3 Разработанное устройство, принцип действия и техническое описание
Предлагается конструкция механического пакера с разъемным стволом (рис.5.7), который состоит из следующих частей: переходника 1 на колонну бурильных труб; пружины 3 с поджимной гайкой 2; втулки 4 на корпус; самого корпуса, выполненного патрубками 6 и 10 с соединительными муфтой 7 и ниппелем 8, имеющими левую резьбу с крупным шагом, с направляющими ребрами 9; фиксирующего узла, включающего цангу 5, упорные плашки 12 и конус 13; резинового уплотняющего элемента 14 с нажимным фланцем 15. Упорные плашки 12 соединяются с корпусом посредством винтов 11.

Пакер спускается в скважину на колонне бурильных труб. При этом упорные плашки 12, преодолевая сопротивление пружины 3, перемещаются вверх и не препятствуют прохождению пакера по стволу сквжины. Постановка пакера происходит следующим образом. На заданной глубине колонна бурильных труб приподнимается и упорные плашки 12 входят в зацепление со стенками скважины. При дальнейшем натяжении бурильной колонны нажимной фланец 15 передает усилие на уплотняющий элемент 14, который расширяясь, перекрывает ствол скважины. После закачивания тампонажной смеси в подпакерную зону путем вращения разгруженной колонны бурильных труб вправо отсоединяют муфту 7 от ниппеля 8. При последующем натяжении колонны плашки 12 перемещаются по поверхности конуса 13, происходит снятие пакера.

Таким образом, предлагаемый пакер является механическим, упорным, извлекаемым, одинарным. Отличается небольшим количеством деталей, простотой постановки и снятия.

По описанной схеме разработана конструкция Техническая характеристика устройства приведена в табл. 5.1.


Таблица 5.1 – Техническая характеристика разработанного пакера

Параметр	Значение
Диаметр скважин, мм	132
Диаметр уплотняющего элемента, мм	129
Длина уплотняющего элемнта, мм	500
Усилие для постановки пакера, кН	20-25
Длина, мм	1700
Масса, кг	34

---

4 Расчеты, подтверждающие работоспособность конструкции
Пакер показан на рис.5.8: слева в транспортном положении, справа — в рабочем. Уменьшение начальной высоты h монолитного резинового кольца до конечной высоты h₁ происходит при одновременном увеличении наружного диаметра D_р до диаметра скважины D практически без изменения объема резины.

Указанная деформация кольца сопровождается возникновением сил трения между кольцом и стенкой скважины, кольцом и стволом пакера. В соответствии с этим теоретическая величина усилия, необходимого для сжатия пакера, определится по формуле

P0=P1+P2+P3

( 5.1)

где P₁ – усилие, необходимое для предварительного сжатия пакера до соприкосновения резинового кольца со стенками скважины,

P₂ – усилие дополнительного сжатия пакера, необходимое для преодоления сил трения между кольцом и стенкой скважины и создания удерживающей силы по величине, равной силе Q ( осевой сдвигающей силе, действующей на пакер при заданной разности гидравлических давлений p ),

P₃ – усилие дополнительного сжатия пакера, необходимое для преодоления сил трения между кольцом и стволом пакера.

При сделанном допущении о несжимаемости материала, а также без учета сил трения на торцах резинового кольца

(5.2)

где Е – модуль упругости резины, Па.

После подстановки имеем

(5.3)

Для определения P₂ необходимо найти величину Q

(5.4)

где d

---

₀ – диаметр центрального отверстия, м;

p – разность гидравлических давлений, действующих на пакер, Па.

(5.5)

Определим площадь контакта нажимной детали с резиной

(5.6)

где D_м – диаметр нажимного фланца, м

(5.7)

Определим площадь контакта резины со стенками скважины

(5.8)

С учетом значений величин

(5.9)

Тогда

(5.10)

где  - коэффициент трения резины о стенки скважины.

(5.11)

Аналогично рассмотренному

(5.12)

где S₃ – площадь контакта резины со стволом пакера. м²;

₃ – коэффициент трения резины об обработанную стальную поверхность.

