Пакеры для испытания скважин. Что такое механический пакер? Что такое пакер в бурении

Специфика технологий в газо- и нефтедобывающей промышленности подразумевает бурение скважин для добычи ресурсов. В этом процессе невозможно обойтись без такого приспособления, как пакер - http://www.sibneftemash.ru/ashhabad/products/pakery/ .

Это устройство необходимо для уплотнения и перекрытия отдельных участков скважин или труб с целью их герметизации. Оно изготавливается из плотной резины и представляет собой манжет, армированный брезентом. Когда этот уплотнитель помещается в скважину, под натиском расположенных выше труб он имеет свойство расширяться.

Также пакеры применяются при проведении независимых испытаний в обсаженных или необсаженных скважинах нескольких горизонтов для выявления и анализа притока газа, воды или нефти, в случае гидравлического разрыва пласта, для перекрытия доступа вод к определенным участкам скважин и труб и так далее. Его использование подразумевает одновременную эксплуатацию двух горизонтов.

По способу деформации материала уплотнителя, а также по характеру герметизации скважины пакеры делятся на несколько видов:

Механические пакеры . Их конструкция довольно проста и надежна. Такие уплотнители можно использовать несколько раз, а по способу применения они являются универсальными. Однако, действие такого пакера обусловлено необходимостью высокой нагрузки весом труб, которую невозможно обеспечить при неглубоких горизонтах. Они применяются на эксплуатируемых нефтяных скважинах, а иногда и для создания дополнительного давления в определенных зонах. Механические пакеры можно использовать при любых наклонах скважин, а их конструкция обеспечивает безопасность проводимых работ.

Гидравлические пакеры являются специализированным оборудованием, которое обладает наилучшими характеристиками и пригодны для очень длительного периода эксплуатации. Такой пакер нужен для проведения ремонтных работ с заменой монтажного оборудования, а также при опрессовке устьевого оборудования, которая проводится на начальных этапах ремонта. Гидравлический пакер опускается глубоко под землю на колонне НКТ. Его действие обусловлено созданием внутри колонны избыточного давления, благодаря которому запускается гидрокамера и верхние плашки якоря. Плашки и манжеты плотно упираются в ствол скважины.

Разбуриваемый пакер – приспособление, которое необходимо для герметичного разделения двух стволов скважины в нефтедобывающей промышленности. Такой сальник остается в скважине, пока тампонирующая смесь не затвердеет. После этого он выбуривается с цементным мостом. Его использование значительно ускорит технологический процесс, а выполняемые работы будут более надежными и недорогими. Разбуриваемый пакер обеспечивает отсутствие загрязнения призабойной зоны обрабатываемого пласта.

Пакер механический представляет собой приспособление, предназначенное для разделения пласта месторождения и затрубного пространства, а также отделения одного нефтяного пласта от другого.

При раздельной эксплуатации скважины пакер перекрывает доступ поверхностным водам в забой при дефекте колонны или гидравлическом разрушении пласта.

Особенности пакера

Структурным подразделением ОАО «Сибнефтемаш» производятся механические пакеры в Нижневартовске разных моделей, обладающих индивидуальными особенностями. К преимуществам устройства относится возможность многократного использования, а также создание высокого давления в зоне технологических работ действующей скважины.

Благодаря простой конструкции и высокой степени надежности пакеры могут использоваться в процессе выполнения нестандартных буровых работ. Основным недостатком устройства является невозможность спуска труб на небольшую глубину без дополнительного груза.

Классификация

Механический пакер классифицируется по отличительным характеристикам, соответствующим:

• способу закрепления в скважинном отверстии
• изменению формы уплотнителя от перепадов давления
• методам спуска в рабочую зону.

При выборе процесса установки устройства учитывается конструкция прибора, которая может быть как с опорой на забой, так и без таковой («висячий»). Устройство с опорой может опускаться в скважину только твердого забоя вместе с хвостовиком и дополнительной трубой для хвостового элемента.

Механический и гидравлический пакеры относятся к устройствам с деформацией резиновой манжеты, возникающей при давлении веса колонны или нагнетаемой жидкостью до 50 МПа.

При гидравлическом разрыве пласта уплотнение резиновой манжеты осуществляется автоматически. В процессе извлечения колонны из скважины восстановление формы и размера манжеты происходит самостоятельно.

