. Іног-да опора основного ущільнення виконується у вигляді набору косих шайб, роз-рям-ється, коли на них тиску-ет ущільнення, і перекривають таким чином зазор.
Самоущільнюючий елемент (див. Рис. 1.3.2, г) спускають в свердловину з на-тя-гом. Він також виконаний з гуми, зміцнений-ної кордом.
Ущільнель застосовуються в Пакер:
1) при видобутку нафти і газу в разі:
а) потреби створення в свердловині двох і більше изолиро-ванних кана-лів (наприклад, НКТ і ущільнене знизу простір між НКТ і обсадними трубами при роздільної експлуатації декількох плас-тів або при закачуванні в пласт технологічних рідин);
б) беструбного експлуатації свердловини (при підйомі жид-кістки по обсад-ної колоні, в нижній частині якої встановлено уплот-ні-ня);
в) необхідності захисту від викиду при газо- або нефтепроявленія (пакер з клапаном-відсікачем);
2) при дослідженні або випробуванні свердловини в разі:
а) роздільного дослідження пластів, розкритих однієї сква-жіной;
б) перевірки герметичності обсадної колони або герметичності з-ля-ції пластів цементним кільцем;
3) при впливі на пласт або його привибійну зону в разі:
а) гідророзриву пласта;
б) підтримання пластового тиску;
в) подання в пласт теплоносіїв.
Для ущільнюючих елементів (табл. 1.3.1) застосовується синте-тична різі-на марок 4326, 4327, 3825 для пакеров з невеликих шой деформацією уплот-няю-ще-го елемента (див. Рис. 1.3.2, б, в , г) і марок 4004, 3826-с для елементів з біль-шою деформацією (див. рис. 1.3.2, а).