Устройство для опрессовки колонны труб

Устройство для опрессовки колонны труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для периодической опрессовки колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) в скважине.

Анализ существующего уровня показал следующее: известно устройство для перекрытия колонны НКТ, содержащее корпус с продольными каналами, в котором расположена камера с сеткой, разделяющей камеру на две части, одна из которых заполнена веществом, растворимым в добываемой жидкости, подпружиненный шток, конус, герметизирующие элементы и фиксатор (см. а.с. № 933950 от 18.07.80 г. по кл. Е 21 В 34/10, опубл. в ОБ № 21, 1982 г.). Устройство через лубрикатор спускается в скважину под собственным весом к месту расположения стопорного патрубка и садится на его конусную фаску и далее в осевой канал стопорного патрубка вводится фиксатор и уплотнитель с образованием между ними герметичного контакта.

Недостатком известного устройства является ненадежность конструкции и неэффективность работы.

Это обусловлено целым рядом причин:

- необходимостью предварительной установки в составе колонны НКТ стопорного патрубка, что подразумевает подъем на поверхность внутрискважинного оборудования с соответствующими проведением операции по глушению скважины; применением вещества, растворимого в пластовой жидкости, как источника команды для обеспечения выравнивания давления над и под устройством, после его растворения и удаления из верхней части камеры не являющегося критерием оценки времени, за которое происходит выравнивание давления, т.к. спуск устройства осуществляют в скважину, заполненную жидкостью, а растворение вещества происходит в различное время, что обусловлено составом жидкости и различной глубиной.

Таким образом, устройство может быть приведено в нерабочее состояние еще в процессе спуска к стопорному патрубку.

По конструктивным признакам, а также по функциональным особенностям обеспечения герметичности, т.е. путем предварительной принудительной посадки уплотнителя на его рабочем месте с целью обеспечения герметичности, наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство для перекрытия колонны насосно-компрессорных труб (см. патент RU 2164587 C2 по кл. Е 21 В 34/06), содержащее запускаемый в колонну труб, находящуюся в скважине, опрессовочный клапан, включающий корпус с окнами, заякоривающий узел, состоящий из штока, комплекта фиксаторов в виде одноплечих рычагов и механизма привода с толкателем, связанным с сердечником тарированным срезным элементом и установленным в осевом канале корпуса с возможностью осевого перемещения. Кроме того, устройство включает узел фиксации из упругого элемента, уплотнительный узел, состоящий из уплотнителя и механизма посадки в виде разжимного конуса, жестко связанного со штоком.

К недостаткам известного устройства относятся сложность конструкции и технологии изготовления, а также недостаточная надежность устройства в работе. Работа таких деталей, как цанга, одноплечих рычагов и захвата рассчитана на упругость их материала, которая обеспечивается за счет высокой дорогостоящей технологии. Уплотнительный элемент имеет сложный профиль и подвергается при работе чрезмерной деформации, после которой он должен принять первоначальную геометрическую форму за счет внутренних упругих сил, в то время, как известно, общепринятый материал упругого элемента склонен затвердеванию в среде, в которой он работает, или с истечением времени теряет пластичность.

Наличие же различного рода мусора в технологической жидкости указывает на то, что не исключено попадание этого мусора в рабочие органы устройства, которые расположены так незащищенно, что в итоге приводит устройство к отказу в работе.

Техническая задача изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности устройства.

