устройство для закачки реагентов в скважину

Формула изобретения

Устройство для закачки реагентов в скважину, включающее полый составной корпус с радиальными отверстиями и седлом на нижнем торце под бросовый запорный элемент, верхний и нижний уплотнительные узлы, клапанный узел между ними и якорный узел из плашкодержателя с плашками, размещенный под нижним уплотнительным узлом, отличающееся тем, что якорный узел снабжен кольцевым конусом, закрепленным на корпусе срезными элементами, обечайкой, образующей с корпусом кольцевую полость, в которой установлены дифференциальная втулка, соединенная с ней гайка и фиксатор в виде разрезного пружинного кольца с насечкой на внутренней поверхности, взаимосвязанный с корпусом, причем кольцевой конус подпружинен и имеет возможность взаимодействия с дифференциальной втулкой, в плашкодержателе установлен подпружиненный фиксатор, а на наружной поверхности корпуса ниже плашкодержателя выполнена кольцевая канавка под фиксатор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли, а именно к устройствам для направленной закачки различных реагентов в заданные интервалы скважины при обработке призабойной зоны кислотными и другими растворами, а также при ремонтно-изоляционных работах по ликвидации заколонных перетоков и по ограничению водопритока в скважину методом селективной закачки тампонажных растворов.

Известно устройство для закачки реагентов в скважину, включающее полый корпус с радиальными отверстиями и седлом на нижнем торце под бросовый запорный элемент, верхний и нижний уплотнительные узлы, клапанный узел между ними и гидравлический якорь [Патент РФ № 1788209, кл. Е21В 33/12, 1990].

Недостатком известного устройства является то, что гидравлический якорь не обеспечивает жесткого заякоревания устройства при циклической закачке реагентов в скважину под большими давлениями через клапанный узел с помощью цементировочных агрегатов.

При направленной закачке реагентов в скважины под большими давлениями в резьбовых соединениях узлов устройства возникают значительные осевые растягивающие нагрузки, которые могут превышать допустимые осевые нагрузки на данные резьбовые соединения и, как следствие, способствовать их разрушению.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для направленной закачки реагентов в скважину, включающее полый корпус с радиальными отверстиями и седлом на нижнем торце под бросовый запорный элемент, верхний и нижний уплотнительные узлы, клапанный узел между ними и якорный узел из плашкодержателя с плашками, взаимосвязанного с нижним уплотнительным узлом, размещенный под ним [Патент РФ № 1714080, кл. Е21В 33/12, 1990].

Недостатком известного устройства является то, что якорный узел устройства взаимосвязан с нижним уплотнительным узлом, поэтому не может обеспечить жесткого заякоревания устройства при циклической закачке реагентов в скважину под большим давлением через клапанный узел с помощью цементировочных агрегатов.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и работоспособности устройства при направленной закачке реагентов под большими давлениями в скважину за счет обеспечения жесткого заякоревания устройства в обсадной колонне.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для направленной закачки реагентов в скважину, включающее полый составной корпус с радиальными отверстиями и седлом на нижнем торце под бросовый запорный элемент, верхний и нижний уплотнительные узлы, клапанный узел между ними и якорный узел из плашкодержателя с плашками, размещенный под нижним уплотнительным узлом, согласно изобретению снабжено кольцевым конусом, закрепленным на корпусе срезными элементами, обечайкой, образующей с корпусом кольцевую полость, в которой установлены дифференциальная втулка, соединенная с ней гайка и фиксатор, в виде разрезного пружинного кольца с насечкой на внутренней поверхности, взаимосвязанный с корпусом, причем кольцевой конус подпружинен и имеет возможность взаимодействия с дифференциальной втулкой, в плашкодержателе установлен подпружиненный фиксатор, а на наружной поверхности корпуса ниже плашкодержателя выполнена кольцевая канавка под фиксатор.

На фиг.1 показан общий вид устройства до запакеровки уплотнительными узлами межколонного пространства в начальный период закачки реагентов в НКТ.

На фиг.2 - общий вид устройства с запакерованными уплотнительными узлами и выдвинутыми плашками якоря до внутренней поверхности обсадной колонны при закачке реагентов в приствольную зону скважины через клапанный узел.

