устройство для приведения в действие узла оснастки обсадной колонны скважины

Формула изобретения

1. Устройство для приведения в действие узла оснастки обсадной колонны скважины, включающее корпус с радиальным отверстием, по меньшей мере одним, полый срезной штифт, перекрывающий радиальное отверстие внутри корпуса и выступающий внутрь корпуса, эластичную манжету, перекрывающую радиальное отверстие снаружи корпуса и зафиксированную на нем, толкатель, образующий с корпусом, против его радиального отверстия с эластичной манжетой, кольцевую полость, при этом толкатель зафиксирован в транспортном положении устройства относительно корпуса, имеет возможность осевого перемещения в рабочем положении устройства для взаимодействия с узлом оснастки обсадной колонны при сообщении полости корпуса с кольцевой полостью через полость разрушенного срезного штифта и фиксации узла оснастки обсадной колонны в его рабочем положении.

2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что в качестве узла оснастки обсадной колонны скважины принят пакер.

3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что в качестве узла оснастки обсадной колонны скважины принят якорь.

4. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что в качестве узла оснастки обсадной колонны скважины принята втулка для перекрытия или открытия отверстия для цементирования.

5. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что радиальное отверстие корпуса выполнено ступенчатым, имеющим диаметр снаружи корпуса, превышающий диаметр внутри корпуса, в радиальном отверстии на его ступени помещено уплотнительное кольцо, а полый срезной штифт выполнен с ответной ступенью в стенке корпуса и имеет на наружной поверхности, выступающей внутрь корпуса, втулку на резьбовом соединении, установленную с натягом до взаимодействия с внутренней стенкой корпуса и обеспечения необходимой деформации уплотнительного кольца.

6. Устройство по п.5, характеризующееся тем, что втулка выполнена с наружной шаровой поверхностью или в виде разрезного сегмента.

7. Устройство по п.5, характеризующееся тем, что полый срезной штифт с внешней стороны корпуса имеет средство, предотвращающее поступление разрушенных элементов при срабатывании устройства в кольцевую полость.

8. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что полый срезной штифт с внешней стороны корпуса зачеканен или завальцован.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство для приведение в действие узла оснастки обсадной колонны скважины, включающее полый корпус и кожух с радиальными отверстиями, образующие между собой кольцевую камеру, кольцевую заслонку, уплотнительные манжеты, гидротолкатель, размещенный в кольцевой камере, систему кольцевых втулок, перекрывающих радиальные отверстия кожуха (см., например, RU 2386012, 10.04.2010).

Недостатком указанного устройства является необходимость, для защиты уплотнительных манжет от преждевременного срабатывания, размещать в проходном канале втулку с седлом, что сужает проходной канал устройства и требует его последующего разбуривания.

Известно также устройство для приведение в действие узла оснастки обсадной колонны скважины, включающее хвостовик с воронкой, транспортировочную колонну с установочным седлом, уплотнительные эластичные манжеты, установленные на наружной поверхности хвостовика, гидротолкатель с плашками, образующий с хвостовиком кольцевую камеру, гидравлически связанную с полостью хвостовика в его рабочем положении (см., например, RU № 2346143, 10.02.2009).

Недостатком данного устройства являются:

- невозможность размещения элемента защиты от преждевременного срабатывания - срезного полого штифта в стенке корпуса, имеющей небольшую (до 6 мм) толщину;

- отсутствие узла фиксации гидротолкателя в его конечном (рабочем) положении.

Указанные недостатки в значительной степени ограничивают область применения устройства.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы устройства и обеспечение его универсальности - расширение области применения.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для приведения в действие узла оснастки обсадной колонны скважины включает корпус с радиальным отверстием, по меньшей мере одним, полый срезной штифт, перекрывающий радиальное отверстие внутри корпуса и выступающий внутрь корпуса, эластичную манжету, перекрывающую радиальное отверстие снаружи корпуса и зафиксированную на нем, толкатель, образующий с корпусом, против его радиального отверстия с эластичной манжетой, кольцевую полость, при этом толкатель зафиксирован в транспортном положении устройства относительно корпуса, имеет возможность осевого перемещения в рабочем положении устройства для взаимодействия с узлом оснастки обсадной колонны при сообщении полости корпуса с кольцевой полостью через полость разрушенного срезного штифта и фиксации узла оснастки обсадной колонны в его рабочем положении.

Кроме того:

в качестве узла оснастки обсадной колонны скважины принят пакер;

в качестве узла оснастки обсадной колонны скважины принят якорь;

в качестве узла оснастки обсадной колонны скважины принята втулка для перекрытия или открытия отверстия для цементирования;

радиальное отверстие корпуса выполнено ступенчатым, имеющим диаметр снаружи корпуса, превышающий диаметр внутри корпуса, в радиальном отверстии на его ступени помещено уплотнительное кольцо, а полый срезной штифт выполнен с ответной ступенью в стенке корпуса и имеет на наружной поверхности, выступающей внутрь корпуса, втулку на резьбовом соединении, установленную с натягом до взаимодействия с внутренней стенкой корпуса и обеспечения необходимой деформации уплотнительного кольца;

втулка выполнена с наружной шаровой поверхностью или в виде разрезного сегмента;

полый срезной штифт с внешней стороны корпуса имеет средство, предотвращающее поступление разрушенных элементов при срабатывании устройства в кольцевую полость;

полый срезной штифт с внешней стороны корпуса зачеканен или завальцован.

