устройство для опрессовки колонны труб в скважине

Формула изобретения

Устройство для опрессовки колонны труб в скважине, включающее корпус и затвор, установленный в нем, отличающееся тем, что корпус снабжен внутренней цилиндрической расточкой, а затвор выполнен в виде центрального стержня с каналом, выполненного в виде размещенных сверху вниз ловильного седла, цилиндрической части, узкой цилиндрической части и упора, при этом на цилиндрической части центрального стержня с возможностью ограниченного упором перемещения вниз установлена полая втулка с радиальными окнами внизу, которая сверху снабжена самоуплотняющейся манжетой, пропускающей жидкость снизу вверх, и зафиксирована в транспортном положении относительно центрального стержня срезным элементом, герметично перекрывая канал, объединяющий при извлечении затвора пространство над и под самоуплотняющейся манжетой, причем в радиальные окна полой втулки установлены плашки с возможностью радиального перемещения внутрь и с возможностью взаимодействия в рабочем положении с внутренней цилиндрической расточкой корпуса и цилиндрической частью центрального стержня, а при извлечении затвора - с возможностью взаимодействия с узкой цилиндрической частью центрального стержня и выхода из взаимодействия с внутренней цилиндрической расточкой корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для опрессовки колонны труб в скважине.

Известна система для опрессовки эксплуатационной колонны (Патент RU №2232248 МПК 7 Е 21 В 17/00, опубл. 10.07.2004 г. БИ №19), состоящая из спускоподъемного устройства, энергопитающего устройства с приводом возвратно-поступательного движения и пакера, соединенного с последним через стыковочный узел, который со стороны привода снабжен выходным штоком и фланцем, а пакер содержит полый корпус с несколькими поясами сквозных отверстий для перетока жидкости, неподвижно скрепленный с фланцем привода, перепускной клапан с уплотнительными элементами для сообщения надпакерного и подпакерного пространств через отверстия корпуса, толкатель, неподвижно соединенный с выходным штоком привода, опорный узел, установленный на свободном конце толкателя, эластичную манжету с внутренней полостью, а также верхнюю и нижнюю опорные шайбы манжеты, направляющую втулку и шлипсы с выступами, размещенные последовательно между корпусом и опорным узлом, где направляющая втулка имеет радиальные наклонные в сторону опорного узла пазы типа "ласточкин хвост", а шлипсы выступами расположены в пазах последней, при этом пакер дополнительно содержит ступенчатый ствол с уплотнительными элементами перепускного клапана на верхнем конце, установленный соосно на толкателе и размещенный верхним концом в корпусе, причем эластичная манжета, верхняя и нижняя опорные шайбы и направляющая втулка установлены соосно на стволе и направляющая втулка скреплена резьбовыми стопорными элементами с последним, опорный узел включает в себя замковую шайбу с радиальными пазами, центрирующую шайбу с радиальными выемками и упорную шайбу, неподвижно скрепленные с толкателем посредством резьбового соединения, каждый шлипс состоит из клина и накладки, скрепленных между собой резьбовыми стяжными элементами, причем каждый клин со стороны, обращенной к опорному узлу, снабжен зацепом с перемычкой, где зацепы размещены в пазах замковой шайбы, а перемычки - в выемках центрирующей шайбы.

Недостатками данного устройства являются:

- сложность конструкции устройства, обусловленная большим количеством узлов и деталей, а также сложность их изготовления с применением различных технологических операций (сверление, фрезерование и т.д.);

- необходимость проведения технического обслуживания пакера в условиях ремонтных мастерских с целью замены быстро изнашиваемых деталей;

- наличие энергопитающего устройства с приводом возвратно-поступательного движения предъявляет повышенные требования к конструкции, увеличивает вес и габариты устройства, а также требует определенных затрат на источник электрического тока.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для опрессовки колонны труб в скважине (Патент RU №369242 МПК 7 Е 21 В 17/00, опубл. 08.11.1973 г. БИ №10), включающее корпус и затвор, выполненный в виде тарированной мембраны, а также расположенную ниже затвора плиту с каналами.

Недостатками данного устройства являются:

- сложность изготовления корпуса, обусловленная наличием радиальных каналов, для выполнения которых необходимо проведение фрезерных и сверлильных операций;

- низкая надежность устройства, связанная с тем, что тарировка мембраны требует высокой точности изготовления и подбора необходимого материала, в противном случае мембрана может срезаться раньше или позже заданного значения давления, при этом в первом случае колонна окажется не опрессованной на заданное давление, а во-втором излишнее давление может привести к разрыву самой колонны;

- после опрессовки колонны труб необходимо разбуривать детали устройства.

Задачей изобретения является повышение надежности работы устройства, а также исключение работ по разбуриванию деталей устройства для восстановления проходного канала колонны труб.

Указанная задача решается предлагаемым устройством для опрессовки колонны труб в скважине, включающим корпус и затвор, установленный в нем.

