Пакери призначені для ущільнення кільцевого простору і роз'єднання окремих горизонтів нафтових і газових свердловин. Вони працюють в умовах впливу високих перепадів тиску (від 7 до 70 МПа), великих механічних навантажень (до десятки кН) і в різних термічних (від 40 ° С до 100 ° С, а при тепловій дії на пласт до 400 ° С) і корозійних середовищах. Тому конструкції пакеров повинні забезпечувати ефективну і надійну роботу в умовах експлуатації.
Умовне позначення пакеров включає: буквенную чать, що складається з позначення типу пакера (ПВ, ПН, ПД), способу посадки і звільнення пакера (Г, М, ГМ) і наявність якоря пристрої (буква Я), перша цифра після позначення типу пакера - число проходів, цифра перед буквами - номер моделі; перше число після букв - зовнішній діаметр пакера; ворое - робочий тиск.
У цій роботі описується пакер ПВМ-ЯГ-122-500 і порівняння його з іншими модифікаціями пакеров, а також наводиться розрахунок при проведенні ГРП.
Призначення і область застосування пакеров
Пакери призначені для ущільнення кільцевого простору і роз'єднання окремих горизонтів нафтових і газових свердловин. Вони працюють в умовах впливу високих перепадів тиску (від 7 до 70 МПа), великих механічних навантажень (до десятки кН) і в різних термічних (від 40 ° С до 100 ° С, а при тепловій дії на пласт до 400 ° С) і корозійних середовищах. Тому конструкції пакеров повинні забезпечувати ефективну і надійну роботу в умовах експлуатації.
- при освоєнні свердловини для полегшення і прискорення очищення забою шляхом продувки і промивання через фонтанні труби;
- при всіх технологічних процесах на свердловині і при її експлуатації для захисту обсадної колони від хімічної корозії і дії надмірно високого тиску рідини і газу;
- при необхідності центрування колони насосно-компресорних труб і передачі частини ваги труб на обсадних колон при підземних ремонтах свердловин.
Абсолютно необхідний пакер в свердловині, одночасно - окремо експлуатуючої два продуктивних горизонту.
Функціональне призначення пакера і його елементів:
- роз'єднання стовбура свердловини;
- сприйняття осьових зусиль;
- управління елементами пакера при його спуску в свердловину і при установці або зніманні пакера;
- виконання деяких технолгіческіх функцій, наприклад, у пакеров-отсектелей.
Все це обумовлює структурну схему пакера, яка включає такі складові частини: уплотняющие елементи, опору пакера, систему управління пакером, технологічні пристрої.
Класифікація пакеров
В основу класифікації покладено два види ознак. Перший з них розкриває конструктивні особливості, принцип дії пакеров, показує їх потенційні можливості, друга ознака характеризує зовнішні особливості, загальні для багатьох пакеров (таблиця 1).
Таблиця 1 - Класифікація пакеров
За конструктивним схемам пакери розділені на наступні типи:
- СВ - пакери, в яких стиснення ущільнюючих елементів відбувається під дією зовнішніх сил;
- СУ - пакери стиснення, що працюють під дією пружних сил;
- НД - надувні пакери.
До типу СВ віднесені пакери, герметизація кільцевого зазору яких здійснюється внаслідок осьового стиснення елементу ущільнювача, що представляє собою набір втулок. Елемент (рис. 1, а), виконаний з гуми, іноді з армировкой тканинним або металевим кордом, розрахований на роботу при температурі до 100 ° С. Елемент (рис. 1, б) виготовлений з прогумованого або прографіченного азбесту і призначений для роботи в середовищі з температурою до 300. 400 ° С.
а і б - елемент, що розширюється при вплив осьового навантаження; в - елемент, що розширюється при створенні надлишкового тиску всередині; г - самоуплотняющийся
Малюнок 1 - Схеми ущільнюючих елементів пакеров
Відмінною особливістю пакеров СУ є те, що діаметр їх елементу ущільнювача у вільному стані перевищує діаметр перекривається свердловини. Притиснення до труб відбувається після зсуву запобіжного кожуха (при закритому варіанті спуску).
До надувним Пакер НД віднесені ті, герметизуючий елемент яких представляє собою оболонку, закріплену на корпусі або виконану заодно з ним і прижимаемую до стінок свердловини за рахунок дії надлишкового тиску закачуваної або знаходиться в свердловині рідини, а також тиску газів, що утворюються під час вибуху заряду вибухових речовин .
Залежно від того, з якого матеріалу виготовлений ущільнювач елемент, кожен тип пакера розділений на класи:
При класифікації враховані такі зовнішні ознаки:
1) спосіб спуску в свердловину:
- К - на кабелі (тросі);
2) спосіб зняття з місця установки:
3) спосіб створення навантаження на ущільнювальний елемент, який відбивається в назві пакера. При цьому спочатку враховується спосіб утворення опори, потім спосіб деформації елементу ущільнювача.
За способом створення навантаження на елементи ущільнювачів пакери підрозділяються на наступні типи:
- М - механічні пакери, у яких деформація елементу ущільнювача здійснюється за рахунок механічного навантаження;
- ГМ - гідромеханічні пакери, у яких шліпсовий вузол, що забезпечує опору пакера на стінку свердловини, наводиться в робоче положення шляхом підвищення тиску рідини в колоні труб, а деформація елементу ущільнювача відбувається під дією механічного навантаження, наприклад, ваги труб;
- МГ - механіко-гідравлічні пакери, у яких шліпсовий вузол займає робоче положення під дією механічного навантаження, а деформація елементу ущільнювача здійснюється під дією гідравлічних сил в трубах;
- Г - гідравлічні пакери, характерною особливістю яких є те, що тиск рідини використовується для притиснення елементу ущільнювача до стінок свердловини, а іноді і для приведення в робоче положення упору на стінку свердловини;
- Х - хімічні пакери, у яких притиснення елементу ущільнювача до стінок свердловини здійснюється за рахунок енергії, що виділяється в результаті хімічної реакції;
- П - пневматичні пакери, у яких ущільнювальний елемент до стінок свердловини притискається в результаті використання енергії стисненого повітря.
За типом упору пакери поділяються на:
- 1 - пакери з опорою на забій через хвостовик;
- 2 - пакери з опорою на стінку свердловини за допомогою шліпсового вузла;
- 3 - пакери без опори на забій і стінку свердловини.
Таким чином, наведена класифікація дозволяє судити про принцип дії пакера, його конструктивні і технологічні особливості.
Найбільше застосування в промисловості знайшли механічні пакери. Вони прості в конструкції і мають високу надійність в роботі.