устройство для закачки изоляционного материала в скважину

Формула изобретения

1. Устройство для закачки изоляционного материала в скважину, включающее корпус с отверстиями, уплотнительный элемент, нижний и верхний конусы и шлипсы в форме обойм, отсекающий клапан, фиксатор и механизм установки в виде цилиндра с заливочными отверстиями и размещенным на нем толкателем, отличающееся тем, что фиксатор размещен в механизме установки, где закреплен поршень на срезных элементах, цилиндр механизма установки закреплен в корпусе срезными элементами, а во внутренней полости цилиндра установлена на срезных элементах заглушка, которая заневолена пружиной и перекрывает заливочные отверстия цилиндра и отверстия корпуса, на нижней части которого закреплен упор, взаимодействующий с нижним шлипсом, при этом отсекающий клапан выполнен в форме втулки с фиксатором и дном, закрепленной на срезных элементах к нижней части механизма установки и имеющей ограничитель ее перемещения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндр выполнен, по крайней мере, из двух, последовательно соединенных муфтой, частей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для изоляции продуктивных пластов, ликвидации заколонных псретоков и ограничения водопритока в нефтяные и газовые скважины.

Известно устройство для закачки изоляционного материала при осуществлении способа изоляции пластов в скважинах, содержащее корпус, уплотнительный элемент, якорные узлы, отсекающий клапан и механизм запакеровки в виде цилиндра и полого штока, связанного с заслонкой отсекающего клапана [1] .

Данное устройство ненадежно в работе, так как при закачке изоляционного материала (цементного раствора, смолы и т.п.) заслонка и седло отсекающего клапана находятся в потоке жидкости и подвергаются абразивному износу. В результате этого нарушается герметичность отсекающего клапана. Кроме того, в конструкцию якорных узлов устройства входят фиксаторы в виде упругих разрезных колец, изготовленных из пружинной термообработанной стали, которая плохо разбуривается.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее корпус, уплотнительный элемент, якорные узлы, отсекающий клапан и механизм запакеровки, выполненный в виде полого штока с поршнем и седлом для приемного клапана и цилиндра с кольцевым выступом, причем шток ниже седа выполнен с радиальными каналами, сообщающими после запакеровки устройства подпакерную зону с внутритрубным пространством под клапаном [2].

Однако известное устройство также, как и вышеуказанное в источнике [1] устройство, имеет существенные недостатки:

- устройство после закрытия отсекающего клапана предназначено для работы при перепаде давления только снизу вверх, так как клапан изготовлен в виде "хлопушки", функции которой выполняет подпружиненная заслонка;

- отсекающие клапаны данного вида не обладают достаточной надежностью по обеспечению герметичности проходного канала устройства после окончания продавки таких изоляционных материалов как цементные растворы, имеющие твердые фракции в своем составе;

- якорные узлы выполнены с фиксаторами в виде упругих разрезных колец, изготовленных из пружинной термообработанной стали, которая плохо разбуривается.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности устройства при закачке изоляционного материала в скважину под большим давлением.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для закачки изоляционного материала в скважину включает корпус с отверстиями, уплотнительный элемент, нижний и верхний конусы и шлипсы в форме обойм, отсекающий клапан, фиксатор и механизм установки в виде цилиндра с заливочными отверстиями и расположенным на нем толкателем, согласно изобретению фиксатор размещен в механизме установки, где закреплен поршень на срезных элементах, цилиндр механизма установки закреплен в корпусе срезными элементами, а во внутренней полости цилиндра установлена на срезных элементах заглушка, которая заневолена пружиной и перекрывает заливочные отверстия цилиндра и отверстия корпуса, на нижней части которого закреплен упор, взаимодействующий с нижним шлипсом, при этом отсекающий клапан выполнен в форме втулки с фиксатором и дном, закрепленной на срезных элементах к нижней части механизма установки и имеющей ограничитель ее перемещения.

На фиг. 1 изображено устройство для закачки изоляционного материала в скважину в исходном положении; на фиг.2 - то же, после установки в эксплуатационной колонне перед открытием заливочных отверстий в цилиндре и отверстий в корпусе; на фиг.3 - то же, после открытия заливочных отверстий в цилиндре и отверстий в корпусе при продавке изоляционного материала в скважину; на фиг.4 - то же, после окончания продавки изоляционного материала в скважину, закрытия заливочных отверстий в цилиндре и отверстий в корпусе отсекающим клапаном и отсоединения заливочной колонны с механизмом установки от устройства.

