отсекатель скважины

Формула изобретения

Отсекатель скважины, включающий корпус, поршень, взаимодействующий с фиксатором, клапан с седлом и шариком, связанный с поршнем шток, гидравлические каналы и пакер, отличающийся тем, что снабжен дополнительно фиксатором открытого положения клапана, расположенным в верхней части корпуса для взаимодействия с клапаном, причем фиксатор размещен с зазором по отношению к поверхности шарика при закрытом положении клапана, а гидравлические каналы, сообщающие полости скважины, разделенные пакером, регулируются ходом поршня.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при подземном ремонте скважин, исследованиях скважин.

Известно устройство для перекрытия скважины, содержащее поршни, образующие полость, клапан с седлом, связанный с поршнем шток с затвором и выполненным в нем гидравлическим каналом, сообщающим затрубное пространство под клапаном с полостью между поршнями. (А.с. SU N 1143829, кл. E 21 В 34/06, 1985 ).

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и низкая эксплуатационная надежность, необходимость выравнивания давления над и под запорным элементом для его открытия, нечеткое позиционирование затвора при плавном изменении перепада давления на затворе приводит к его возвратно-поступательному движению и требует создания дополнительного гидравлического импульса для его закрытия.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является отсекатель скважины, включающий корпус, поршень, взаимодействующий с фиксатором, клапан с седлом и шариком, связанный c поршнем шток, гидравлический канал и пакер. ( Патент RU N 2131016, кл. E 21 В 34/06, 1999 ).

Недостатком этого устройства является невозможность эксплуатации скважин при малых значениях дебита, определяемого весом поршня в жидкости.

Задачей предлагаемого устройства является возможность эксплуатации скважин при любых малых расходах жидкости.

Поставленная задача решается тем, что известное устройство, включающее корпус, поршень, взаимодействующий с фиксатором, клапан с седлом и шариком, связанный с поршнем шток, гидравлические каналы и пакер, снабжено дополнительно фиксатором открытого положения клапана, расположенным в верхней части корпуса для взаимодействия с клапаном, причем фиксатор размещен с зазором по отношению к поверхности шарика при закрытом положении клапана, а гидравлические каналы, сообщающие полости скважин, разделенные пакером, регулируются ходом поршня.

Снабжение дополнительным фиксатором открытого положения клапана создает возможность позиционирования клапана в открытом положении после отхода штока поршня при возвращении его в исходное положение под действием собственного веса и позволяет эксплуатировать скважину при перепадах давления на пакере и соответственно на поршне, меньших перепада, уравновешивающего вес поршня в жидкости, т.е. эксплуатировать скважины с малыми значениями дебита, а также проводить исследования скважин на нестационарном режиме.

Гидравлические каналы, сообщающие полости скважин, разделенные пакером и регулируемые ходом поршня, дают возможность устойчивой работы устройства.

На чертеже приведен общий вид отсекателя.

Отсекатель включает корпус 1 с размещенным в нем фиксатором 2, поршень 3 с кольцевой канавкой со скосами для взаимодействия с фиксатором 2. Поршень 3 соединен со штоком 4, взаимодействующим с шариком 5 клапана 6. В верхней части корпуса 1 расположен фиксатор 7 открытого положения клапана 6. Ось фиксатора 7 открытого положения клапана 6 расположена от седла 8 клапана 6 на расстоянии, достаточном, чтобы фиксатор 7 не касался поверхности шарика 5 при закрытом положении клапана 6. В корпусе 1 расположен гидравлический канал 9. Пакер 10 соединен с корпусом 1. Внутреннее пространство корпуса 1 делится на две полости А и Б. Полость А расположена под поршнем 3 и гидравлически сообщена с подпакерной зоной скважины. Полость Б расположена под клапаном 6 и сообщена гидравлическим каналом 11 с надпакерной зоной скважины. Гидравлические каналы 9 и 11, сообщающие полости скважин, разделенные пакером, регулируются ходом поршня 3. Для этого, например, на нижней части боковой поверхности корпуса 1 выполнены прорези Y-образной формы 12 , которые совмещены с окнами 13, расположенными на боковой поверхности нижней части поршня 3, в нижнем положении поршня. Причем расстояние от окон 13 до клинообразной части прорезей 12 не должно быть меньше расстояния перемещения шарика 5 штоком 4 при открытом положении клапана 6 до положения выше фиксатора 7, при котором проходное сечение клапана 6 максимальное.

