внутрискважинный инструмент

Формула изобретения

Внутрискважинный инструмент, содержащий шток, отличающийся тем, что он снабжен усеченной сверху и снизу полой сферой в форме перевернутой чаши, по наружному диаметру донышка которой выполнена фаска, размещенной сверху на донышке указанной сферы ловильной головкой с размерами в границах радиуса указанной сферы и соединенным через шток с внутренней стороной донышка указанной сферы хвостовиком, диаметр которого меньше диаметра указанной сферы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам, работающим внутри скважин, например, для открытия-закрытия циркуляционного клапана, для посадки или извлечения пакера.

Известны различные конструкции внутрискважинных инструментов.

Так, в циркуляционном клапане (а.с. №367233 Мкл³ Е21В 41/00, Бюл. №8 от 23.01.1973) для перемещения подвижной втулки при открытии и закрытии циркуляционного клапана рабочий инструмент выполнен в виде шара. После закрытия циркуляционного клапана, шар должен выноситься на поверхность потоком добываемой среды. Обтекаемый шар имеет низкий коэффициент лобового сопротивления и поэтому требует больших дебитов для подъема на поверхность. При недостаточном дебите возникает необходимость подъема рабочего инструмента в виде шара с помощью других средств, например, с помощью магнитного инструмента. Это приводит к тому, что рабочий инструмент - шар, выполняется из стали, т.е. из материала с большой плотностью. А это значительно утяжеляет его (шара) вес.

Наиболее близким техническим решением является циркуляционный клапан (а.с. №1059137 Мкл³ Е21В 34/08, Бюл. №45 от 07.12.83 г.), рабочий инструмент которого выполнен в виде шара, соединенного штоком с диском из эластичного материала с диаметром, большим диаметра рабочего инструмента. Это способствует увеличению подъемной силы, действующей на него. Подъемная сила от потока добываемой среды в данном рабочем инструменте выше, чем у шара. Однако эластичный диск недостаточно надежен из-за износа при движении по стволу насосно-компрессорных труб и возможного вырыва в месте заделки.

Практика использования известных конструкций внутрискважинного инструмента свидетельствует о том, что из-за наличия в нем сплошного металлического шара и, следовательно, утяжеления конструкции затруднено использование инструмента в скважинах с малым дебитом или в скважинах с большим зазором между наружным диаметром инструмента и внутренним диаметром насосно-компрессорных труб даже и с большим дебитом, т.к. подъемная сила недостаточна для выноса инструмента на поверхность скважины.

Очевидно, что замена сплошных металлических шаров пустотелыми шаровыми поверхностями значительно упростила бы операцию подъема инструмента из скважины и, тем самым, увеличила бы его надежность.

Но создание пустотелых шаров с равномерной толщиной стенок и определенной степенью прочности является очень сложной и дорогостоящей технологической операцией.

Кроме того, использование внутрискважинного инструмента для скважин с различными величинами диаметров насосно-компрессорных труб ограничено номенклатурой выпускаемых промышленностью сплошных металлических шаров.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение надежности и упрощение выполнения технологических операций.

Указанная цель достигается тем, что внутрискважинный инструмент, содержащий шток, снабжен усеченной сверху и снизу полой сферой в форме перевернутой чаши, по наружному диаметру донышка которой выполнена фаска, размещенной сверху на донышке указанной сферы ловильной головкой с размерами в границах радиуса указанной сферы и соединенным через шток с внутренней стороной донышка указанной сферы хвостовиком, диаметр которого меньше диаметра указанной сферы.

Анализ отобранных в результате поиска патентных, информационных и каталожных материалов по внутрискважинным инструментам по фондам областной научно-технической библиотеки г.Саратова позволяет сделать вывод, что предлагаемое изобретение не известно из уровня техники, т.е. оно является новым. Кроме того, данное устройство не следует явным образом из уровня техники, т.е. имеет изобретательский уровень.

Данная конструкция вызвана к жизни недостатками известных внутрискважинных инструментов и практикой их эксплуатации и направлена на устранение этих недостатков.

Так, выполнение предлагаемого внутрискважинного инструмента в виде усеченной сверху и снизу полой сферы по форме перевернутой чаши и возможность использования более легкого материала приводит к снижению веса инструмента и увеличению лобового сопротивления, а наличие штока с хвостовиком способствует его ориентации относительно потока. Все это приводит к более эффективному использованию подъемной силы, выносящей инструмент на поверхность земли, т.е. увеличению его надежности, а, следовательно, упрощению выполнения технологических операций.

В настоящее время данная конструкция успешно прошла эксплуатационные испытания. Следовательно, предлагаемый внутрискважинный инструмент обладает промышленной полезностью.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид внутрискважинного инструмента, а на фиг.2 - внутрискважинный инструмент в циркуляционном клапане.

Внутрискважинный инструмент (фиг.1) содержит шток 1, хвостовик 2, усеченную сверху и снизу полую сферу по форме перевернутой чаши 3, причем по наружному диаметру донышка чаши 3 выполнена фаска 4, сверху на донышке чаши 3 размещена ловильная головка 5 с размерами в границах радиуса сферы, а внутренняя сторона донышка чаши 3 через шток 1 соединена с хвостовиком 2, диаметр которого меньше диаметра усеченной сверху и снизу полой сферы чаши 3. Следует указать, что нижняя боковая часть «А» чаши 3 выполняет функцию посадочной поверхности.

Для пояснения работы на фиг.2 представлен циркуляционный клапан 6, в котором размещен внутрискважинный инструмент. Циркуляционный клапан 6 изображен с втулкой 7, упором 8, кулачками 9 и проточкой 10.

Устройство работает следующим образом.

Для перемещения втулки 7 циркуляционного клапана 6 вниз и открытия его внутрискважинный инструмент сбрасывается в колонну насосно-компрессорных труб (не показана) и садится посадочной поверхностью «А» на упор 8 втулки 7 циркуляционного клапана 6. При подаче жидкости в колонну насосно-компрессорных труб и создании давления внутрискважинный инструмент вместе с втулкой 7 циркуляционного клапана 6 перемещается вниз, при этом полость колонны насосно-компрессорных труб сообщается с затрубным пространством, что обеспечивает циркуляцию и замену жидкости на газ. При освоении скважины скважинный инструмент поднимается потоком добываемой среды и упирается фаской 4 в кулачки 9 циркуляционного клапана 6, перемещает втулку 7 циркуляционного клапана 6 и закрывает его. В верхнем положении втулки 7 циркуляционного клапана 6 кулачки 9 утапливаются в проточку 10 циркуляционного клапана 6, внутрискважинный инструмент освобождается и поднимается потоком добываемой среды на поверхность.

Данный внутрискважинный инструмент применяется также для посадки пакера в посадочном ниппеле, при извлечении пакера - для перекрытия прохода в колонне насосно-компрессорных труб и создании гидродавления, необходимого для расфиксации механизма пакера, т.к. изготовление внутрискважинного инструмента с небольшой посадочной поверхностью «А», ориентированной с помощью штока 1 с хвостовиком 2 проще и технологичнее. Кроме того, посадочная поверхность «А» не повреждается при спуске в колонну насосно-компрессорных труб, что повышает надежность.

Наличие ловильной головки 5 позволяет доставать инструмент из скважины при недостаточном дебите, а с учетом того, что ловильная головка 5 вписана в размеры радиуса сферы, исключается застревание внутрискважинного инструмента в скважине при поломке штока 1.