В качестве «висячего» пакера используется устройство шлипсового типа без хвостовика. Шлипсовый пакер может устанавливаться в искривленной, горизонтальной или наклонной скважине любой глубины. Механические устройства обеспечивают безопасность при решении технологических задач в условиях неустойчивой температуры рабочей среды.

Спуск пакера без опоры на забой производится на заливочной колонне. Предотвратить выталкивание колонны из скважины и разгрузить трубы помогает гидравлический якорь, спуск которого осуществляется вместе с пакером.

В нефтедобывающей отрасли промышленности при бурении скважин и их эксплуатации по технологическим причинам часто бывает необходимо разделить скважину на изолированные друг от друга части. Делают это при помощи специальных устройств, которые называются пакеры - www.sibneftemash.ru .

Пакеры для скважин нефтедобытчики стали применять практически с самого начала развития этого дела, постоянно улучшая их конструкции и приспосабливая пакеры для выполнения все более сложных задач. Наиболее применяемы сегодня три разновидности конструкций пакеров для скважин, отличающиеся способом деформации их уплотнительного элемента – механические пакеры, гидравлические и разбуриваемые.

Механические пакеры для скважин

Такие пакеры просты, надежны и безопасны, применять их можно не только в строго вертикальных, но и в наклонных, а также искривленных скважинах.

Гидравлические пакеры для скважин

Герметизация частей скважины пакерами этого вида осуществляется за счет деформации и прижатия их резинового уплотнительного элемента к стенам ствола скважины давлением рабочей жидкости, которая нагнетается с поверхности.

Существуют пакеры для скважин, в которых изолирующий резиновый элемент деформируется и от воздействия на него давления подаваемой с поверхности жидкости, и от массы колонны бурильных труб. Такие пакеры называются гидравлико-механическими.

Гидравлико-механическими являются и пакеры для скважин, у которых упорный узел выводится в рабочее положение воздействием подаваемой сверху жидкости, а сжимается их резиновый уплотнитель воздействием массы колонны бурильных труб.

Разбуриваемые пакеры для скважин

Пакеры этого типа применяются для герметичной изоляции двух частей ствола скважины. В скважине он остается вместе с затвердевшей тампонирующей цементной смесью, извлечь его невозможно и, при необходимости, пакер приходится разбуривать вместе с цементным тампоном (отсюда и название).

Кроме того, пакеры разделяются на конструкции, сбрасываемые в скважину и опускаемые в неё при помощи труб, а также работающие с опорой на забой и без опоры, так называемые, висячие.

Инъекционный пакер пpeдcтaвляет coбoй cпeциaльнoe пpиcпocoблeниe, предназначенное для инъектирования различных гидроизоляционных составов в кирпичные или бетонные конструкции.

Конструкция пакера содержит в себе кеглевидную или плоскую головку определенного диаметра и длины, а также клапан обратного давления, исключающий риск неконтролируемого вытекания инъекционного материала. Пакеры соединяют инъецируемую конструкцию с инъекционным оборудованием (шлангом от инъекционного насоса) при инъектировании полимерных материалов в гидроизоляционных работах.

Инъекционные пакеры обеспечивают равномерное распределение инъектируемого состава в массиве бетонных, каменных или кирпичных конструкций для формирования надежной гидроизоляционной защиты. Инъектирование конструкций эпоксидными, полиуретановыми смолами, расширяющими пенами и акрилатными гелями – все это не сможет обойтись без использования инъекционных пакеров

Для инъeктиpoвaния пoлимepных мaтepиaлoв, тaких кaк pacшиpяющиecя пeны, aкpилaтныe гeли, пoлиуpeтaнoвыe cмoлы, дoпуcкaeтcя иcпoльзoвaниe пaкepoв c внутpeнним oтвepcтиeм нeбoльшoгo диaмeтpa.
Для пpoкaчки кoнcтpукций pacтвopaми нa ocнoвe микроцeмeнтoв применяются издeлия бoльшoгo диaмeтpa.

Механические закрепляемые пакеры изготавливаются из металла или пластика. Металлические пакеры имеют разжимной резиновый манжет (сальник), который при установке и последующем сжатии увеличивает свой объем и уплотняет пространство между пакером и стенками отверстия. Пакеры из пластика работают по принципу дюбеля.

Пакеры нашли широкое применение в сфере строительства и возведения капитальных строений. В частности, с их использованием происходит гидроизоляция фундаментов, паркингов, насосных станций, и т.д.

