18. Пакеры механического действия, устройство, принцип работы.

Механический пакер предназначено для герметизации ствола, преимущественно пьезометрических скважин.

Механический пакер состоит из ствола, имеющего на концах быстроразъемные соединения, корпуса с зубчатой наружной поверхностью в нижней части, соединенного верхней частью с упорной втулкой, под которой установлен уплотнительный элемент, опирающийся на распорную втулку, соединенную с узлом заякоривания и фиксации пакера, узла заякоривания и узла центратора. Узел заякоривания выполнен в виде направляющей втулки, в окнах которой размещены шлипсы между верхним и нижним клиновыми втулками. Нижняя клиновая втулка соединена с втулкой узла центратора, в которой установлены подпружиненные фрикционные центрирующие колодки. Между нижней клиновой втулкой и втулкой узла центратора установлен разрезной стопорный элемент с внутренней упорной резьбой для взаимодействия с зубчатой наружной поверхностью нижней части корпуса. Между наружной зубчатой поверхностью нижней части корпуса и разрезным стопорным элементом установлена скользящая втулка с внутренним кольцевым выступом, перемещаемая стволом пакера в двух направлениях.

Недостатки конструкции:

- для посадки пакера требуется создание осевой нагрузки, максимальное значение которой определяется весом колонны труб. Однако в ряде случаев веса колонны труб бывает недостаточно для создания необходимой нагрузки на уплотнитель, особенно это касается скважин газовых месторождений и подземных хранилищ газа, характеризующихся небольшими глубинами. Таким образом, пакер имеет ограничение по минимальной глубине (месту) его установки в скважине. В этом случае либо данный пакер не может быть применен вообще либо его установка потребует дополнительных технико-технологических решений, неизбежно осложняющих работу с ним;

- в случае применения пакера в пьезометрических скважинах, а также, если пакер используется для установки на нем внутрискважинного оборудования (клапан-отсекатель, диспергатор и т.д.), требуется отсоединение и извлечение колонны труб после посадки пакера и последующее подсоединение колонны труб, когда потребуется съем пакера. В данном случае конструкция пакера не предусматривает возможность отсоединения-присоединения колонны. Использование промежуточного стыковочного устройства в случае установки его между стволом пакера и колонной труб проблематично, поскольку стыковочное устройство, как правило, требует приложения крутящего момента, а вращение может привести к развинчиванию быстроразъемного соединения пакера и его случайному съему;

- после посадки пакера сжимающее усилие на уплотнитель поддерживается за счет фиксированного положения корпуса, находящегося в зацеплении своей зубчатой поверхностью с разрезным стопорным элементом. При съеме пакера осевая нагрузка на верхнюю часть отсутствует, разрезной стопорный элемент находится в полностью нагруженном состоянии и его принудительный вывод из зацепления может привести к слому зубьев, резкому, скачкообразному перемещению корпуса, что снижает надежность конструкции.

Пакер работает следующим образом:

- при достижении заданной глубины колонну труб с пакером приподнимают и поворотом вправо вводят фиксатор в длинную часть паза с разгрузкой инструмента. Шток перемещается вниз относительно заякоривающих узлов, с вводом нижнего конуса в контакт с плашками и сжатием пружины, что приводит к их перемещению к стенке скважины;

- при разгрузке инструмента нижний выступ штока входит в контакт с дополнительным выступом верхнего конуса и сжатием пружины. Уплотнительный элемент под действием сжимающей нагрузки деформируется к стенке скважины и герметизирует межтрубное пространство;

- для перевода пакера в транспортное положение снимают избыточное давление под пакетом;

- штоки с верхним конусом и уплотнителем перемещаются вниз до упора с нижним конусом. Плашки усилием пружины возвращаются в исходное положение:

- натяжением труб снимают сжимающую нагрузку пакера;

- плашки нижнего заякоривающего узла складываются;

- уплотнитель принимает первоначальное положение.

Недостатки данного пакера:

- необходимость ввода под высоким давлением рабочей жидкости в лифтовую колонну труб для посадки пакера;

- для условий применения последнего в пьезометрических скважинах неприемлемо;

- в случае применения для посадки пакера веса лифтовой колонны сложно осуществить

отсоединение-присоединение лифтовой колонны труб.