Пакери. Класифікація. Механічні та гідравлічні пакери. Розрахунок умов пакерування мех-х та гідр-х пакерів. 2574
Пакери призначені для ущільнення кільцевого простору та роз'єднання окремих горизонтів нафтових та газових свердловин. Вони працюють в умовах впливу високих перепадів тисків (від 7 до 70 МПа), великих механічних навантажень (десятки кН) та в різних термічних (від 40 до 100°С, а при тепловому впливі на пласт до 400°С) та корозійних середовищах. Тому конструкції пакерів повинні забезпечувати ефективну та надійну роботу в умовах експлуатації.
Пакери застосовуються: - при освоєнні свердловини для полегшення та прискорення очищення вибою шляхом продування та промивання через фонтанні труби; - при всіх технологічних процесах на свердловині та при її експлуатації для захисту обсадної колони від хімічної корозії та дії надмірно високого тиску рідини та газу; - при необхідності центрування колони насосно-компресорних труб та передачі частини ваги труб на обсадну колону при підземних ремонтах свердловин.
Функціональне призначення пакера та його елементів: - роз'єднання стовбура свердловини; -сприйняття осьових зусиль; - керування елементами пакера при його спуску в свердловину та при встановленні або зніманні пакера; -виконання деяких технологічних функцій, наприклад, у пакерів-відсікачів. Все це обумовлює структурну схему пакера, яка включає такі складові: ущільнюючі елементи, опору пакера, систему управління пакером, технологічні пристрої.
Класифікація В основу класифікації покладено два види ознак. Перший розкриває конструктивні особливості, принцип дії пакерів, показує їх потенційні можливості, другий ознака характеризує зовнішні особливості, загальні багатьом пакерів.За конструктивними схемами пакери розділені на такі типи:СВ - пакери, вяких стиск ущільнювальних елементів відбувається під впливом зовнішніх сил;СУ - пакери стиску, що працюють під дією пружних сил;НД - надувні пакери.
До типуСВ віднесені пакери, герметизація кільцевого зазору яких здійснюється внаслідок осьового стиснення ущільнювального елемента, що є набір втулок. Елемент (див. малюнок 1 а), виконаний з гуми, іноді з армуванням тканинним або металевим кордом, розрахований на роботу при температурі до 100 °С. Елемент (див. рисунок 1, б) виготовлений з прогумованого або прографічного азбесту і призначений для роботи в середовищі з температурою до 300 – 400 °С.
 |
Малюнок 1 - Схеми ущільнюючих елементів пакерів
Відмінною особливістю пакерівСУ є те, що діаметр їх ущільнювального елемента у вільному стані перевищує діаметр свердловини, що перекривається. Притискання до труб відбувається після усунення запобіжного кожуха (при закритому варіанті спуску). До надувних пакерівНД віднесені ті, герметизуючий елемент яких являє собою оболонку, закріплену на корпусі або виконану разом з ним і притискається до стінок свердловини за рахунок дії надлишкового тиску рідини, що закачується або перебуває в свердловині, а також тиску газів, утворюються під час вибуху заряду вибухових речовин.
Залежно від того, з якого матеріалувиготовлений ущільнювальний елемент, кожен тип пакеру розділений на класи: Р - гумові; М – металеві; Ф - фторопластові. При класифікації враховані такі зовнішні ознаки: 1)спосіб спуску в свердловину: Т - на трубах; К - на кабелі (тросі); 2)спосіб зняття з місця встановлення: І - видобуті, С - знімні; Р - розбурювані; 3)спосіб створення навантаження на ущільнювальний елемент, який відображається в назві пакера. При цьому спочатку враховується спосіб утворення опори, потім спосіб деформації елемента ущільнювача.
За способом створення навантаження на ущільнювальні елементи пакери поділяються на такі типи:М – механічні пакери, у яких деформація ущільнювального елемента 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 ущільнювального елемента 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 ущільнювального елемента здійснюється під дією гідравлічних сил у трубах;
Г – гідравлічні пакери, характерною особливістю яких є те, що тиск рідини використовується для притискання ущільнювального елемента до стінок свердловини, а іноді і для приведення в робоче положення упору стінку свердловини;Х – хімічні пакери, у яких притискання ущільнювального елемента до стінок свердловини здійснюється за рахунок енергії, що виділяється в результаті хімічної реакції;П – пневматичні пакери, у яких ущільнювальний елемент до стінок свердловини притискається внаслідок 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 та стінку свердловини.