Исходные данные

№	Наименование параметра	Вариант - 21
1	№ скв - индивидуальный	-
2	Глубина скважины Нскв, м, индивидуально	-
3	Обсадная колонна, D х s, мм	168х10
4	Группа прочности обсадной колонны	Д
5	Диаметр хвостовика, d ,мм	73
6	Модуль сдвига резины, G, МПа	7
7	Перепад давления на пакере, ΔP , МПа	40
8	Угол конуса плашки, α, о	18
9	Число плашек по радиусу, n, шт	4
10	Внутренний радиус резины, rш , мм	36,5
11	Наружный радиус резины после деформации (равен внутреннему радиусу обсад. колонны), Rс, мм	74
12	Высота плашек (длина по вертикали), lпл, мм	145
13	Длина хорды плашки, Lпл, мм	30
14	Стрела дуги поверхности плашки, fпл, мм	6

1. Определили наименьшую величину осевой силы, обеспечивающей герметичное разобщение ствола скважины:

где:

– перепад давления на пакере, МПа;

– площадь поперечного сечения уплотнительного элемента в деформированном состоянии, м²:

Rc – наружный радиус резины после деформации (равен внутреннему радиусу обсад. колонны), м;

r_ш - внутренний радиус резины, м;

Rп – наружный радиус резины до деформации, м:

2. Определили наибольшую высоту уплотнительного элемента пакера.

где:

f – коэффициент трения (принимаем 0,2)

3. Определили оптимальную длину хода штока пакера.

где:

h – высота свободного, не нагруженного уплотняющего элемента:

4. Проверили влияние плашечного захвата на прочность обсадной колонны. В конструкциях пакеров, где плашки перекрывают кольцевой зазор полностью (или больше 70%), нагрузка на обсадную колонну распределена равномерно по всему периметру.

где:

D_вн – внутренний диаметр обсадной колонны, м;

– осевая длина плашки, м;

– длина хорды плашки в диаметральной сечении, м;

– стрела профиля плашки;

– предел текучести материала обсадной колонны (сталь группы прочности Д).

5. Представить конструкции пакеров различных типов и объяснить принципы их действия.

Основные типы пакеров:

Механические:

Состоят из корпуса, уплотнительного элемента (резиновая манжета), плашек (слайсов) и конусов. Привод в действие осуществляется вращением или осевым перемещением колонны труб.

При вращении колонны труб вправо или при создании натяжения/сжатия происходит относительное перемещение конусов относительно плашек. Плашки раздвигаются и фиксируются к обсадной колонне, одновременно сжимая уплотнительный элемент радиально до герметичного контакта со стенкой.

Применяются в стандартных условиях и под КРС. Просты в применении, надежны и подходят для стандартных скважин.

Гидравлические:

Включают гидравлический поршень, срезные винты, уплотнительный элемент и плашки. Не требуют механического воздействия на колонну.

После спуска на заданную глубину через колонну труб создаётся давление жидкости. Давление действует на поршень, который, срезая винты, перемещается и активирует плашки и уплотнительный элемент. После снятия давления пакер остаётся в рабочем положении.

Подходят для ГРП/высоких давлений и сложных профилей ствола.

Гидромеханические:

Комбинированное устройство, объединяющее гидравлический привод и механическую фиксацию. Имеет посадочное седло под шар, срезные винты, уплотнительную манжету и плашки.

Сначала давление жидкости (после посадки шара в седло) срезает винты и перемещает поршень, который частично сжимает уплотнительный элемент. Затем дополнительное механическое воздействие (осевое перемещение колонны) окончательно фиксирует плашки и уплотняет манжету. Такая схема обеспечивает повышенную надёжность и контролируемую посадку на глубине.

Набухающие:

Представляют собой трубчатый корпус с надетым на него элементом из специального эластомера (резиновая смесь). Эластомер подобран так, чтобы увеличиваться в объёме под воздействием пластовой жидкости (нефти, воды или газового конденсата).

Не требуют механической активации. После спуска в скважину материал уплотнителя контактирует с пластовым флюидом и начинает набухать, кратно (до 300%) увеличиваясь в объёме. Процесс набухания занимает от нескольких часов до нескольких дней. В результате эластомер плотно перекрывает кольцевой зазор, герметизируя затрубное пространство.

Эффективны в горизонтальных стволах и сложной геометрии.

Надувные:

Имеют гибкую надувную камеру (блинкер), армированную для прочности, и систему подачи жидкости или газа внутрь камеры.

После установки в заданном интервале через линию управления или колонну труб подаётся рабочая жидкость (или газ) внутрь надувного элемента. Камера расширяется, прижимаясь к стенкам скважины или обсадной колонны, создавая герметичное уплотнение.

Позволяют герметизировать интервалы с большим перепадом диаметров.

Пневматические:

Аналогичны гидравлическим или надувным, но в качестве рабочего тела используется сжатый газ (обычно азот или природный газ).

Газ под высоким давлением подаётся в полость пакера, расширяя уплотнительный элемент. После герметизации пакер удерживается за счёт давления газа. Устойчивы к низким температурам, так как газ не замерзает.

Газовые скважины, низкотемпературные скважины, зоны вечной мерзлоты.

Биоразлагаемые конструкции:

Изготавливаются из специальных композитных материалов или сплавов, которые разрушаются под воздействием пластовых флюидов, температуры или времени.

После выполнения необходимых операций (ГРП, изоляция) пакер саморазрушается или легко разбуривается обычным долотом, не требуя дополнительных спуско-подъёмных операций для его извлечения. Это сокращает время и стоимость работ.

Временная изоляция интервалов при многостадийном ГРП, заканчивание скважин с последующим запуском без извлечения оборудования.