устройство для изоляционных работ в скважинах

Формула изобретения

Устройство для изоляционных работ в скважине, включающее корпус с радиальными отверстиями, размещенные на нем два уплотнительных узла и клапанный узел между ними, каждый из уплотнительных узлов содержит манжету, упорный патрубок, цилиндр, образующий с корпусом кольцевую полость, в которой размещена втулка, отличающееся тем, что в верхнем уплотнительном узле кольцевая полость перекрыта снизу пробкой, которая закреплена в цилиндре и взаимодействует с манжетой, цилиндр соединен с корпусом кулачками, размещенными в радиальных отверстиях пробки и кольцевой канавке корпуса, втулка выполнена ступенчатой, длинная ступень которой взаимодействует с кулачками и закреплена срезными винтами от перемещения в кольцевой полости, которая сообщена со скважиной, а в нижнем уплотнительном узле втулка снабжена фиксатором, на корпусе установлен конус, взаимодействующий со шлипсами, размещенными в пазах упорного патрубка, который закреплен на корпусе срезными винтами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к устройствам для изоляционных работ в скважинах, в т.ч. для селективной закачки изоляционных материалов при ликвидации заколонных перетоков, ограничении водопритока, восстановления герметичности обсадных колонн, а также для запакеровки заколонных пакеров, установленных на перфорированных обсадных колоннах, при заканчивании, в том числе и разветвленно горизонтальных многозабойных скважин.

Известно устройство, включающее корпус и размещенные на нем два уплотнительных узла и клапанный узел между ними [1].

Недостаток устройства заключается в сложной конструкции каждого его уплотнительного узла и относительно невысокой надежности.

Наиболее близким к изобретению является устройство, включающее корпус, размещенные на нем два уплотнительных узла и клапанный узел между ними, каждый из уплотнительных узлов содержит манжету, упорный патрубок, цилиндр, образующий с корпусом кольцевую полость, в которой размещена втулка [2].

Недостаток устройства заключается в том, что даже при кратковременном сбросе избыточного давления в корпусе уплотнительные узлы распакеровываются и изоляционный (цементный) раствор в горизонтальной скважине растечется по межтрубному пространству влево и вправо от устройства, а следовательно, существует большая вероятность того, что колонна труб 26 будет прихвачена затвердевшим изоляционным (цементным) раствором.

Сброс давления в колонне труб 26 невозможно исключить в процессе закачки изоляционного раствора в скважину из-за непредвиденных аварий на скважине (порыв в резьбовых соединениях гидрообвязки от устья скважины до цементировочного агрегата, разрушение клапанной системы в агрегате и т.д.).

Техническим результатом изобретения является повышение надежности устройства.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для изоляционных работ в скважине включает корпус с радиальными отверстиями, размещенные на нем два уплотнительных узла и клапанный узел между ними, каждый из уплотнительных узлов содержит манжету, упорный патрубок, цилиндр, образующий с корпусом кольцевую полость, в которой размещена втулка, согласно изобретению в верхнем уплотнительном узле кольцевая полость перекрыта снизу пробкой, которая закреплена в цилиндре и взаимодействует с манжетой, цилиндр соединен с корпусом кулачками, размещенными в радиальных отверстиях пробки и кольцевой канавке корпуса, втулка выполнена ступенчатой, длинная ступень которой взаимодействует с кулачками и закреплена срезными винтами от перемещения в кольцевой полости, которая сообщена со скважиной, а в нижнем уплотнительном узле втулка снабжена фиксатором, на корпусе установлен конус, взаимодействующий со шлипсами, размещенными в пазах упорного патрубка, который закреплен на корпусе срезными винтами.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4.

На фиг.1 показан общий вид устройства в транспортном положении.

На фиг.2 - устройство при циркуляции жидкости, создании в нем давления и запакеровке уплотнительного узла.

На фиг.3 - устройство при запакеровке верхнего уплотнительного узла и закачке изоляционного материала в заколонное пространство скважины под давлением.

На фиг.4 - устройство после распакеровки верхнего и нижнего уплотнительных узлов при последовательном сбросе избыточного давления в устройстве и осевом натяжении колонны труб, на которых устройство установлено в скважине.

Устройство состоит (фиг.1) из верхнего уплотнительного узла "А", клапанного узла "В", нижнего уплотнительного узла "С" и обратного клапана "Д", которые включают составной корпус 1 с радиальными отверстиями 2, 3, 4, цилиндр 5 с радиальным отверстием 6, втулку 7, пробку 8, манжету 9, срезные винты 10, кулачки 11, упорный патрубок 12, пружину 13, втулку 14 с отверстиями 15, муфту 16, цилиндр 17, втулку 18 с фиксатором 19, манжету 20, конус 21, пружину 22, упорный патрубок 23 со шлипсами 24 и срезными винтами 25.

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

Устройство работает следующим образом.

Устройство спускается на колонне труб 26 в обсадную колонну 27 с радиальными отверстиями 28 для закачки изоляционного материала в заколонное пространство скважины. При спуске устройства в скважину колонна труб 26 заполняется жидкостью из скважины через обратный клапан "Д".

По колонне труб 26 создают избыточное давление в устройстве, при котором происходит запакеровка нижнего уплотнительного узла "С" с фиксацией втулки 18 в цилиндре 17, а также срез винтов 10 и перемещение втулки 7 вверх для высвобождения кулачков 11, удерживающих пробку 8 на корпусе 1 (фиг.2). С увеличением избыточного давления в устройстве открывается клапанный узел "В" и наблюдается циркуляция жидкости из колонны труб 26 по межколонному пространству.

Избыточное давление в устройстве сбрасывают и разгружают часть веса колонны труб 26 на устройство. При этом цилиндр 5 с пробкой 8 сжимают манжету 9 и запакеровывают ее в обсадной колонне 27 (фиг.3).

После установки устройства (запакеровки верхнего и нижнего уплотнительных узлов) по колонне труб 26 закачивают изоляционный раствор, который через клапанный узел "В" и радиальные отверстия 28 обсадной колонны 27 поступает в заколонное пространство скважины для ликвидации заколонных перетоков, ограничения водопритока в скважину, восстановления герметичности обсадной колонны и т.д.

После окончания изоляционных работ в скважине избыточное давление в устройстве сбрасывают и натягивают колонну труб 26 на осевое усилие, достаточное для среза винтов 25.

При этом распакеровывается верхний уплотнительный узел "А", а затем, после среза винтов 25, нижний уплотнительный узел "С". Обратной промывкой по межтрубному пространству через клапан "Д" вымывают остатки изоляционного материала из межтрубного пространства и колонны труб 26 (фиг.4). Конструкция клапана "Д" должна обеспечивать надежную его работу, в том числе и в горизонтальных стволах скважин.

При извлечении устройства из скважины излив жидкости из колонны труб 26 обеспечивается через отверстие 6 в цилиндре 5.

Источники информации

1. Патент № 2010947, 1994 г.

2. Патент № 2095541, 1994 г.