Устройство для изоляции пластов в скважине

Устройство для изоляции пластов в скважине

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин и, в частности, к изоляции пластов в скважине при ее креплении.

Известно устройство для изоляции пластов в скважине, включающее корпус с выполненной в его стенке цилиндрической полостью и двумя отверстиями для сообщения полости корпуса с полостью уплотнительного элемента, подпружиненный золотник с ограничителем его перемещения, установленный в полости между отверстиями с возможностью их сообщения между собой при осевом перемещении золотника (см., например, RU 2096583, 08.05.1996).

Недостатком известного устройства является низкая надежность его работы и низкая герметизирующая способность особенно в наклонных и горизонтальных скважинах.

Техническим результатом изобретения является упрощение устройства и повышение надежности его работы в скважинах с различной кривизной их ствола и горизонтальных стволах.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для изоляции пластов в скважине включает ступенчатый корпус в виде верхней его части с заливочным отверстием, по меньшей мере одним, и нижней части с радиальным отверстием, по меньшей мере одним, втулку с радиальным отверстием, по меньшей мере одним, помещенную в корпусе и перекрывающую радиальное отверстие нижней части корпуса, кожух, образующий с наружной нижней частью корпуса кольцевую камеру, где помещена втулка-отсекатель с внутренней кольцевой расточкой, посадочное седло с фиксатором запорного элемента на весь период работы устройства, связанное с нижней частью втулки, промежуточную втулку, помещенную в верхней части корпуса против его заливочного отверстия и выполненную в нижней части с ограничителем осевого перемещения втулки, запорную втулку с посадочным седлом, помещенную в корпусе над промежуточной втулкой, и гидравлический пакер на нижней части корпуса, при этом устройство имеет возможность обеспечения гидравлической связи внутренней полости втулки с полостью гидравлического пакера через радиальные отверстия втулки, радиальные отверстия нижней части корпуса и внутреннюю кольцевую расточку втулки-отсекателя при приведении пакера в рабочее положение и отключения этой связи перемещением втулки-отсекателя в ее крайнее верхнее положение при достижении заданного давления пакерования.

На фиг.1 изображено устройство в транспортном положении;

на фиг.2 - узел А фиг.1.

Устройство для изоляции пластов в скважине включает ступенчатый корпус в виде верхней его части 1 с заливочным отверстием 2, по меньшей мере одним, и нижней части корпуса 3 с радиальным отверстием 4, по меньшей мере одним, втулку 5 с радиальным отверстием 6, по меньшей мере одним, помещенную в ступенчатом корпусе 1, 3 и перекрывающую радиальное отверстие 4 нижней части корпуса 3, кожух 7, образующий с наружной нижней частью корпуса 3 кольцевую камеру 8. В этой камере помещена втулка-отсекатель 9 с внутренней кольцевой расточкой 10. Имеется посадочное седло 11 с фиксатором 12 запорного элемента (запорный элемент условно не показан). Посадочное седло 11 связано с нижней частью втулки 5. В верхней части корпуса 1 против его заливочного отверстия 2 помещена промежуточная втулка 13. Эта втулка выполнена в нижней части с ограничителем осевого перемещения 14 втулки 5. Над промежуточной втулкой 13 в верхней части корпуса 1 помещена запорная втулка 15 с посадочным седлом 16. На нижней части корпуса 3 помещен гидравлический пакер (условно не показан). Для удобства монтажа устройство может иметь проставочную втулку 17 с наружной резьбой 18 для соединения с верхней частью корпуса 1 и внутренней резьбой 19 для соединения с нижней частью корпуса 3. Посадочное седло 11 связано со втулкой 5 резьбой 20. Втулка 5 имеет в верхней части упорное кольцо 21 для взаимодействия с ограничителем осевого перемещения 14. Этот ограничитель может быть выполнен, например, в виде упорной гайки. Упорное кольцо 21 связано с упомянутой втулкой 5 резьбой 22. Ограничитель осевого перемещения 14 связан с промежуточной втулкой резьбой 23. Посадочное седло 16 связано с запорной втулкой 15 резьбой 24. Запорная втулка имеет фиксатор конечного положения 25. Под этот фиксатор верхняя часть корпуса 1 выполнена с кольцевым карманом 26 на внутренней боковой поверхности. Для обеспечения возможности перемещения втулки-отсекателя 9 в крайнее верхнее положение кожух 7 выполнен с разгрузочными радиальными отверстиями 27. Втулка 5 и проставочная втулка 17 выполнены напротив друг друга с радиальными отверстиями 28, соответственно с несквозным и сквозным, куда помещен срезной винт 29. Аналогично выполнены втулка-толкатель 9 и кожух 7 с радиальными отверстиями 30, куда помещен срезной винт 31. По этой же схеме выполнены промежуточная втулка 13 и верхняя часть корпуса 1 с радиальными отверстиями 32, куда помещен срезной винт 33, а также и запорная втулка 16 и верхняя часть корпуса 1 с радиальными отверстиями 34, куда помещен срезной винт 35. Кроме того, втулка 5 выполнена с продольным пазом 36. Проставочная втулка 17 выполнена с радиальным отверстием 37, куда помещен упорный винт 38.

