Оборудование для добычи нефти и газа Том 1

поверхности по кабелю /. Пакер спускается в скважину на кабельной го­ ловке 2, соединенной с неснаряженным корпусом 3 перфоратора ГТК 85 или ПК 105, служащим в этом случае как дополнительный груз. Причем корпус перфоратора через переходник 5 и с помощью шариков б соединя­ ется с накидной гайкой пакера. Для соединения электроввода пакера с цен­ тральной жилой кабеля служит изолированный электропровод 4.

Принцип работы пакера следующий. После спуска сборки на заданную глубину по кабелю подается импульс электрического тока, срабатывает электровоспламенитель и загорается навеска пороха. Под действием давления газов, образовавшихся при горении пороха, корпус пакера необратимо деформируется до внутренней стенки обсадной колонны, создавая таким образом пробку в обсадной колонне. Под дав­ лением газов одновременно пробка пакера перемещается относительно накидной гайки вверх. При этом шарики западают в проточку 12 пробки, обеспечивая разъединение переходника 5 с пакером.

Детали, относящиеся непосредственно к пакеру, изготавливаются из легко разбуриваемого материала (алюминиевого сплава) и при необхо­ димости удаления пакера их разбуривают. Диаметр пакера рассчиты­ вают таким образом, чтобы деформация корпуса под действием поро­ ховых газов происходила без его разрушения. Деформация должна быть в пределах пластичности материала и достигать внутренней стен­ ки обсадной колонны, чтобы уплотнение между корпусом пакера и об­ садной колонной и сцепление между ними были надежными.

Преимуществами взрывного пакера типа ВП являются простота конструкции, возможность установки его в скважине без спуска колон­ ны НКТ. Однако имеются и недостатки: ограниченная область приме­ нения - пакер может быть использован только тогда, когда по техноло­ гии проводимых на скважине работ необходим пакер-пробка; не всегда достигается или нарушается со временем герметичная установка паке­ ра, т. е. уплотнение металл - по металлу (обсадная колонна - корпус пакера) в условиях скважины ненадежно, поэтому взрывные пакеры на промыслах используются как пробки с последующей установкой це­ ментного моста канатным методом, что значительно увеличивает эф­ фективность их использования [11].

Взрывной пакер типа ВП разработан шести типоразмеров с .наруж* ным диаметром от 88 до 135 мм на перепад давления до 60 МПа. ‘

Взрывной пакер типа ВПМ в отличие от пакера типа ВП имеет наде­ тую на корпус ма!гжету. Благодаря этому повышена надежность герме­ тизации пакером обсадной колонны. '

Пакер типа ВПМ разработан также шести типоразмеров на перепад давления до 80 МПа.

Рис. 1.3.6. Пакер взрывной цементировочпый типа ПВЦ

Пакер типа ПВЦ (взрывной це­ ментировочный) (рис. 1.3.6) состоит из ствола 24, на котором собраны уплотнительный элемент 23, верх­ ний и нижний конусы 27, зафикси­ рованные на стволе срезными штиф­ тами 22, плашки 20, упор 19 со сто­ порными кольцами 18. Нижний ко­ нец пакера заканчивается клапанной клеткой 26, одновременно служащей и нижним упором для нижней плаш­ ки. Нижний конец ствола служит седлом для шарового клапана 27

Камера взрыва присоединена к пакеру шпилькой 17, которой он комплектуется в двух вариантах: в виде полого цилиндра, когда необ­ ходимо сохранить центральный ка­ нал пакера, и в виде глухого цилин­ дра, когда необходимо этот канал заглушить. Камера состоит из кор­ пуса 11, гильзы 10, наконечника 16, пробки 5, переходника 4, заряда 7 с пиропатроном 6. Электроввод в пробке загерметизирован как с на­ ружной, так и с внутренней стороны специальными сальниковыми уст­ ройствами.

Камеру 14 между корпусом и гильзой заполняют жидким маслом, которое, перетекая через отверстия 15 и 13 в камеру 72, предотвращает мгновенное перемещение гильзы в момент взрыва и служит тормозным устройством.

Пакер спускается в скважину на кабельной головке 2, соединяемой с пакером либо через головку 3 перфоратора ПК 85, либо через головку и корпус того же перфоратора, используемого в случае необходимости как дополнительный груз.

Принцип работы пакера следующий. Собранный пакер (см. рис. 1.3.6) спускают в скважину на необходимую глубину и по кабелю подают

импульс электрического тока, от действия которого загорается заряд пороха. Под давлением образовавшихся газов гильза перемещается относительно корпуса. При этом происходит вывод уплотнительного элемента и плашек пакера в рабочее положение. При усилии, боль­ шем, чем усилие, необходимое для посадки пакера, происходят раз­ рушение шпильки 17 и отсоединение пакера от взрывной камеры. К этому моменту гильза своим упором достигает наконечника, и жид­ кость из камеры 14 полностью выдавливается в камеру /2, а герме­ тичная газовая камера 8 вскрывается, и газы выбрасываются в сква­ жину (верхний конец гильзы вскрывает отверстие 9). Камера на кабе­ ле / поднимается на поверхность и может быть использована повтор­ но. Пакер изготовлен из легко разбуриваемых материалов. Недостат­ ком этого пакера по сравнению с пакерами типа ПР является необхо­ димость спуска колонны НКТ для выполнения технологических опе­ раций, связанных с закачкой тампонирующего материала в подпакерную зону. Для этого нижний конец колонны труб оборудуется специальной муфтой, которая, входя в верхний конец гильзы /О, обеспечивает герметичное соединение пакера с колонной труб. Гер­ метичность соединения проверяется продавливанием резинового шарика 25 через сужение канала ствола в нижней его части. Пакер разработан трех типоразмеров (диаметром 110; 118; 135 мм) на пере­ пад давления до 30 МПа.