Устройство для опрессовки колонны труб в скважине, содержащее опрессовочный клапан, запускаемый в колонну труб, включающий корпус, соединенную с корпусом головку под ловитель, заякоривающий узел со штоком, комплект приводных фиксаторов в виде рычагов, уплотнительный узел с уплотнителем, установленным с возможностью посадки уплотнителя, выполнено так, что оно содержит гильзу под опрессовочный клапан, установленную на нижнем конце опрессуемого интервала колонны труб, расположенный под гильзой башмак в виде трубчатого участка с ограниченной по длине внутренней кольцевой полостью большего размера, чем внутренний диаметр опрессуемой колонны труб, уплотнитель уплотнительного узла расположен между нижней неподвижной и верхней подвижной подпружиненными друг к другу частями корпуса опрессовочного клапана, снабженными наружной фаской, верхняя подвижная часть корпуса опрессовочного клапана снабжена отделяющимся под действием индивидуальной пружины штоком, расположенным с возможностью взаимодействия с верхними концами комплекта приводных фиксаторов заякорившего узла, выполненного в виде пары двуплечих, установленных шарнирно в нижней неподвижной части корпуса опрессовочного клапана на общей оси, рычагов с возможностью взаимодействия с башмаком.

На фиг.1 изображен продольный разрез опрессовочного клапана; на фиг.2 - продольный разрез нижнего конца опрессуемого интервала колонны труб с гильзой и башмаком; на фиг.3 - продольный разрез устройства в положении опрессовки; на фиг.4 - продольный разрез устройства, где опрессовочный клапан в положении перед входом в гильзу; на фиг.5 - разрез по линии А-А на фиг.4.

Устройство состоит из опрессовочного клапана (фиг.1), запускаемого в колонну, например, насосно-компрессорных труб (НКТ) 1 (фиг.3), нижний конец опрессуемого интервала которой снабжен гильзой 2(фиг.2) и башмаком 3. В башмаке 3 предусмотрена ограниченная по длине внутренняя кольцевая полость 4 большего размера, чем внутренний диаметр опрессуемой колонны труб 1.

Уплотнитель 5 (фиг.1) уплотнительного узла расположен между нижней неподвижной 6 и верхней подвижной 7 частями корпуса опрессовочного клапана, снабженными наружной фаской, подпружиненными друг к другу с помощью пружины 8 через уплотнитель 5. Наличие наружной фаски на рабочих торцах деталей позиций 6, 7, за счет сближения которых происходит объемный сдвиг уплотнителя, особенно, в радиальном направлении ко внутренней поверхности гильзы 2, определяет условия для обеспечения герметичности в уплотнительном узле. Верхняя подвижная часть 7 корпуса опрессовочного клапана снабжена отделяющимся под действием индивидуальной пружины 9 штоком 10. Шток 10 расположен с возможностью взаимодействия с верхними концами комплекта приводных фиксаторов 11, заякорившего узла, выполненного в виде пары двуплечих, установленных в нижней неподвижной части 6 корпуса опрессовочного клапана на общей оси 12, рычагов с возможностью взаимодействия своими нижними относительно оси шарнира концами с башмаком 3 (фиг.2). Верхняя подвижная часть 7 корпуса опрессовочного клапана соединена со снабженной центратором 13 головкой 14 под ловитель (не показан), смонтированной на конце каната специальной лебедки (не показаны). Переходная муфта 15 (фиг.2) соединена с одной стороны с колонной опрессуемых труб 1, с другой - гильзой 2 и башмаком 3.

Опрессовочный клапан (фиг.1) хранится в сведенном виде приводных фиксаторов 11, положение которых фиксируется шплинтом 16, пропущенным через соответствующие отверстия на приводных фиксаторах 11. При этом верхняя подвижная 7 и нижняя неподвижная 8 части корпуса опрессовочного клапана раздвинуты по оси за счет действия снизу верхних концов 17 комплекта приводных фиксаторов 11 заякорившего узла на нижний профильный торец 18 штока 10 и уплотнительный элемент 5, соответственно, находится в исходном, неразжатом положении, что позволяет свободный проход опрессовочного клапана по колонне опрессуемых труб 1, сохранив при этом уплотнительный элемент 5 от повреждений.