Отсекатель работает следующим образом.

Отсекатель с пакером 10 устанавливается в скважине над интервалом перфорации. Подпакерная зона скважины гидравлически соединена с продуктивным пластом, а надпакерная - с устьем скважины. После спуска и установки отсекателя в скважине клапан 6 закрыт и надпакерная зона скважины герметизирована от подпакерной зоны. При отборе жидкости из скважины давление в надпакерной зоне уменьшается, в то время как в подпакерной - сохраняется пластовое давление. Вследствие этого на поршне 3 увеличивается перепад давления и на него начинает действовать осевая сила, направленная от полости А к полости Б. Эта сила до определенной величины компенсируется фиксатором 2, размещенным в корпусе 1, и весом поршня 3 в жидкости. При достижении осевой силы заданной величины, устанавливаемой усилием пружины фиксатора 2, поршень 3 освобождается от фиксатора 2, перемещаясь в направлении действия осевой силы, и штоком 4 открывает клапан 6, перемещая шарик 5 от седла 8 клапана 6 выше фиксатора 7 открытого положения клапана. Жидкость из подпакерной зоны, имеющей относительно высокое давление, через гидравлический канал 9 в корпусе и гидравлический канал 11 устремляется в надпакерную зону. При уменьшении дебита скважины перепад давления на поршне 3 уменьшается. Поршень 3 возвращается в исходное положение, а шарик 5 клапана 6 поддерживается фиксатором 7 открытого положения клапана 6, давая возможность эксплуатировать скважину при малых расходах жидкости. В рассматриваемом случае прорези Y-образной формы 12 на корпусе 1 и окна 13 на поршне 3 дают возможность плавного открытия клапана 6, мягкой поддержки шарика 5 штоком 4 при полном открытии клапана. Проходное сечение вертикальной части Y-образной формы прорезей 12 на 1...2 порядка меньше проходного сечения клинообразной части прорезей 12 и определяется условием равенства перепада давления в вертикальной части прорези Y-образной формы и в клапане 6 при положении шарика 5 на фиксаторе 7. При прекращении эксплуатации скважины происходит восстановление пластового давления и при закрытой устьевой задвижке устьевое давление становится выше атмосферного. В этом положении устройство позволяет проводить исследования: измерять пластовое давление, определять водонефтяной контакт в стволе скважины, снимать кривую восстановления пластового давления. Перед подземным ремонтом снижают устьевое давление на 7. . .10 атм. Репрессия давления с устья скважины со скоростью звука в жидкости передается на область Б устройства. Под действием возникшего перепада давления между областью Б и подпакерной зоной жидкость из подпакерной зоны через клапан 6 перетекает в надпакерную зону. При обтекании шарика 5 жидкостью возникает сила, действующая на шарик 5, направленная к области Б и пропорциональная произведению миделевого сечения шарика на разницу квадратов скоростей жидкости перед шариком и у миделевого сечения. Под действием этой силы шарик 5, преодолевая усилие фиксатора 7 открытого положения клапана 6, садится на седло 8 и герметизирует ствол скважины от пласта.

Отсекатель прост по конструкции, применение его повышает надежность перекрытия скважины, увеличивает межремонтный период работы скважины. Позволяет эксплуатировать скважину при малых дебитах и проводить исследования пласта при нестационарном режиме фильтрации жидкости в скважину.