Эксплуатационный пакер [1] — стандартный компонент оборудования для заканчивания нефтяных или газовых скважин , используемый для обеспечения уплотнения между внешней частью эксплуатационной колонны и внутренней частью обсадной колонны, хвостовика или стенки ствола скважины.
В зависимости от их основного назначения пакеры можно разделить на две основные категории: эксплуатационные пакеры и сервисные пакеры. Эксплуатационные пакеры — это те, которые остаются в скважине во время добычи. Сервисные пакеры используются временно во время работ по обслуживанию скважин, таких как цементирование, кислотная обработка, гидроразрыв и испытание скважин.
Обычно он спускается близко к нижнему концу эксплуатационной трубы и устанавливается в точке выше верхних перфораций или песчаных фильтров. В скважинах с несколькими зонами коллектора пакеры используются для изоляции перфораций для каждой зоны. В этих ситуациях скользящая муфта будет использоваться для выбора зоны для добычи. Пакеры также могут использоваться для защиты обсадной колонны от давления и добываемых жидкостей, изоляции участков корродированной обсадной колонны, утечек обсадной колонны или сдавленных перфораций, а также изоляции или временной остановки продуктивных зон. В разработках с заводнением, в которых вода закачивается в пласт, пакеры используются в нагнетательных скважинах для изоляции зон, в которые должна быть закачана вода.
Существуют случаи, в которых использование пакера может быть нежелательным. Например, скважины с большим объемом, которые добываются как по НКТ, так и по затрубному пространству, не будут включать пакер. Скважины со штанговыми насосами обычно не работают с пакерами, поскольку попутный газ добывается по затрубному пространству. В целом, при заканчивании скважин пакер может не включаться, когда затрубное пространство используется в качестве производственного канала.
Эксплуатационный пакер предназначен для захвата и уплотнения внутреннего диаметра обсадной колонны . Захват осуществляется с помощью металлических клиньев, называемых «слипами». Эти компоненты имеют заостренные, науглероженные зубья, которые врезаются в металл обсадной колонны. Уплотнение осуществляется с помощью больших цилиндрических резиновых элементов. В ситуациях, когда уплотняемое давление очень высокое (выше 5000 фунтов на кв. дюйм), по обе стороны элементов используются металлические кольца, чтобы предотвратить выдавливание резины.
Пакер спускается в обсадную колонну на эксплуатационной насосно-компрессорной колонне или канате . После достижения желаемой глубины клинья и элемент должны быть расширены для контакта с обсадной колонной. Осевые нагрузки применяются для того, чтобы протолкнуть клинья вверх по пандусу и сжать элемент, заставляя его расширяться наружу. Осевые нагрузки применяются либо гидравлически, либо механически, либо с помощью медленно горящего химического заряда.
Большинство пакеров являются «постоянными» и требуют фрезерования для их извлечения из обсадной колонны. Главными преимуществами постоянных пакеров являются более низкая стоимость и более высокие уплотнительные и захватные способности.
В ситуациях, когда пакер должен быть легко извлечен из скважины, например, при вторичном извлечении, повторном заканчивании или для замены эксплуатационной трубы, необходимо использовать извлекаемый пакер. Для снятия инструмента либо срезается металлическое кольцо, либо смещается муфта для отсоединения соединительных компонентов. Извлекаемые пакеры имеют более сложную конструкцию и, как правило, более низкие уплотнительные и захватные возможности, но после снятия и последующего обслуживания их можно использовать повторно.
Существует три типа пакеров: механические и гидравлические, устанавливаемые и постоянные. Все пакеры относятся к одному из них или их комбинации.
Механические пакеры устанавливаются посредством определенного движения трубы, обычно вращения или движения вверх/вниз.
Другие могут быть установлены с помощью веса — вес трубы может использоваться для сжатия и расширения уплотнительного элемента. Простым подъемом вверх по тяге пакер освобождается. Лучше всего его использовать в неглубоких скважинах с низким давлением, которые являются прямыми. Он не рассчитан на то, чтобы выдерживать перепады давления, если не включено гидравлическое удержание.
Пакеры с натяжением устанавливаются путем натяжения трубы, ослабление освобождает пакер. Подходит для неглубоких скважин с умеренными перепадами давления. Более низкое давление помогает увеличить силу установки на пакер. Используется в скважине для стимуляции.
Пакер, устанавливаемый вращением – вращение НКТ используется для установки пакера с целью его механической фиксации; поворот влево обеспечивает зацепление, а поворот вправо – извлечение.
Гидравлические пакеры используют давление жидкости для перемещения конуса за клиньями. После установки они остаются установленными либо за счет защемленного давления, либо за счет механического замка. Они освобождаются путем поднятия трубы. Они хороши для использования в наклонных или кривых скважинах, где движение трубы ограничено или нежелательно. Трубу можно подвешивать в нейтральном натяжении.
Надувные пакеры [2] — используют давление жидкости для накачивания длинной цилиндрической трубки из армированной резины для установки пакера. Часто используются для испытаний открытого ствола в разведочных скважинах и для обеспечения цементирования в эксплуатационных скважинах. Также используются в скважинах, где пакер должен пройти через ограничение, а затем установиться на гораздо большем диаметре в обсадной колонне или открытых стволах. Доступно множество вариантов для конкретных применений, включая те, которые способны выдерживать высокие перепады давления.
Постоянные пакеры спускаются и устанавливаются на электрическом кабеле, бурильной трубе или насосно-компрессорной трубе. Противоположные клинья устанавливаются для фиксации его в сжатом состоянии. После установки этот пакер устойчив к движению в любом направлении. Кабель использует электрический ток для подрыва взрывчатого вещества для установки пакера. Затем освобождающий штифт освобождает узел от пакера. Насосно-компрессорные трубы можно использовать, применяя вращение или вытягивание, или комбинацию того и другого. Они хороши в скважинах с высокими перепадами давления или большими колебаниями нагрузки на насосно-компрессорные трубы и могут быть установлены точно. Их можно устанавливать на самой большой глубине.
Цементные пакеры – В этом случае труба цементируется на месте внутри обсадной колонны или открытого ствола. Этот тип пакера дешев.
Температура и давление могут влиять на поведение труб и пакера, поскольку это может вызвать изменения в скорости расширения пакера и труб. Если пакер допускает свободное движение, то труба может удлиняться или укорачиваться. В противном случае внутри могут развиваться силы растяжения и сжатия. [3]
{{cite book}}: CS1 maint: location (link) CS1 maint: multiple names: authors list (link)