Устройство (фиг. 1-4) состоит из корпуса 1 с отверстиями А, уплотнительного элемента 2, нижнего 3 и верхнего 4 конусов, нижнего 5 и верхнего 6 шлипсов, механизма установки в виде цилиндра, выполненного из двух частей 7 с заливочными отверстиями Б и отверстиями В, соединенных между собой муфтой 8 и толкателя 9 со срезными элементами 10 и 11, фиксатора 12, размещенного на втулке 13 в механизме установки, соединенного с корпусом 1 срезными элементами 14, поршня 15, соединенного с механизмом установки срезными элементами 16, упора 17 с отверстиями Г, заглушки 18, размещенной на срезных элементах 19 в механизме установки в заневоленном положении с помощью пружины 20, упертой в гайку 21, которая закреплена в цилиндре 7, отсекающего клапана в форме втулки 22 с дном 23, фиксатором 24 и ограничителем перемещения, закрепленной на срезных элементах 25 к нижней части механизма установки.

Герметизация контактных поверхностей между деталями устройства обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами, изображенными на фиг.1-4.

Устройство соединяют с заливочной колонной 26 с помощью муфты 27 и спускают в эксплуатационную колонну 28 для закачки изоляционных материалов в скважину.

Устройство работает следующим образом.

После спуска в предназначенный интервал эксплуатационной колонны 28 между перфорационными и заливочными отверстиями (не показаны), в устройстве создают избыточное давление путем закачки жидкости по заливочной колонне 26. Жидкость через отверстия В создает на тягу 9 осевую нагрузку вниз, под действием которой тяга 9 последовательно срезает элементы 10 и 11, при этом происходит запакеровка уплотнительного элемента 2 и заякоревание шлипсов 5 и 6 в эксплуатационной колонне 28. Фиксатор 12 с втулкой 13 перемещаются вниз по цилиндру 7 и фиксируют осевое сжатие уплотнительного элемента 2 при его запакеровке до заякоревания шлипсов 6 в эксплуатационной колонне 28. При этом между муфтой 8 и поршнем 15 сохраняется зазор, по величине превышающий диаметр срезных элементов 16. С увеличением избыточного давления в заливочной колонне 26 срезаются элементы 16 и поршень 15 вступает во взаимодействие с муфтой 8, передавая осевую нагрузку на цилиндр 7 вниз, которая тем самым компенсирует часть осевой нагрузки, действующей на цилиндр 7 вверх от избыточного давления в заливочной колонне 26 и передающей эту осевую нагрузку вверх на срезные элементы 14. При дальнейшем повышении избыточного давления в заливочной колонне 26 срезаются элементы 19 и заглушка 18 перемещается вниз, сжимает пружину 20 и открывает отверстия А, Б и Г для продавки в скважину изоляционного материала.

После открытия отверстий А, Б и Г давление на устье заливочной колонны 26 резко снижается, что свидетельствует о готовности устройства к закачке и продавке изоляционного материала в скважину.

После закачки и продавки расчетного объема изоляционного материала в скважину необходимо перекрыть отверстия А и Г устройства отсекающим клапаном, отсоединить механизм установки с заливочной колонной 26 от устройства и вымыть оставшийся изоляционный материал из заливочной колонны 26 по методу обратной циркуляции. Для этого заливочную колонну 26 натягивают на устье скважины с осевым усилием, при котором срезаются элементы 14 и отсекающий клапан перекрывает отверстия А и Г устройства, при этом фиксатор 24 втулки 18 защелкивается в кольцевой канавке устройства между корпусом 1 и упором 17, а ограничитель перемещения втулки 18 взаимодействует с упором 17, элементы 25 срезаются и механизм установки вместе с заливочной колонной 26 приподнимают над устройством, после чего вымывают остатки изоляционного материала из заливочной и эксплуатационной колонн 26 и 28 методом обратной циркуляции и извлекают их из скважины.

Данное устройство можно успешно использовать для осуществления способа изоляции продуктивных пластов при заколонных перетоках из вышележащих водоносных пластов, а также для ограничения водопритока нагнетаемых вод из средней части продуктивного пласта и при наличии в скважинах других источников обводненности.

Наиболее эффективно данное устройство использовать при отключении нижележащих обводненных продуктивных пластов для перехода на вышележащие пласты.

Кроме того, данное устройство, изображенное в положении на фиг.4, можно использовать в качестве разбуриваемой мостовой пробки для разобщения пластов или для отключения нижележащих пластов в нефтяных и газовых скважинах.

Источники информации

1. А.С. СССР 588345, 1973.

2. А.С. СССР 691552, 1978.