На фиг.3 изображен общий вид устройства при его извлечении из скважины после выполнения ремонтных работ, уплотнительные узлы и клапанный узел в исходном транспортном положении, а плашкодержатель с плашками сдвинут вниз до седла на нижнем торце устройства и зафиксирован на корпусе.

На фиг.4 показан якорный узел Я (на фиг.1) в транспортном положении;

На фиг.5 - якорный узел Я (на фиг.2) при закачке реагентов в приствольную зону скважины через клапанный узел.

На фиг.6 - якорный узел Я (на фиг.3) при извлечении устройства из скважины после выполнения ремонтных работ.

Устройство состоит (фиг.1-6) из полого составного корпуса 1, соединенного между собой муфтами 2, уплотнительных узлов 3 - нижнего и 4 - верхнего, клапанного узла 5, якорного узла Я, из плашкодержателя 6, плашек 7, кольцевого конуса 8, закрепленного на корпусе срезными элементами 9, обечайки 10, дифференциальной втулки 11, гайки 12, фиксатора 13 в виде разрезного пружинного кольца с насечкой на внутренней поверхности, пружины 14, стопорного винта 15, срезных элементов 16, подпружиненного фиксатора 17, седла 18 под бросовый запорный элемент, например шар 19.

В корпусе 1 якорного узла Я выполнены радиальное отверстие А, кольцевые канавки Б и В.

Герметичность контактных поверхностей между деталями устройства обеспечивается с помощью уплотнительных колец, например из резины, фторопласта и других материалов. Устройство при работе в горизонтальных скважинах оборудуется на нижнем торце обратным клапаном, вместо седла 18 под шар 19, для вымыва реагентов из скважины по методу обратной циркуляции после окончания ремонтных работ.

Устройство устанавливается в обсадной колонне 20 на насосно-компрессорных трубах (НКТ) таким образом, чтобы зона перфорации 21 для закачки реагентов (кислоты, тампонажных растворов и т.д.) находилась между уплотнительными узлами 3 и 4.

Устройство работает следующим образом (фиг.1-6): при закачке реагентов, например раствора кислоты в скважину под давлением через клапанный узел 5. В процессе закачки реагентов в НКТ, при расходе на насосе агрегата менее 4 л/с, уплотнительные узлы 3 и 4 не запакеровывают межколонное пространство в скважине и жидкость глушения из НКТ будет вытекать из верхних маленьких отверстий клапанного узла 5 по межколонному пространству из скважины (фиг.1). В момент продавливания реагентов по НКТ до устройства (по расчету объема) расход жидкости на насосе агрегата резко увеличивают свыше 5 л/с, в результате уплотнительные узлы 3 и 4 запакеровывают межколонное пространство, а в клапанном узле 5 откроются нижние большие отверстия, через которые реагенты закачивают в приствольную зону скважины.

С увеличением давления в устройстве, которое передается через радиальные отверстия А на уступ дифференциальной втулки 11, пружина 14 сжимается, элемент 9 срезается и конус 8 распирает плашки 7 до внутренней поверхности обсадной колонны 20, а фиксатор 13 препятствует возвращению дифференциальной втулки 11 в исходное положение. Таким образом, якорный узел Я жестко заякоревает устройство от осевого перемещения вниз и вверх (фиг.2 и 5).

Давление в НКТ и устройстве сбрасывают (избыточное давление сбрасывают до нуля) и производят разгрузку значительной части веса НКТ на якорный узел Я для того, чтобы резьбовые соединения в устройстве и в НКТ были сжаты в осевом направлении.

Устройство подготовлено к закачке реагентов в заданный интервал приствольной зоны под большими давлениями.

После окончания закачки реагентов в приствольную зону скважины избыточное давление в НКТ и устройстве сбрасывают до нуля, при этом уплотнительные узлы 3 и 4 и клапанный узел 5 возвращаются в исходное положение (фиг.3). Осевым натяжением вверх НКТ и корпуса 1 якорного узла Я срезают элементы 16, после чего корпус 1 и кольцевой конус 8 перемещаются вверх относительно плашкодержателя 6 с плашками 7, которые возвращаются в исходное положение. При этом подпружиненный фиксатор 17 плашкодержателя 6 входит в кольцевую канавку В корпуса 1, что исключает возможность раздвинуться плашкам 7 до стенок обсадной колонны (фиг.3 и 6).