пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны

Формула изобретения

1. Пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны, содержащее деформируемый корпус с надетой на него эластичной манжетой, расширяющий узел, включающий конус, замковый механизм, спускаемый в дополнительную обсадную колонну на насосно-компрессорных трубах (НКТ), включающий корпус, втулку и стопорное кольцо, отличающееся тем, что конус расширяющего узла расположен в верхней части деформируемого корпуса и взаимодействует в рабочем положении со ступенчатым цилиндром, образующим с корпусом замкового механизма гидрокамеру, сообщенную через радиальные каналы в нем с внутритрубным пространством, снабжено установочным узлом, включающим обойму, соединенную срезными элементами с нижней частью деформируемого корпуса, внутри которой установлена воронкообразная втулка, причем в нижней части внутренней поверхности упомянутой втулки выполнена цилиндрическая выборка, а на контактирующих поверхностях обоймы и втулки выполнены также цилиндрические выборки, в которых жестко установлены втулки, упирающиеся верхними торцами в срезное кольцо, расположенное между ними и уступами цилиндрических выборок, а наружный диаметр нижней ступени цилиндра выбран под внутренний диаметр конуса расширяющего узла, а внутренний диаметр воронкообразной втулки - под наружный диаметр корпуса замкового механизма.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обойма установочного узла в нижней части с наружной стороны снабжена кольцевым уступом, место соединения которого с телом обоймы выполнено по сфере.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к средствам защиты обсадных колонн от воздействия высокого давления, и может найти применение при спуске дополнительных обсадных колонн в скважины, обсадные колонны которых пришли в негодность.

Известно пакерующее устройство, состоящее из двух пакеров, каждый из которых включает корпус с установленной на нем эластичной манжетой, расширяющих узлов и подвижной втулки (1).

Недостатки устройства:

- сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества узлов и деталей;

- значительное снижение проходного сечения обсадной колонны после установки пакерующего устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны, содержащее деформируемый корпус с установленной на нем эластичной манжетой, расширяющий узел, включающий конус, замковый механизм, спускаемый в дополнительную обсадную колонну на насосно-компрессорных трубах (НКТ), включающий корпус, втулку и стопорное кольцо (2).

Существенными недостатками устройства являются:

- невозможность создания высоких нагрузок на уплотнительный элемент, т.к. они ограничены грузоподъемностью вышки и подъемного оборудования;

- в случае использования устройства на глубокой скважине, т.е. при наличии длинной колонны НКТ, при натяжке инструмента возможен «эффект пружины», который приведет к аварийной ситуации.

Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего необходимую и надежную герметизацию уплотнительного элемента и безаварийную работу на скважине.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, содержащим деформируемый корпус с надетой на него эластичной манжетой, расширяющий узел, включающий конус, замковый механизм, спускаемый в дополнительную обсадную колонну на насосно-компрессорных трубах, включающий корпус, втулку и стопорное кольцо.

Новым является то, что конус расширяющего узла расположен в верхней части деформируемого корпуса и взаимодействует в рабочем положении со ступенчатым цилиндром, образующим с корпусом замкового механизма гидрокамеру, сообщенную через радиальные каналы в нем с внутритрубным пространством, снабжено установочным узлом, включающим обойму, соединенную срезными элементами с нижней частью деформируемого корпуса, внутри которой установлена воронкообразная втулка, причем в нижней части внутренней поверхности упомянутой втулки выполнена цилиндрическая выборка, а на контактирующих поверхностях обоймы и втулки выполнены также цилиндрические выборки, в которых жестко установлены втулки, упирающиеся верхними торцами в срезное кольцо, расположенное между ними и уступами цилиндрических выборок, а наружный диаметр нижней ступени цилиндра выбран под внутренний диаметр конуса расширяющего узла, а внутренний диаметр воронкообразной втулки - под наружный диаметр корпуса замкового механизм.

Новым также является то, что обойма установочного узла в нижней части с наружной стороны снабжена кольцевым уступом, место соединения которого с телом обоймы выполнено по сфере.

