Лабораторна робота № 1

ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ I ПРИНЦИПУ РОБОТИ ПАКЕРА

1.1оМЕТА І ЗАВДАННЯ РОБОТИ

1.1.1оВивчення конструкції i принципу роботи пакера..

1.1.2оФормування індивідуального технічного мислення студентів.

1.2оОБЛАДНАННЯ, ІНСТРУМЕНТ

1.2.1оНатурний взірець пакера типу ПВ-ЯГМ-122-35, його вузли та деталі.

1.2.2оЛінійка – 500 мм.

1.2.3оШтангенциркуль – ШЦ-ІІІ-200-0,1.

1.3оТРИВАЛІСТЬ РОБОТИ

1.3.1 Тривалість роботи – 2 години.

1.4оМЕТОДИЧН1 ВКАЗІВКИ З ПІДГОТОВКИ ТА ПРОВЕДЕННЯ РОБОТИ

1.4.1оПри підготовці до роботи необхідно вивчити конструкцію i принцип роботи пакера ПВ-ЯГМ-122-35 (необхідний матеріал міститься в даних вказівках). Також повторити пройдений матеріал, з таких питань, як: номенклатура конструкційних сталей, їх умовне позначення; способи термічного i хіміко-термічного зміцнення деталей; типи різьбових з’єднань, включаючи трубні різьби; умовне позначення різьби; конструкція i умовне позначення обсадних труб згідно з ГОСТ 632-80; умова міцності деталей, які працюють на зріз; визначення похибки вимірювання.

1.4.2оДля більш глибокого ознайомлення з пакерами рекомендується вивчити матеріал згідно з літературними джерелами, які наведено в розділі 1.7.

1.4.3оНа початку заняття студент отримує індивідуальне завдання.

1.4.4оДля виконання завдання студент користується обладнанням, що входить в комплект лабораторного стенда "Пакери" та інструментом згідно з п. 1.2, а також всіма доступними довідковими i навчальними посібниками.

1.4.5оРоботу студент повинен виконати протягом відведеного часу i здати на перевірку.

1.5оЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

1.5.1оПакери призначені для відокремлення пластів та захисту експлуатаційної колони від дії середовища під час різноманітних технологічних і ремонтних процесів: експлуатація нафтових і газових свердловин, гідравлічний розрив пласта, кислотна і термічна обробка привибійної зони пласта, гідропіскоструминева перфорація, нагнітання у пласт води, ремонт ствола свердловини тощо.

Пакери опускають у свердловину на колоні насосно-компресорних труб. Прохідний канал пакера повинен давати змогу без перешкоди пропускати через себе обладнання та інструмент, необхідні для здійснення різноманітних операцій при освоєнні, експлуатації і ремонті свердловин.

В більшості випадків конструкція пакера включає в себе ущільнювальний та якірний вузли. Ущільнювальний - розділяє ствол свердловини на дві частини, якірний - запобігає переміщенню свердловинного обладнання під дією навантаження від перепаду тисків, що діють на пакер. Можливі також варіанти виконання цих вузлів у вигляді окремих конструкцій. Тоді пакер містить лише ущільнювальний вузол, а для фіксації його в експлуатаційній колоні можуть використовуватися різні варіанти якорів.

Існує багато схем і конструкцій пакерів, які можна класифікувати за найбільш характерною ознакою - способом керування пакером (його посадкою та зніманням). Згідно з цією класифікацією керування пакерів може бути механічне, гідравлічне та гідромеханічне.

1.5.2оДля шифрування пакерів прийняті такі позначення: ПХ₁ - Х₂Х₃-Х₄-Х₅Х₆, де П – пакер; Х₁ – позначення напряму сприйняття перепаду тиску (Н – вниз; В – вгору; Д – в дві сторони); Х₂ – варіант фіксації в свердловині (Я – самостійний; відсутність такого позначення свідчить про неможливість самостійної фіксації); Х₃ – спосіб керування пакером (М – механічний; Г – гідравлічний; ГМ – гідромеханічний); Х₄ – зовнішній діаметр пакера, мм; Х₅ – робочий тиск, МПа; Х₆ – виконання за корозійною стійкістю (К1 – для середовищ, що містять СО₂ до 6 %; К2 – для середовищ, що містять СО₂ і Н₂S до 6 %; К3 – для середовищ, що містять Н₂S і СО₂ до 25 %).

Наприклад ПВ-ЯГМ-122-35, де ПВ – пакер сприймає перепад тиску, що направлений вверх; Я – cпociб фіксації в колоні - самостійний; ГМ – cпociб керування – гідромеханічний; 122 – умовний дiaмeтp пакера, мм; 35 – максимальний перепад тиску, що сприймається пакером, МПа.

1.5.3оТехнічна характеристика пакера наведена в таблиці 1.1.