(5.13)

---

Тогда

(5.14)

В результате получаем

P0=9,2+4,3+4,8=18,3 кН

(5.15)

С учетом коэффициента запаса надежности

P=k P0=1,3 . 18,3=23,8 кН

(5.16)

Данное усилие распакеровки может быть обеспечено гидравликой буровых геологоразведочных станков.
5 Эксплуатация разработанного пакера
Перед каждым спуском пакера в скважину-ствол необходимо произвести его разборку и убедится в исправности и чистоте.

Работы осуществляются на специальном стенде или в слесарных тисках и использованием слесарного инструмента.

Перед началом сборки в первый раз необходимо проверить наличие деталей согласно спецификации и соответствие их размеров указанным на чертежах.

Устройство хранится в законсервированном виде, в упаковке, если срок хранения превышает 1 месяц.

Рисунок 5.1 – Пакер механический, применяемый для

герметизации призабойной зоны:

1 - уплотнительный элемент, 2 - букса, 3 - шток, 4 - переходник



Рисунок 5.2 – Пакер механический с плашечным захватом:

1 - шток, 2 - герметизирующий элемент, 3 - муфта, 4 - пластинчатая пружина, 5, 7 - плашечный захват, 6, 8 - направляющие плашек, 9 - пружина, 10 - штифт



Рисунок 5.3 – Пакер А. С. Дворецкого с якорным устройством.

1 - трубка; 2 - переводник; 3 - головка; 4 - резиновый влемент;

5 - опорное кольцо; 6 - патрубок; 7 - корпус якорного устройства;

8 - поршень-штуцер; 9 - палец; 10 - распорная лапа; 11 - пружина.



Рисунок 5.4 – Пакер:1 - шайба упорная, 2, 5 - шайбы фигурные, 3 - пробка, 4 - резиновая манжета, 6 - плашки, 7 - планки направляющие, 8 - конус, 9 - накидная гайка, 10 - муфта переходника, 11 - ниппель переходника

---

, 12 - тяги плашек, 13 - боковые тяги, 14 - кольцо, 15 - патрубок, 16 - переходника, 17 - винты, 18 тяга пакера


Рисунок 5.5 – Извлекаемый механический пакер конструкции ВИТРа:

1 - переходник; 2 - ствол пакера; 3, 8 - винты; 4 - гайка; 5 - шлицевой выступ; 6 - цанга; 7 - буртик; 9 - упорные плашки; 10 - конус; 11 - уплотняющий элемент; 12 - нажимной фланец


Рисунок 5.6 – Стационарный (разбуриваемый) пакер:

1 - переходник; 2 - нажимная гайка; 3 - пружина; 4 - втулка; 5 - цанга;

6 - патрубок; 7 - муфта; 8 - ствол пакера; 9 - фиксатор; 10 - пружина пластинчатая; 11 - винт; 12 - штифты; I3 - упорные платки; 14 - конус;

I5 - уплотняющий элемент; 16 - нажимной фланец; 17 - клапан;

18 - корпус клапана

Рисунок 5.8 – Схема к расчету сжимаемого пакера




Рисунок 5.7 – Разрабатываемый механический пакер


Перечень ссылок

Курсове та дипломне проектування бурових робіт: Навчальний посібник Калінініченко О.І., Юшков О. С., Івачов Л. М. та інші- Донецьк: ДонГТУ,1998.-153стр.

Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т.-6-е изд. М.: Машиностроение,1982.-Т.1-736стр.; Т.2.-584стр; Т. 3.-576стр.

ГОСТ 6238-77. Трубы обсадные и колонковые для геологоразведочного бурения и ниппели к ним. Технические условия.-Введ.01.01.86.-М.,1987.-13стр.

Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин/Под общ. ред. проф.Е. А. Козловского.- М.:Недра,1984-Т.I/-512стр.

---

Смотрите также файлы

• Иван алексеевич бунин (18701957).pptx

• Виды деятельности.docx

• Структура дипломного проекта.docx

• Коррупция довольно сложное и неоднозначно понимаемое по.pdf

• Принтеры.docx