Работа устройства для опрессовки колонны труб заключается в том, что, например, в нагнетательную скважину спускают колонну насосно-компрессорных труб 1, низ которой оснащен гильзой 2 и башмаком 3 (фиг.4). Опрессовочный клапан (фиг.1) направляют в колонну НКТ 1 (фиг.3, 4) и опускают до уровня шплинта 16 (фиг.1), снимают шплинт 16 и опрессовочный клапан отпускают. Таким образом, опрессовочный клапан попадает в колонну НКТ. При этом одновременно нижние концы приводных фиксаторов 11 под действием индивидуальной пружины 9 через шток 10 расходятся до соприкосновения с внутренней поверхностью НКТ 1 и уплотнительный элемент 5 незначительно поджимается под действием пружины 8 через верхнюю подвижную часть 7 корпуса опрессовочного клапана.

Опрессовочный клапан перемещается вниз под действием силы тяжести и входит в гильзу 2 (фиг.4), а после чего приводные фиксаторы 11 попадают в башмак 3 (фиг.3), расходятся в его кольцевой полости 4 (фиг.2) под действием индивидуальной пружины 9 через шток 10, который при этом смещается вниз, отделяясь от верхней подвижной части 7 корпуса опрессовочного клапана. Синхронно со штоком 10 перемещается вниз и верхняя подвижная часть 7 корпуса опрессовочного клапана под действием пружины 8 относительно неподвижной части 6 корпуса опрессовочного клапана. При этом остается некоторый осевой зазор h (фиг.3) между верхней подвижной частью 7 корпуса опрессовочного клапана и штоком 10.

Внутренний диаметр гильзы 2 закладывается не более соответствующего диаметра колонны опрессуемых труб 1, но не меньше расчетного диаметра, чтобы обеспечить достаточное проходное сечение для прямой промывки скважины, для прохождения различного рода приборов и т.п. При этом материал и состояние рабочей поверхности гильзы должны соответствовать требованиям надежности и долговечности устройства (сталь, сталь с покрытием и т.п.).

Для проведения опрессовки колонны труб 1 (фиг.3) создается гидравлическое давление в надклапанной ее полости. При этом верхняя подвижная часть 7 корпуса опрессовочного клапана окончательно садится на шток, зазор h исчезает, уплотнительный элемент 5 сжимается в осевом направлении. В таком положении выдерживается опрессовочное время и дается оценка на проведенную опрессовку.

Снимается давление в надклапанной полости колонны труб 1. Опрессовочный клапан залавливается за головку 14 ловителем, спускаемым посредством специальной лебедки, и извлекается из колонны опрессованных труб. Опрессовочный клапан может быть поднят на устье скважины обратным потоком жидкости.

Извлеченный из скважины опрессовочный клапан промывается, смазывается, приводные фиксаторы 11 сводятся и зашплинтовываются (фиг.1).

Если колонна труб выдержала опрессовку, то она оставляется для дальнейшей эксплуатации и по истечении расчетного периода вновь подвергается очередной опрессовке и т.д. При обнаружении течи в колонне НКТ, она подлежит замене.

Устройство для опрессовки колонны труб обеспечивает периодическую ее опрессовку, практически сохранив при этом ее полезное проходное сечение.

Устройство для опрессовки колонны труб в скважине, содержащее опрессовочный клапан, включающий корпус, состоящий из двух частей - верхней и нижней, узел для заякоривания с фиксатором и уплотнительный узел, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено гильзой под опрессовочный клапан, установленной на нижнем конце опрессуемого интервала колонны труб, под гильзой расположен трубчатый башмак с ограниченной по длине внутренней кольцевой полостью большего размера, чем внутренний диаметр опрессуемой колонны труб, при этом части корпуса подпружинены относительно друг друга, верхняя из которых установлена подвижно относительно неподвижной части корпуса и снабжена подпружиненным штоком, выполненным с возможностью отделения и взаимодействия с верхними концами фиксаторов узла для заякоривания, выполненого в виде пары двуплечих рычагов, установленных шарнирно в нижней неподвижной части корпуса на общей оси с возможностью взаимодействия с башмаком, причем уплотнитель уплотнительного узла расположен между нижней неподвижной и верхней подвижной частями корпуса, при этом верхний конец подвижной части корпуса снабжен головкой под ловитель для извлечения устройства из скважины.