устройство для изоляции пластов в скважине

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТОВ В СКВАЖИНЕ, включающее полый корпус-ствол с радиальными каналами, обратный клапан, уплотнительный элемент, обечайку, образующую с наружной поверхностью корпуса-ствола кольцевую полость, кольцевой конус и шлипсы, размещенные снаружи корпуса-ствола с возможностью взаимодействия друг с другом, и втулку с седлом, помещенную в корпусе-стволе и выполненную под бросовый элемент, отличающееся тем, что устройство снабжено втулкой-толкателем, помещенной в кольцевой полости, а обратный клапан и уплотнительный элемент установлены во втулке-толкателе, причем уплотнительный элемент установлен между обечайкой и кольцевым конусом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для изоляции (отключения) пластов в скважинах и для восстановления герметичности обсадных колонн.

Известно устройство типа "ДОРН", предназначенное для установки гофрированных металлических тонкостенных пластырей на внутреннюю поверхность обсадных колонн с целью восстановления их герметичности, в том числе и в интервале перфорации. К недостаткам восстановления герметичности обсадных колонн и изоляции (отключения) пластов металлическими тонкостенными пластыpями относится то, что при избыточном наружном давлении на пластыри свыше 10 МПа последние деформируются ("слипаются") и создают дополнительные сложности по извлечению их из скважин. Кроме того, в скважинах с двумя и более реподуктивными пластинами необходимо иметь устройство, обеспечивающее временную изоляцию одного или нескольких пластов, что не может быть выполнено с помощью металлических пластырей, устанавливаемых постоянно на внутреннюю поверхность обсадных колонн [1]

Известно устройство, включающее два пакера, соединенных между собой полым стволом, для изоляции пластов в скважине в интервале межу двумя пакерами. Каждый из пакеров включает полый корпус-ствол с радиальными каналами, обратный клапан, уплотнительный элемент, обечайку, размещенную на корпусе и обpазующую с ним кольцевую полость [2] Недостаток устройства заключается в том, что распакеровка обоих пакеров, а следовательно, съем устройства осуществляется за счет вращения с натяжением колонны труб, на которой устройство установлено в скважине. Из практики применения пакерующих устройств в скважинах известно, что технология съема устройств с помощью вращения колонны труб, приводит к существенным осложнениям, особенно в горизонтальных и направленных скважинах. Кроме того, отсутствие шлипсового узла у пакеров снижает надежность изоляции пластов из-за возможных осевых перемещений устройства с запакерованными уплотнительными элементами в процессе работы в скважине.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, включающее полый корпус-ствол с радиальными каналами, обратный клапан, уплотнительный элемент, обечайку, образующую с наружной поверхностью корпуса-ствола кольцевую полость, кольцевой конус и шлипсы, размещенные снаружи корпуса-ствола с возможностью взаимодействия друг с другом, и втулку с седлом, помещенную в корпусе-стволе и выполненную под бросовый элемент [3]

Недостаток данного устройства заключается в том, что распакеровка уплотнительного элемента и возвращение шлипсов в исходное положение перед извлечением из скважины обеспечивается также за счет вращения с натяжением колонны труб, на которой устройство установлено в скважине.

Задача изобретения повышение эксплуатационной надежности устройства.

Задача достигается тем, что устройство, включающее полый корпус-ствол с радиальными каналами, обратный клапан, уплотнительный элемент, обечайку, образующую с наружной поверхностью корпуса-ствола кольцевую полость, кольцевой конус и шлипсы, размещенные снаружи корпуса-ствола с возможностью взаимодействия друг с другом и втулку с седлом, помещенную в корпусе-седле и выполненную под бросовый элемент, снабжено втулкой-толкателем, помещенной в кольцевой полости, а обратный клапан и уплотнительный элемент установлены во втулке-толкателе, причем уплотнительный элемент установлен между обечайкой и кольцевым конусом.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства в исходном положении перед установкой в скважине; на фиг. 2 то же, после установки в скважине и отсоединения колонны труб (НКТ) от устройства; на фиг. 3 узел А на фиг. 1, в исходном положении; на фиг. 4 то же, после установки в скважине; на фиг. 5 то же, при извлечении из скважины после съема устройства осевым натяжением НКТ, предварительно соединенных с устройством.

Устройство (фиг. 1 и 3) состоит из полого корпуса-ствола 1, с радиальными каналами а и продольным пазом б, нижней и верхней обечаек 2 и 3, втулки-толкателя 4, обратного клапана 5, нижних и верхних уплотнительных элементов 6 и 7, нижнего и верхнего кольцевых конусов 8 и 9 со стопорными винтами 10, подпружиненных пружинами 11, нижних и верхних шлипсов 12 и 13, расположенных соответственно в обоймах 14 и 15, установленных на корпусе-стволе 1 с помощью срезных штифтов 16, муфты 17, втулки 18 с седлом, помещенной в корпусе-стволе 1 на срезных штифтах 19 под бросовый элемент, например, шар 20.

Перед спуском в эксплуатационную колонну 21 на НКТ 22 устройство оборудуют разъемным соединением 23, обеспечивающим отсоединение и повторное соединение НКТ 22 с устройством.

Устройство работает следующим образом.

После спуска в заданный интервал ствола скважины, например, в зону перфорации 23 эксплуатационной колонны 21 в интервале верхних обводнившихся продуктивных пластах, которые необходимо изолировать (отключить) для эксплуатации нижних пластов, в НКТ 22 создают избыточное давление путем закачки жидкости с устья скважины. Жидкость из полого корпуса-ствола 1 устройства по радиальным каналам а через клапан 5 поступает в кольцевую полость в и создает избыточное давление, образующее осевую нагрузку Q на втулку-толкатель 4, под действием которого последняя перемещается вниз и сдвигает кольцевой конус 8 под шлипсы 12, которые перемещаются в радиальном направлении до упора во внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны 21, заякоревая устройство в колонне. Последующее перемещение втулки-толкателя 4 вниз приводит к сжатию уплотнительных элементов 6 с одновременным их расширением в радиальном направлении до упора во внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны 21.

После установки устройства в эксплуатационной колонне 21 производят отсоединение устройства от НКТ 22 в разъединительном узле 23.

При необходимости извлечения устройства из скважины в эксплуатационную колонну 21 спускают НКТ 22 и соединяют их с устройством в узле 23, после чего осуществляют натяжение НКТ осевым усилием Q, превышающим вес НКТ на величину, необходимую для среза штифтов 16, удерживающих обойму 14 с шлипсами 12 на корпусе-стволе 1. Перемещение корпуса-ствола 1 относительно втулки-толкателя 4, уплотнительных элементов 6 и кольцевого конуса 8 приводит к выравниванию давления в кольцевой полости в с давлением в скважине, а следовательно, осевая нагрузка Q становится равной нулю и уплотнительные элементы 6 возвращаются в исходное положение. При упоре стопорного винта 10 в нижний торец продольного паза б корпус-ствол 1 перемещается вверх с кольцевым конусом 8, втулкой-толкателем 4 и уплотнительными элементами 6 относительно шлипсов 12, которые возвращаются в исходное положение под действием пружин 11. Таким образом, устройство подготовлено для извлечения из скважины.