Особенности и виды пакеров

Paзличaют нecкoлькo видoв пaкepoв, кoтopыe иcпoльзуютcя в зaвиcимocти пocтaвлeнных зaдaч:

Пакер для высокого давления – до 200 атм
Пакер для среднего давления – до 150 атм
Пакер для низкого давления – до 50 атм.

От того, при каком давлении будут проводиться работы, зависит материал, из которого изготавливается пакер для инъекций.

Пакеры высокого давления производятся из стали, обязательно имеется резиновый уплотнитель и усиленный наконечник. Применяются для инъектирования под высоким давлением до 250 атмосфер железобетонных, каменных и кирпичных конструкций. Инъекционный материал: полиуретан, эпоксид и акрилатные гели.

Инъекционные пакеры являются приборами c плocкoй, цaнгoвoй или кeглeвиднoй гoлoвкoй paзличнoй длины и диaмeтpa c вcтpoeнным клaпaнoм, способными выдерживать необходимый уровень давления.

У пакеров высокого давления может быть 2 типа головок: надвижные (плоские) или кегельные (цанговые).

Пакеры среднего давления изготавливают из алюминия или пластика высокого качества, они имеют укороченный наконечник. С их помощью возможно проводить инъектирование геля, полиуретана и минеральных материалов в кирпичные и каменные конструкции.

Пакеры низкого давления обычно создаются из дешевых видов пластика и не предназначены для серьезных нагрузок. Пакер имеет широкий проходной внутренний диаметр 16 мм, служит для инъектирования цементных, микроцементных суспензий и полимерных составов. Пластиковый пакер оборудован обратным клапаном, предотвращающим выход инъекционного материала из шпура. Рабочее давление до 15 атм.

Сам процесс проведения гидроизоляции с использованием инъекционных пакеров внешне достаточно прост, но требует опыта и наработанных навыков. Его можно условно разделить на 3 этапа:

Подготовка отверстий – они должны выполняться под углом 45 градусов. Их диаметр должен соответствовать диаметру пакера.
Установка в подготовленные отверстия пакеров.
Подключение насоса. Пакеры, вставленные в отверстия подключают к насосу (вручную или при помощи гайковерта). Причем подключать их нужно поочередно, чтобы раствор шел равномерно.
Извлечение. После выполнения всех работ пакеры можно промыть и использовать еще несколько раз.

Различаются пакеры по типу соединительного штуцера, длине и диаметру.
Разница между цанговым и плоским штуцером заключается в способе крепления соединительной муфты.
Рекомендуемое давление пакеров 200-300 бар.
Для предотвращения обратного вытекания инъекционного состава, пакер оснащён клапаном обратного давления.Пакер может иметь цанговую, плоскую или кеглевидной головку различного диаметра и длины.

Мeтaлличecкиe (aлюминиeвыe, cтaльныe) пакеры cпoльзуютcя пpи paбoчeм дaвлeнии до 200-250 бap для paбoты c жeлeзoбeтoнными и бeтoнными кoнcтpукциями. Алюминиевые пакеры применяются для инъектирования полиуретановых составов. Стальные пакеры необходимы для инъектирования полиуретановых составов и акрилатных гелей. Они имеют большую прочность и увеличенный проходной канал.

Стальные инъекционные пакеры характеризуются высоким уровнем прочности и износостойкости. Их физические свойства и технические параметры дают возможность пропускать жидкие изолирующие вещества при давлении до 250 бар. Таких показателей достаточно для работы с бетонными и железобетонными конструкциями.

Плacтикoвыe пакеры мoжнo пpимeнять пpи бoлee низком уровне дaвлeния (дo 100 бap) для paбoты c киpпичными и кaмeнными клaдкaми.

Пo типу кpeплeния пaкepы бывaют:

Paзжимныe: их установка может происходить вручную, или с помощью специализированных строительных инструментов (гайковертов). Конструкция приспособления способствует обеспечению целостности и сохранности арматуры при выполнении различных манипуляций, к числу которых относится бурение и инъектирование полимеров. Разжимные паркеры относятся к профессиональным моделям.Инъекционный стальной или аллюминивый пакер применяется для инъектирования полиуретановых составов и акрилатных гелей.