Как уже указывалось выше, скважины перед проведением подзем­ ного ремонта необходимо глушить.

Давление, создаваемое столбом жидкости глушения, должно пре­ вышать пластовое давление. При этом используемая для глушения скважин жидкость не должна:

-проникать в продуктивный пласт;

-содержать механические примеси, которые могут засорить приза­ бойную зону пласта и подземное оборудование;

-вступать в химическую реакцию с породой пласта, так как это мо­ жет привести к образованию твердого осадка;

-вызывать коррозию колонн труб, подземного и наземного обору­ дования;

-быть огнеопасной, ядовитой, дефицитной и дорогостоящей;

-замерзать зимой.

Из-за отсутствия жидкостей, полностью отвечающих указанным требованиям, глушение скважин отрицательно сказывается как на рабо­ те продуктивного пласта, так и на работе всего оборудования и требует повышенных затрат со стороны нефтедобывающих предприятий.

Так, глушение скважин растворами на водной основе часто вызыва­ ет снижение проницаемости призабойной зоны пласта на 50 % и более и увеличение сроков освоения скважин на 30 % и более.

Поэтому в течение длительного времени после окончания ремонта скважин наблюдается недобор нефти. По данным наблюдений, прове­ денных на различных месторождениях Западно-Сибирского регионах на скважинах, для глушения которых использовали воду, средний срок восстановления начального дебита составляет от J5 до 100 сут. При этом электролриводная насосная установка работает в условиях плохо­ го охлаждения, что снижает ее надежность.

Именно поэтому в ряде случаев применение пакеров с клапанамиотсекателями становится не только экономически целесообразным, но и необходимым.

Пакеры с клапанами-отсекателями можно разделить по способу ус­ тановки клапана на лакере, по виду уплотняемого элемента и системе управления (открытия и закрытия) клапана.

По способу установки клапаны разделяются на съемные и стацио­ нарные. Съемные, как правило, могут сниматься с помощью канатной техники после глушения скважины. Стационарные для замены клапана требуют подъема всего пакера.

По видам уплотняющего устройства клапаны-отсекатели подразде­ ляются на тарельчатые, шаровые, поршневые и крановые.

Тарельчатые клапаны, называемые часто “хлопушкой” состоят из корпуса, тарели, седла и возвратной пружины, работающей на кручение.

Шаровые клапаны аналогичны клапанам на штанговых насосах и здесь рассматриваться не будут.

Крановые клапаны состоят из корпуса, запорного элемента, пред­ ставляющего собой шар со сквозным отверстием, системы поворота запорного элемента и седла.

Поршневые клапаны могут перекрывать поток за счет закрытия бо­ ковых окон в цилиндре или же садиться на седло аналогично тарельча­ тым или шаровым.

В настоящее время наиболее приспособленными к осложненным ус­ ловиям эксплуатации оказались поршневые клапаны. Тарельчатые и крановые используются в нагнетательных скважинах.

По системе управления клапаны-отсекатели можно разделить на управляемые механическим толкателем и срабатывающие за счет пере­ пада давления в под- и надлакерной зонах. Последняя система подраз­ деляется на системы, срабатывающие от давления, возникающего в процессе эксплуатации и создаваемого устьевым оборудованием. Рас­ смотрим подробнее схемы управления:

а) схема управления клапаном-отсекателем с помощью механиче­ ского толкателя позволяет надежно фиксировать момент открытия и закрытия клапана. В схеме имеется хвостовик, присоединяемый к сква­ жинному насосному агрегату. Как правило, длина толкателя изменяется от 10 до 30 м, хотя может быть и длиннее. Недостатком такой схемы является необходимость приподьема колонны НКТ при отсутствии пе­ рекрытия ствола скважины, что требует установки устьевого сальника. К тому же, в случае изменения глубины подвески насоса и при других обстоятельствах, требуются извлечение и последующая установка лакера на новой глубине, что связано с обязательным глушением скважи­ ны. Кпалан-отсекатель с рассматриваемой системой управления не пе­ рекрывает скважину в аварийных ситуациях, например при обрыве ко­ лонны НКТ и падении ее на пакер.

Однако, несмотря на указанные недостатки и благодаря простоте исполнения, эта схема применяется в промысловой практике;

б) схема управления отсекающим клапаном пакера за счет усилия, возникающего от действия гидростатического давления столба жид­ кости в скважине, позволяет автоматически управлять клапаномотсекателем как в аварийных ситуациях, так и при повседневной экс­ плуатации. Кроме того, в этой схеме лакер-отсекатель и насосная уста­ новка работают независимо друг от друга, благодаря чему изменение глубины подвески насоса в процессе эксплуатации скважины не влечет за собой перестановки пакера. К недостаткам этой схемы по сравнению с первой относится необходимость применения более сложного и доро­ гостоящего оборудования;

в) схема управления отсекающим клапаном пакера за счет импульса давления, создаваемого над клапаном, дает возможность работы без устьевого сальника. Однако для переключения клапана из одного по­ ложения в другое необходимо наличие насосного агрегата, что услож­ няет ее эксплуатацию. Как и в первой схеме, отсекающий клапан нс срабатывает при аварийных ситуациях.

Необходимо отметить, что установка пакеров с клапанамиотсекателями имеет следующие существенные недостатки:

-невозможен или крайне затруднен спуск на забой приборов;

-при использовании в скважинах с высоким содержанием механи­ ческих примесей возможно попадание осевших частиц на прием насоса

ив механизм пакера, что затруднит его демонтаж;

-создает на внутренних стенках обсадной трубы механические по­ вреждения от удерживающих элементов пакеров;