На чертеже изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.

Оно состоит из деформируемого корпуса 1 с надетой на него эластичной манжетой 2. В нижней части корпуса 1 находится установочный узел, состоящий из обоймы 3, воронкообразной втулки 4, на внутренней поверхности которой снизу выполнена цилиндрическая выборка 5, а на контактирующих поверхностях обоймы и втулки выполнены также цилиндрические выборки 6 и 7, в которых жестко установлены втулки 8 и 9, упирающиеся верхними торцами в срезное кольцо 10, а последнее - в уступы цилиндрических выборок 6 и 7. Обойма 3 соединена с деформируемым корпусом срезными элементами 11. В верхней части корпуса установлен конус 12 расширяющего узла.

Устройство используется в комплексе с замковым механизмом, включающим в себя корпус 13, с нижнего торца которого выполнена цилиндрическая выборка 14 и в которой жестко установлена втулка 15 с конической расточкой вверху. В зоне конической расточки расположено коническое разрезное распорное кольцо 16. Корпус 13 в верхней части заканчивается утолщенной частью 17, на которую надет ступенчатый цилиндр 18, образующий с корпусом 13 гидрокамеру 19, сообщенную радиальными каналами 20 с внутритрубным пространством 21. В верхней части цилиндр снабжен заглушкой 22, ниже которой выполнены радиальные отверстия 23. Корпус 13 выше заглушенной части снабжен радиальными каналами 24. Сопрягаемые поверхности устройства снабжены уплотнительными кольцами 25.

Наружный диаметр нижней ступени цилиндра 18 выбран под внутренний диаметр конуса 12, а внутренний диаметр втулки 4 - под наружный диаметр корпуса 13 замкового механизма.

Устройство работает следующим образом.

После исследования старой обсадной колонны 26 вовнутрь ее на дополнительной обсадной колонне 27 (колонна безмуфтовая с целью максимального использования сечения старой колонны) спускают пакерующее устройство с установочным узлом с таким расчетом, чтобы эластичная манжета 2 оказалась ниже нарушений в колонне 26, и герметично фиксируют фланец 28 на фланце 29 колонны 26. После этого в колонну 27 спускают колонну НКТ 30 с замковым механизмом до тех пор, пока стопорное кольцо 16 не войдет в цилиндрическую выборку 5 воронки 4, а ступенчатый цилиндр 18 не сядет на конус 12. Индикатором веса на устье скважины будет зафиксировано снижение нагрузки на НКТ. После этого колонну НКТ начинают приподнимать, стопорное кольцо 16 упирается в уступ 31 воронки 4, нагрузка на инструмент возрастает, отчего разрушаются срезные элементы 11, а приподнимающаяся обойма 3 расширяет торец корпуса 1 в сторону обсадной колонны 26. После этого подъем НКТ прекращают, а вовнутрь их бросают шар 32 и создают избыточное давление внутри НКТ, которое передается в гидрокамеру 19. Под воздействием давления цилиндр 18 перемещается вниз, давит на конус 12, а последний расширяет деформируемый корпус 1 и плотно прижимает эластичную манжету 2 к стенкам обсадной колонны 26. После запакеровки конус 12, продолжая двигаться вниз, упрется в обойму 3, после чего срезное кольцо 10 разрушается, а обойма 3 с втулкой 9 и конусом 12 падают на забой скважины. При необходимости они могут быть разбурены (изготовлены из чугуна). После этого колонну НКТ с замковым механизмом, воронкой 4, втулкой 8 и ступенчатым цилиндром 18 поднимают на поверхность.

Предлагаемое устройство позволяет создать при запакеровке любую нагрузку на уплотнительный элемент, что является гарантией надежной герметизации и обеспечивает безаварийную работу на скважине.

Источники информации

1. Аналог. Полезная модель. Свидетельство РФ №26075, МПК 7 Е 21 В 33/12, 2002.

2. Прототип. Заявка на полезную модель №2003113892 от 14.05.2003, решение о выдаче патента от 10.06.03.