фильтровый хвостовик

Формула изобретения

ФИЛЬТРОВЫЙ ХВОСТОВИК, включающий корпус-фильтр, воронку, установленную на корпусе-фильтре в его верхней части, пакер и конус со шлипсами для заякоривания корпуса-фильтра, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства в наклонных скважинах, конус жестко соединен со стволом пакера, а шлипсы жестко соединены с воронкой, при этом последняя образует со стволом пакера телескопическое соединение и имеет фиксатор ее осевого перемещения относительно ствола пакера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при оборудовании скважин на воду, а также при добыче нефти и газа с применением хвостовиков.

Известно устройство для перекрытия межтрубного пространства, содержащее корпус, пакер и конус со шлипсами для заякоривания корпуса [1].

Так как для посадки пакера колонну труб нужно вращать вправо, то его нельзя применять в наклонных скважинах.

Известен фильтровый хвостовик, включающий корпус-фильтр, воронку, установленную на корпусе-фильтре в его верхней части, пакер и конус со шлипсами для заякоривания корпуса-фильтра [2].

Так как в данном устройстве пакер приводится в действие вращением труб, на которых он спущен, то его нельзя применять в наклонных скважинах с углом наклона больше 15^о. Большие трудности возникают и при применении в глубоких скважинах, в которых невозможно обеспечить плавности вращения труб и как результат не достигается качественная пакеровка. Из-за этого часто не удается достичь нужной герметичности межтрубного пространства. Это приводит к выносу песка через зазор в этом пространстве и засорению фильтрового хвостовика.

Таким образом недостатком известного фильтрового хвостовика является низкая надежность его работы в наклонных скважинах.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства в наклонных скважинах.

Эта цель достигается тем, что в известном фильтровом хвостовике, включающем корпус-фильтр, воронку, установленную на корпусе-фильтре в его верхней части, пакер и конус со шлипсами для заякоривания корпуса-фильтра, конус жестко соединен со стволом пакера, а шлипсы жестко соединены с воронкой, при этом последняя образует со стволом пакера телескопическое соединение и имеет фиксатор ее осевого перемещения относительно ствола пакера.

На фиг. 1 изображен фильтровый хвостовик в транспортном положении, продольный разрез; на фиг.2 - то же, момент пакеровки; на фиг.3 - то же, момент заякоривания хвостовика; на фиг.4 - то же, момент после отсоединения транспортных труб от хвостовика.

Предлагаемое устройство состоит из хвостовика 1, корпуса-фильтра 2, пакера 3, шлипсового якоря 4 и воронки 5, установленной на корпусе-фильтре 2 в его верхней части (фиг.1-3). Воронка 5 имеет левую резьбу 6 для соединения с резьбой резьбового разъединителя 7, присоединенного к колонне бурильных или насосно-компрессорных труб 8.

Пакер 3 имеет ствол 9, уплотнительные элементы 10, верхнюю 11 и нижнюю 12 упорные шайбы. На концах пакера 3 имеются резьбы 13 и 14 для соединения с конусом якоря 4 и хвостовиком 1. Якорь 4 состоит из конуса 15 и цангового захвата 16, имеющего шлипсы 17. Так как цанговый захват 16 соединен с воронкой 5 на резьбе, то это обеспечивает жесткое соединение шлипсов 17 с воронкой 5. Конус 15 жестко соединен со стволом 9 пакета 3.

Воронка 5 образует со стволом 9 пакета 3 телескопическое соединение, зафиксированное в транспортном положении с помощью фиксатора 18, выполненного в виде шарового замка, запертого изнутри стаканом 19, установленным внутри разъединителя 7 на патрубке 20. Патрубок 20 имеет уплотнительную головку 21, зафиксированную в разъединителе 7 срезными элементами 22 (фиг.2). Головка 2 имеет седло 23 для посадки запорного органа 24 (например, шара).

Фильтровый хвостовик устанавливается внутри обсадной колонны 25. Возможна его установка и в открытом стволе скважины. В этом случае верх его устанавливается в обсадной колонне 25, спущенной до кровли продуктивных отложений. При этом пакер 3 устанавливается в кольцевом зазоре между обсадной колонной 25 и хвостовиком 1.

Фильтровый хвостовик работает следующим образом.

При необходимости оборудования скважины фильтровым хвостовиком его спускают на бурильных или насосно-компрессорных трубах 8. С промывкой хвостовик 1 допускают до забоя. Промывку выключают и трубы 8, на которых спускали фильтровый хвостовик, разгружают на вес, достаточный для пакеровки, например, на 6 тс в обсадной колонне 168 мм (фиг.2). После этого в трубы 8 бросают запорный орган 24. После посадки его в седло 23 в трубах 8 создают расчетное давление, при котором разрушаются срезные элементы 22. Под силой давления патрубок 20 опускается до посадки уплотнительной головки 21 на буртик, имеющийся в нижней части разъединителя 7. При своем опускании патрубок 20 тянет за собой стакан 19 вниз. При этом шаровой замок освобождается и шары фиксатора 18 выпадают в стакан 19 (фиг.3). В результате воронка 5 получает возможность телескопического перемещения относительно конуса 15 шлипсового якоря 4 и ствола 9 пакера 3. Трубы 8 опускают до расклинивания шлипсов 17 между обсадной колонной 25 и конусом 15 якоря 4. Трубы 8 вновь разгружают на величину, равную той, которая была при пакеровке, например, 6 тс. Эта нагрузка полностью передается на шлипсы 17. После заякоривания фильтрового хвостовика в обсадной колонне 25 трубы 8 плавно приподнимают так, чтобы в левой резьбе 6 была нулевая нагрузка, вращением их вправо отсоединяют разъединитель 7 от воронки 5. Отсоединенную колонну труб 8 вместе с разъединителем 7 поднимают на поверхность (фиг.4).

Чтобы в момент снятия осевой нагрузки с воронки 5 и особенно в момент подъема разъединителя 7 не произошло разъякоривания фильтрового хвостовика в обсадной колонне 25, якорь 4 должен удовлетворять следующим требованиям. Угол наклона конусной поверхности конуса 15 и внутренней поверхности шлипсов 17 не должен быть больше величины угла трения-самоторможения. В этом случае после извлечения труб 8 якорь 4 и пакер 3 остаются постоянно в сжатом состоянии под той осевой нагрузкой, которая была передана в момент заякоривания фильтрового хвостовика. Обеспечение постоянства осевой нагрузки на пакер 3 создает хорошие условия для герметизации кольцевого пространства на весь период установки фильтрового хвостовика в скважине. Этому способствует также и то, что при установке якоря 4 и проведении пакеровки не нужно вращать колонну труб 8.

Для извлечения фильтрового хвостовика (например, при выходе из строя корпуса-фильтра 2, пакера 3 или якоря 4 и т.д.) внутрь воронки 5 спускают труболовку. После соединения срывают якорь 4 и пакер 3 и фильтровый хвостовик поднимают на поверхность.

Высокая надежность работы фильтрового хвостовика, простота технологии применения позволяют снизить эксплуатационные расходы при добыче продукции из скважин, оборудованных хвостовиками, а также повысить их продуктивность.