пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны

Формула изобретения

1. Пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны, включающее соединенный с ней корпус с зубчатыми насечками, нижний и верхний упоры, уплотнительный элемент, стопорные кольца и подвижный цилиндр, соединенный с корпусом срезными элементами, отличающееся тем, что подвижный цилиндр установлен ниже уплотнительного элемента и снабжен расположенной с внутренней стороны установочной втулкой, соединенной с ним срезными элементами; внутренний диаметр установочной втулки выбран под диаметр основной кольцевой расточки корпуса замкового механизма, установленного на нижнем конце спущенных в дополнительную обсадную колонну насосно-компрессорных труб и снабженного дополнительной кольцевой расточкой, находящейся ниже упомянутой расточки и в которой установлена втулка с коническим срезом в верхней части, соединенная с корпусом срезными элементами, причем в зоне конического среза расположено стопорное кольцо, взаимодействующее в рабочем положении с кольцевой расточкой, выполненной на нижнем торце установочной втулки; дополнительная обсадная колонна на устье скважины жестко соединена с устьевым оборудованием.

2. Пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны по п.1, отличающееся тем, что диаметр основной кольцевой расточки корпуса замкового механизма большие диаметра дополнительной кольцевой расточки.

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, эксплуатационные колонны которых пришли в негодность.

Известен пакер, состоящий из корпуса, патрубка с уплотнителем на его наружной поверхности в виде эластичной оболочки и связанного с приводом расширяющего конуса [1].

Недостатком данной конструкции является большое усилие посадки, большой ход расширяющего конуса при посадке, что приводит к увеличению массы и габаритов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пакерующее устройство, включающее корпус, соединенный с дополнительной эксплуатационной колонной, с зубчатыми насечками, нижний и верхний упоры, уплотнительный элемент, стопорные кольца и подвижный цилиндр, соединенный с корпусом срезными элементами [2].

Недостатки устройства:

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

- сложность технологического применения, обусловленная необходимостью использования дорогостоящей техники, в частности цементировочных агрегатов;

- вытекающие из предыдущих недостатков большие экономические затраты.

Задачей изобретения является создание устройства, обладающего упрощенной конструкцией, простотой применения и не требующего больших экономических затрат.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, включающим соединенный с дополнительной обсадной колонной корпус с зубчатыми насечками, нижний и верхний упоры, уплотнительный элемент, стопорные кольца и подвижный цилиндр, соединенный с корпусом срезными элементами.

Новым является то, что подвижный цилиндр установлен ниже уплотнительного элемента и снабжен расположенной с внутренней стороны установочной втулкой, соединенной с ним срезными элементами; внутренний диаметр установочной втулки выбран под диаметр основной кольцевой расточки корпуса замкового механизма, установленного на нижнем конце спущенных в дополнительную обсадную колонну насосно-компрессорных труб и снабженного дополнительной кольцевой расточкой, находящейся ниже упомянутой расточки, и в которой установлена втулка с коническим срезом в верхней части, соединенная с корпусом срезными элементами, причем в зоне конического среза расположено стопорное кольцо, взаимодействующее в рабочем положении с кольцевой расточкой, выполненной на нижнем торце установочной втулки; дополнительная обсадная колонна на устье скважины жестко соединена с устьевым оборудованием.

Новым также является то, что диаметр основной кольцевой расточки корпуса замкового механизма больше диаметра дополнительной кольцевой расточки.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, спущенное в скважину, в продольном разрезе.

На фиг.2 - то же самое после запакеровки.

Устройство состоит из корпуса 1 (фиг.1) с зубчатыми насечками 2, верхнего 3 и нижнего 4 упоров, уплотнительного элемента 5 в виде эластичной манжеты. К нижнему концу корпуса на срезных элементах 6 присоединен подвижный цилиндр 7, внутри которого находится установочная втулка 8 с кольцевой расточкой 9, соединенная с ним с помощью срезных элементов 10. В конусной расточке нижнего упора 4 установлено стопорное кольцо 11.

Устройство работает в комплексе с замковым механизмом, спускаемьм в скважину на насосно-компрессорных трубах (НКТ) 12.

Замковый механизм состоит из корпуса 13, снабженного основной кольцевой расточкой 14, диаметр которой равен внутреннему диаметру установочной втулки 8. Корпус 13 снабжен дополнительной кольцевой расточкой 15, в которой установлена втулка 16 с коническим срезом в верхней части, соединенная с корпусом 13 срезными элементами 17. В зоне конического среза втулки 16 расположено стопорное кольцо 18.

Стопорные кольца 11 и 18 выполнены коническими и разрезными.

Устройство работает следующим образом.

После исследования эксплуатационной колонны 19 внутрь ее на дополнительной обсадной колонне 20 спускают пакерующее устройство с таким расчетом, чтобы уплотнительный элемент 5 оказался ниже нарушений в колонне 19, и герметично фиксируют фланец 21 на фланце 22 колонны 19. После этого в колонну 20 спускают НКТ 12 с замковым механизмом до тех пор, пока установочная втулка 8 не войдет в кольцевую расточку 14 корпуса 13, а стопорное кольцо 18 не войдет в кольцевую расточку 9 установочной втулки 8. Затем колонну НКТ 12 приподнимают вверх, в результате чего стопорное кольцо 18 под воздействием втулки 16 увлекает втулку 8 и, следовательно, подвижный цилиндр 7 вверх за колонной НКТ 12. А так как колонна 20 зафиксирована фланцем 21 относительно колонны 19, происходит разрушение срезных элементов 6, и подвижный цилиндр 7 перемещается вверх относительно корпуса 1. В результате уплотнительный элемент 5 сжимается под действием упоров 3 и 4, перекрывая внутреннее пространство скважины (фиг.2). Стопорное кольцо 11, передвигаясь (перескакивая по зубчатым насечкам 2) вверх вместе с подвижным цилиндром 7, фиксирует его в конечном положении. По достижении определенного усилия срезные элементы 10 разрушаются, установочная втулка 8 перемещается вверх до упора в нижний торец корпуса 1. Дальнейшее увеличение усилия приводит к разрушению срезных элементов 17 и освобождению корпуса 13 замкового механизма от втулки 16 и стопорного кольца 18. После этого из скважины извлекают НКТ 12 и корпус 13 замкового механизма.

При последующем спуске необходимого оборудования в скважину (на чертежах не показано) втулки 8 и 16 и стопорное кольцо 18 выдавливаются из внутреннего пространства устройства и падают на забой скважины, освобождая полностью внутренний канал дополнительной обсадной колонны. При необходимости эти детали могут быть разбурены (они изготовлены из чугуна).

Предлагаемое устройство позволяет:

- резко упростить конструкцию (содержит минимальное количество узлов и деталей);

- до максимума упростить технологию запакеровки;

- не требует применения дорогостоящего оборудования, например цементировочных агрегатов.

Вышеперечисленные достоинства ведут к экономии значительных материальных средств.

Источники информации

1. Аналог. А.с. №1726730, МКИ Е 21 В 33/12, 1992.

2. Прототип. Полезная модель, свидетельство РФ №26075, МКИ 7 Е 21 В 33/12, 2002.