Выполнение устройства с признаками по пп.2-4 иллюстрирует, на примерах, расширение области применения. Выполнение устройства по пп.5-8 способствует в еще большей степени повышению надежности работы устройства за счет повышения герметичности его элементов с использованием элементов или узлов для достижения этой герметичности.

На фиг.1 показан общий вид устройства, а на фиг.2 показан его узел.

Устройство включает корпус 1 с радиальным отверстием 2, по меньшей мере одним, срезной штифт 3 с полостью 4 (глухим каналом), перекрывающий радиальное отверстие 2 внутри корпуса 1 и выступающий внутрь корпуса, эластичную манжету 5, перекрывающую радиальное отверстие 2 снаружи корпуса 1 и зафиксированную на нем. Эластичная манжета 5 может быть зафиксирована на корпусе 1, например, с помощью кольца 6. Снаружи корпуса помещен толкатель 7, образующий с корпусом 1, против его радиального отверстия 2 с эластичной манжетой 5, кольцевую полость 8. При этом толкатель 7 зафиксирован в транспортном положении устройства относительно корпуса 1, например, с помощью втулки 9 со срезным винтом 10, помещенной в кольцевой полости 8 ниже кольца 6 с эластичной манжетой 5. Толкатель 7 имеет возможность осевого перемещения в рабочем положении устройства для взаимодействия с узлом оснастки 11 обсадной колонны, которой принадлежит корпус 1. Узел оснастки 11 обсадной колонны может быть выполнен, например, в виде пакера, как условно показано на фиг.1. Узел оснастки может быть выполнен также в виде, например, якоря для пакера, или обсадной колонны, или втулки для перекрытия или открытия отверстия для цементирования. Толкатель 7 имеет возможность осевого перемещения при сообщении полости 12 (проходного канала) корпуса 1 с кольцевой полостью 8 через полость 4 разрушенного срезного штифта 3 и фиксации узла оснастки 11 обсадной колонны в его рабочем положении.

Радиальное отверстие 2 корпуса 1 может быть выполнено, например, ступенчатым, имеющим диаметр снаружи корпуса, превышающий диаметр внутри корпуса. В радиальном отверстии 2 на его ступени 13 (кольцевом бурте) помещено уплотнительное кольцо 14, а полый срезной штифт 3 выполнен с ответной ступенью в стенке корпуса 1 и имеет на наружной поверхности, выступающей внутрь корпуса 1, втулку 15 на резьбовом соединении 16 и с резьбовым отверстием 17, установленную с натягом до взаимодействия с внутренней стенкой корпуса 1 и обеспечения необходимой деформации уплотнительного кольца 14.

Втулка 15 может быть выполнена с наружной шаровой поверхностью для обеспечения лучшего натяга и гарантированного среза срезного штифта по необходимой схеме.

Полый срезной штифт 3 с внешней стороны корпуса 1 имеет средство, предотвращающее поступление разрушенных элементов при срабатывании устройства в кольцевую полость 8. Как пример полый срезной штифт с внешней стороны корпуса может быть зачеканен или завальцован (развальцован).

Необходимая герметичность устройства обеспечена уплотнительными элементами 18.

Устройство работает следующим образом.

После спуска устройства в заданный интервал скважины и проведения необходимых технологических операций (например, цементирования, установки нефтяной ванны и др.) в обсадную колонну с корпусом 1 пускают разделительную пробку (условно на фиг.1 не показана), которая, проходя через устройство и взаимодействуя со втулкой 15, выполненной, например, с шаровой поверхностью, срезает - разрушает штифт 3, вскрывая полость - глухой канал 4.

После посадки разделительной пробки на стоп-кольцо (стоп-кольцо условно на фиг.1 не показано) давление в обсадной колонне и корпусе повышают до расчетного и буровой раствор через полость 4 разрушенного штифта 3, расширяя эластичную манжету 5, поступает в кольцевую камеру 8. При этом срезаются винты 10 и толкатель 7, деформируя эластичную манжету 5, приводит устройство в рабочее положение.

Для исключения возможности выдавливания оставшейся части штифта 3 в кольцевую камеру 8 и нарушения работы эластичной манжеты 5, выполняющей в данном случае функцию обратного клапана, наружный кольцевой бурт 19 полого срезного штифта 3, размещенный в наружной части радиального отверстия 2 корпуса 1, завальцовывают или зачеканивают (фиг.2).

После сброса избыточного давления в обсадной колонне и, соответственно, полости корпуса 1 эластичная манжета 5 исключает утечку жидкости из кольцевой камеры 8 и фиксирует конечное положение толкателя 7.

Отличительной особенностью предлагаемой конструкции является ее универсальность в использовании со множеством оснасток обсадной колонны, а также возможность надежной защиты устройства от преждевременного срабатывания в процессе опрессовки и в случае непредвиденного повышения давления в колонне в процессе ее спуска в скважину.

Кроме того, данное устройство может быть надежно установлено в корпусе с минимальной толщиной стенки - до 5 мм, что существенно расширяет область его применения, особенно в подвесках хвостовиков, где, например, толщина корпуса не превышает 6 мм (у хвостовика ПХН102 наружный диаметр трубы 102 мм, внутренний 90 мм).