Наклеиваемые или адгезионные пакеры предназначены для прокачки трещин в бетоне при относительно (в сравнении с разжимными пакерами) низком давлении. Их кpeплeниe осуществляется тoлькo pучным cпocoбoм. Клеевой стальной пакер применяется для инъектирования эпоксидных и полиуретановых составов. Использование наклеиваемых пакеров обусловлено толщиной прокачиваемой плиты в местах, где невозможно осуществить бурение.

Наиболее часто встречаемое использование наклеиваемых пакеров при панельном (сборном строительстве). По этой причине получили огромное распространения в Европе.

Технология их устройства значительно отличается от разжимных пакеров. Основное отличие заключается в прикреплении пакера с помощью эпоксидного клея на саму трещину, которая затем расшивается, заделывается ремсоставами и прокачивается.

Забивные пакеры закрепляются в заранее пробуренном инъекционном канале. Материал изготовления – металл или пластик. Забивной пластиковый пакер применяется для инъектирования цементных и полимерных составов. Пакер оснащен обратным клапаном для предотвращения вытекания составов.

Пластиковый пакер функционирует под давлением до 100 бар. Его принято считать разовым прибором, предназначенным для выполнения операций с небольшими объемами. Выбирая пакер пластиковый, цена которого существенно ниже алюминиевых и стальных аналогов, покупателю стоит оценить все преимущества и недостатки его использования.

Помимо материала основы, пакеры для инъектирования различаются согласно типу соединения. Цанга, муфта или плоская масленка – типы фиксации, каждый из которых продемонстрировал свои преимущества, работая в различных условиях.

Пакер инъекционный оснащен обратным клапаном. Такая система противодействует выходу инъекционного вещества их строительной конструкции. Сборка продукции осуществляются на современном, высокотехнологичном оборудовании, с использованием инновационных технологий.

Основные преимущества пакеров:

Равномерное распределение изолирующих материалов по всей рабочей поверхности;
исключается вытекание рабочей смеси, так как в конструкции предусмотрен обратный клапан;
максимальный уровень прочного крепления арматуры, из которой собирается основание конструкции;
длительный срок службы, при условии правильного использования, для реализации в определенных заранее условиях.

Вы можете у нас купить оптом или в розницу пакеры стальные, алюминиевые, с различными насадками и разной конфигурации. В каталоге представлены пакеры инъекционные, купить которые можно, не выходя из дома или офиса.

Обращение в «Гидро-КС» – экономия времени и средств, гарантия доступных цен при высоком качестве пакеров, интересные скидки и бонусы для постоянных и оптовых клиентов, а также, отгрузка и доставка пакеров в минимальные сроки.

Пакеры предназначены для уплотнения кольцевого пространства и разобщения отдельных горизонтов нефтяных и газовых скважин. Они работают в условиях воздействия высоких перепадов давлений (от 7 до 70 МПа), больших механических нагрузок (десятки кН) и в различных термических (от 40 до 100°С, а при тепловом воздействии на пласт до 400°С) и коррозионных средах. Поэтому конструкции пакеров должны обеспечивать эффективную и надежную работу в условиях эксплуатации.

Пакеры при эксплуатации устанавливаются обычно в обсаженной части скважины и спускают их на колонне подъемных труб. Уплотнение, прижимаемое к обсадной трубе, должно надежно разобщать части ствола скважины, находящиеся над и под уплотнителем.

Пакеры применяются:
- при освоении скважины для облегчения и ускорения очистки забоя путем продувки и промывки через фонтанные трубы;
- при всех технологических процессах на скважине и при ее эксплуатации для защиты обсадной колонны от химической коррозии и действия чрезмерно высокого давления жидкости и газа;
- при необходимости центровки колонны насосно-компрессорных труб и передачи части веса труб на обсадную колонну при подземных ремонтах скважин.

Пакер включает следующие элементы (Рис.2.2.): 1-головка; 2-опорное кольцо; 3-ограничительная втулка; 4-ограничительный уплотнительный элемент; 5- ограничительное кольцо; 6- уплотнительный элемент; 7- конус; Узел фонаря в свою очередь состоит из элементов: 8-шлипсы; 9-упорная втулка; 10-ограничительный обруч; 11- пружина; 12-корпус фонаря; 13-штифт; 14-фигурный паз в крпусе фонаря; 15-ствол.