Новым является то, что корпус снабжен внутренней цилиндрической расточкой, а затвор выполнен в виде центрального стержня с каналом, выполненного в виде размещенных сверху вниз ловильного седла, цилиндрической части, узкой цилиндрической части и упора, при этом на цилиндрической части центрального стержня с возможностью ограниченного упором перемещения вниз установлена полая втулка с радиальными окнами внизу, которая сверху снабжена самоуплотняющейся манжетой, пропускающей жидкость снизу вверх, и зафиксирована в транспортном положении относительно центрального стержня срезным элементом, герметично перекрывая канал, объединяющий при извлечении затвора пространство над и под самоуплотняющейся манжетой, причем в радиальные окна полой втулки установлены плашки с возможностью радиального перемещения внутрь и с возможностью взаимодействия в рабочем положении с внутренней цилиндрической расточкой корпуса и цилиндрической частью центрального стержня, а при извлечении затвора - с возможностью взаимодействия изнутри с узкой цилиндрической частью центрального стержня и выхода из взаимодействия с внутренней цилиндрической расточкой корпуса.

На фиг.1 изображено устройство для опрессовки колонны труб в скважине в продольном разрезе.

На фиг.2 изображено сечение А-А устройства для опрессовки колонны труб в скважине.

Устройство для опрессовки колонны труб в скважине включает корпус 1 (см. фиг.1) и затвор 2, установленный в нем. Корпус 1 снабжен внутренней цилиндрической расточкой 3. Затвор 2 выполнен в виде центрального стержня 4 с каналом 5, выполненного в виде размещенных сверху вниз ловильного седла 6, цилиндрической части 7, узкой цилиндрической части 8 и упора 9, полой втулки 10 с радиальными окнами 11 внизу, установленной на цилиндрической части 7 центрального стержня 4 с возможностью ограниченного упором 9 перемещения вниз. Полая втулка 10 сверху снабжена самоуплотняющейся манжетой 12, пропускающей жидкость снизу вверх.

Самоуплотняющаяся манжета 12 зафиксирована в транспортном положении относительно центрального стержня 4 срезным элементом 13, герметично перекрывая канал 5, объединяющий при извлечении затвора 2 пространство над и под самоуплотняющейся манжетой 14. В радиальные окна 11 установлены, с возможностью радиального перемещения внутрь, плашки 16, взаимодействующие в рабочем положении снаружи с внутренней цилиндрической расточкой 3 корпуса 1, а изнутри - с цилиндрической частью 7 центрального стержня 4.

Устройство работает следующим образом.

Устройство в сборе посредством корпуса 1 (см. фиг.1) устанавливают между первой 15 и второй 16 трубами спускаемой в скважину колонны (на фиг.1 и 2 не показано). Кроме того, в зависимости от предстоящих после опрессовки колонны труб операций на конце первой трубы 15 одновременно можно спускать любое оборудование, например обратный клапан для последующего цементирования колонны труб.

По мере спуска колонны труб находящаяся в скважине жидкость свободно перетекает снизу вверх через самоуплотняющуюся манжету 12 во внутреннее пространство колонны труб выше устройства, кроме того, по мере спуска колонны труб устройство позволяет опрессововать ее в любом интервале на заданное давление.

По достижении заданного интервала опрессовки к колонне труб на устье скважины подсоединяют промывочный агрегат (на фиг.1 и 2 не показано) и опрессовывают колонну на заданное давление, при этом значение давления контролируют по манометру насосного агрегата. Если давление в течение 30 минут не падает больше чем 0,5 МПа, то колонна считается герметичной.

После опрессовки в колонну труб спускают стандартный ловильный инструмент на колонне насосно-компрессорных труб (на фиг.1 и 2 не показано) или на канате и залавливают устройство за ловильное седло 6 центрального стержня 4 затвора 2.

Далее начинают тянуть устройство вверх, в определенный момент срезной элемент 13 разрушается, при этом жидкость, находящаяся выше устройства, по каналу 5 центрального стержня 4, объединяющего пространство над и под самоуплотняющейся манжетой 12, стекает вниз во внутреннее пространство колонны труб под устройством. Как только давление в колонне труб упадет до нуля, вновь начинают тянуть канат вверх и, как только узкая цилиндрическая часть 8 центрального стержня 4 поравняется с плашками 14, установленными в радиальные окна 11 (см. фиг.2) с возможностью радиального перемещения, последние выпадают из внутренней цилиндрической расточки 3 корпуса 1 и взаимодействуют с вышеупомянутой узкой цилиндрической частью 8 центрального стержня 4. При дальнейшем подъеме полая втулка 10 упирается в упор 9 и затвор 2 устройства в сборе извлекают на поверхность.

Корпус 1 устройства является элементом эксплуатационной колонны и остается в ее составе в качестве муфты.

Благодаря тому, что в предлагаемом устройстве отсутствуют детали, требующие высокой точности изготовления, упрощается конструкция устройства, повышается его надежность, сокращается время на проведение операции опрессовки и снижается стоимость ремонта скважины в целом.