1.5.4оЗагальний вигляд пакера зображено на рисунку 1.1

Таблиця 1.1 – Технічна характеристика пакера

Основні параметри	Значення
1 Перепад тиску, який сприймається пакером, МПа, не більше	35
2 Тиск при посадці пакера, МПа	8 – 10
3 Температура робочого середовища, К/0С, не більше	373/100
4 Робоче середовище	Нафта, мінералі-зована вода
5 Діаметр експлуатаційної колони, при якому гарантується герметичність, мм: 5.1 умовний за ГОСТ 632-80 5.2 внутрішній	146 130,6-133
6 Діаметр прохідного отвору, мм	48
7 Габаритні розміри, мм не більше 7.1 зовнішній діаметр 7.2 довжина	122 1060
8 Маса, кг не більше	43
9 Показники надійності: 9.1 встановлений безвідмовний наробіток, год., не менше 9.2 встановлений ресурс до списання, год., не більше 9.3 середня тривалість відновлення праце-здатногоздатного стану, год 9.4 середній термін зберігання /по гумі/, роки	11000 23000 24 1

Пакер містить ствол 6, що з’єднаний різьбою з корпусом 14 клапанного вузла, в якому виконано вікно під клапан 17. Ущільнювальні елементи виконані у вигляді циліндричної манжети 10 і самоущільнювальної манжети 12. Самоущільнювальна манжета обтискається кожухом 16, що зв’язаний з корпусом 14 клапанного вузла зрізними гвинтами 20. Між манжетами 10 і 12 встановлений обмежувач 11, який зафіксований відносно ствола 6 пружинним кільцем 7. До верхнього кінця ствола приєднаний якірний вузол з центратором у вигляді конуса 1, шліпсів 4, стакана 5 з упором 9 i підпружинених плашок 2.

Тарільчастий клапан 17 встановлений на oci 18 i взаємодіє з кожухом 16 i патрубком 24 з пружиною 21 (підпружиненим патрубком) таким чином, що він перебуває у привідкритому положенні i дає можливість при спуску пакера у свердловину проникати рідині в насосно-компресорні труби.

1 – конус; 2 – плашки; 3 – пружини; 4 – шліпси; 5 – стакан; 6 – ствол; 7 – пружинне кільце; 8 – стопорне кільце; 9 – упор; 10 – циліндрична манжета; 11 – обмежувач; 12 – самоущільнювальна манжета; 13 – втулка; 14 – корпус клапанного вузла; 15,19 – ущільнювальні кільця; 16 - кожух; 17 – клапан; 18 – вісь клапана;

20 – гвинт; 21 – пружина; 22 – перехідник; 23 – фіксатор;

24 – патрубок

Рисунок 1.1 – Пакер ПВ-ЯГМ-122-35

Гумові кільця круглого перерізу 15 i 19 ущільнюють спряжені поверхні корпуса 14 клапанного вузла i кожуха 16.

До нижнього кінця корпуса 14 клапанного вузла приєднаний перехідник 22, в стінці якого змонтований підпружинений фіксатор 23.

1.5.5 Принцип роботи пакера наступний (рис. 1.2). В центральний клапан пакера під тиском подають рідину, яка діє на клапан 17. Останній, обертаючись відносно oci 18, діє на патрубок 24 i переборюючи зусилля пружини 21, сідає в сідло корпусу 14, перекриваючи при цьому прохідний канал пакера. При подальшому підвищенні тиску кожух 16, зрізаючи гвинти 20, переміщується вниз, звільняючи самоущільнювальну манжету 12 i клапан 17.

Після зниження тиску клапан 17 під дією підпружиненого патрубка 24, обертаючись навколо oci 18, встановлюється у вертикальному положенні між кожухом 16 і парубком 24. Останній утримується від переміщення вниз фіксатором 23 i пружиною 21.

При нагнітанні рідини через центральний канал пакера самоущільнювальна манжета 12 під дією тиску рідини, переборюючи зусилля пружинного кільця 7, переміщає обмежувач 11, циліндричну манжету 10, упор 9, стакана 5 з шліпсами 4 вверх, одночасно деформуючи циліндричну манжету 10. При цьому шліпси 4 завдяки похилому Т-подібному пазу в корпусі 1 переміщаються в радіальному напрямку i фіксують пакер, а манжети 10 i 12 розділяють затрубний простір від підпакерної зони.

Розпакерування сверловини здійснюється шляхом припіднімання колони НКТ, на якій підвішений пакер.

1.6 ВИМОГИ ДО ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ З РОБОТИ

1.6.1 Звіт з роботи повинен містити титульний лист, умову індивідуального завдання i його виконання. Результати виконання оцінюються з врахуванням точності, правильності, повноти викладення, аргументованості, володіння стандартизованою терміно-

логією. Неакуратно оформлений звіт до перевірки не допускається. Звіт з роботи вважають захищеним, якщо отримано позитивну оцінку.

Рисунок 1.2 – Пакер ПВ-ЯМГ-122-35 (робоче положення)

1.7оРЕКОМЕНДОВАНІ ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1.7.1оНефтепромысловое оборудование: Справочник / Под. Ред. Е.И. Бухаленко. – М.: Недра, 1990.

1.7.2 оИвановский В.Н., Дарищев В.И., Сабиров А.А., Каштанов В.С., Пекин С.С. Оборудование для добычи нефти и газа: В 2 ч. – М: ГПУ Изд-во “Нефть и газ” РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002. – Ч. 1.

1.7.3 оМолчанов Г.В., Молчанов А.Г. Машины и обору-дование для добычи нефти и газа. - М.: Недра, 1984.

1.7.4 Федорович Я.Т. Машини та обладнання для видобутку нафти і газу. Конспект лекцій. Частина І. – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2010.