Головка 1 пакера предназначена для присоединения пакера с якорем. Она представляет трубу, имеющую в верхней части левую резьбу бурильных труб, служащую для соединения с якорем ЯПГ, в нижней части - муфтовую резьбу насосно-компрессорных труб для соединения со стволом 15 и наружную метрическую резьбу - для навинчивания опорного кольца 2. Наружная поверхность головки имеет кольцевые риски для извлечения пакера овершотом в случае прихвата его в скважине. Материал для изготовления применяется такой же, как и у бурильных труб.

Опорное кольцо служит для упора уплотнительного элемента 4 и обеспечивает ее деформацию при посадке пакера.

Ствол представляет собой отрезок насосно-компрессорной трубы. На него последовательно надеваются ограничительная втулка 3, ограничительный уплотнительный элемент 4, ограничительное кольцо 5, резиновый уплотнительный элемент 6, конус 7 и узел фонаря со шлипсами.

Рис.2.2. Общий вид механического пакера

1-головка; 2-опорное кольцо; 3-ограничительная втулка; 4-вспомогательный уплотнительный элемент; 5-ограничительное кольцо; 6- основной уплотнительный элемент; 7- конус; Узел фонаря в свою очередь состоит из элементов: 8-шлипсы; 9-Упорная втулка; 10- ограничительный обруч; 11-пружины; 12-корпус фонаря; 13-штифт; 14-фигурный паз; 15-ствол.

Узел ограничителя предназначен для предотвращения проникновения резины основного уплотняющего элемента в кольцевой зазор между скважиной и опорным кольцом 2 при высоких перепадах давления жидкости. Между торцами ограничительной втулки 3 и ограничительного кольца 5 остается зазор, достаточный для заполнения кольцевого зазора при сжатии уплотнительного элемента и и в то же время для предупреждения его заклинивания.

Под действием веса колонны насосно-компрессорных труб резиновый элемент 6 сжимается между неподвижным ограничителем 5 и подвижным конусом 7.

Происходящее при этом увеличение диаметра резинового элемента создает уплотнение кольцевого пространства между обсадной колонной и подъемными трубами. Диаметр резиновой манжеты при свободном состоянии должен быть меньше внутреннего диаметра обсадной колонны примерно на 10-20 мм и не должен быть больше диаметра шаблона.

Основной уплотнительный элемент , как и ограничительный, изготавливается из резины марок 4004, 3826-С, которые допускают большую деформацию. Они рассчитаны на работу при температуре до 100 0 С, стойкие против разъедания агрессивными веществами, находящимися в скважине.

Подвижный конус является промежуточным элементом, предназначенным передавать сжимающие усилия от шлипсов на уплотнительные манжеты. Конусная форма этого элемента обеспечивает посадку пакера на определенной глубине ствола скважины при перемещении ствола вниз относительно неподвижного фонаря, конус надвигается на не­подвижные шлипсы, раздвигает их до соприкосновения с обсадной колонной, и заклинивает.

Узел фонаря устроен следующим образом: в корпусе 12, представляющем цилиндрическую втулку, под углом 120° расположены глухие отверстия, в которых помещены цилиндрические пружины. Внизу корпуса размещена упорная втулка 9, вверху- оганичительный обруч 10, удерживающие от выпадения шлипсы 8. Наружный диаметр фонаря должен быть больше всех остальных деталей.

Штифт 13, ввернутый в корпус фонаря, при спуске пакера в скважину находится в фигурных пазах ствола 15 и, связывая ствол со шлипсами, предотвращает самопроизвольную пакеровку.

Спуск пакера в скважину до требуемой глубины производится на колонне бурильных или насосно-компрессорных труб. При вводе пакера в обсадную колонну, благодаря трению фонарь стремится отстать от общего движения спускаемой колонны, но этому препятствуют штифты, удерживающие фонарь за его корпус. При достижении пакером нужной глубины небольшим подъёмом колонны вверх (0,3 - 0,5 м) и поворотом труб на 1 - 1,5 оборота вправо штифт выводятся из фигурного паза. Фонарь при этом не вращается из-за трения шлицов об обсадную колонну. При дальнейшем спуске колонны труб конус надвигается на шлипсы, которые продолжают оставаться с фонарем на месте, раздвигает их. При этом шлипсы своими насечками врезаются в стенку обсадной колонны и препятствуют дальнейшему движению конуса вниз. Под действием веса колонны труб резиновый уплотнительный элемент 6 сжимается между неподвижным ограничителем 5 и подвижным конусом 7. Происходит деформация резинового элемента пакера и уплотнение кольцевого пространства между обсадной колонной и подъемными трубами.