Фиксатор 12 запорного элемента, например шара, обеспечивает постоянное положение этого элемента в посадочном седле независимо от степени кривизны ствола скважины и даже в горизонтальном стволе скважины. Это отличает данное устройство от известных устройств, в которых при высоком давлении в подпакерной зоне и негерметичности обратного клапана обратный поток жидкости в колонну выталкивает запорный элемент из посадочного седла 11. Создать повторно давление для повторной посадки запорного элемента - шара в посадочное седло, при отсутствии потока жидкости в корпусе, особенно в наклонных и горизонтальных скважинах, не представляется возможным.

Устройство работает следующим образом (фиг.2).

После спуска устройства на обсадной колонне (не показана) в скважину, в процессе ее промывки, в обсадную колонну пускают запорный элемент, например шар, который садится в посадочное седло 11 и удерживается в нем фиксатором 12. При повышении давления в обсадной колонне срезается винт 29 и втулка 5 с упорным кольцом 21 перемещается до взаимодействия последнего с ограничителем осевого перемещения 14. При этом радиальные отверстия 6 втулки 5 совмещаются с радиальными отверстиями 4 нижней части корпуса 3. В этом состоянии устройства - его состоянии для приведения пакера в рабочее положение жидкость из полости обсадной колонны, полости втулки 5 через ее радиальные отверстия 6, радиальные отверстия 4 нижней части корпуса 3 и внутреннюю кольцевую расточку 10 втулки-отсекателя 9 поступает в полость уплотнительного элемента гидравлического пакера. При достижении расчетного давления пакерования срезается винт 31 и втулка-отсекатель 9, перемещаясь вверх - в ее крайнее верхнее положение, перекрывает доступ избыточного давления в уплотнительный элемент гидравлического пакера. При дальнейшем повышении давления в обсадной колонне до расчетного срезается винт 33 и промежуточная втулка 13 со втулкой 5 перемещаются вниз до упора упорного винта 38 в нижний край продольного паза 36 втулки 5. При этом открывается заливочное отверстие 2 верхней части корпуса 1. После закачки расчетного объема тампонажного раствора в колонну пускают разделительную пробку (не показана), которая садится на посадочное седло 16. При этом срезается винт 35 и посадочное седло 16 с запорной втулкой 15 и фиксатором ее конечного положения 25, перемещаясь вниз, герметично перекрывают заливочное отверстие 2 верхней части корпуса 1. Фиксатор конечного положения 25, попадая в кольцевой карман 26, надежно фиксирует запорную втулку 15 в нижнем положении, а избыточное давление в полости уплотнительного элемента гидравлического пакера надежно поджимает втулку-отсекатель 9, обеспечивая тем самым надежную работу устройства в целом. При этом запорный элемент - шар в посадочном седле 11 надежно зафиксирован кольцом 12 и независимо от степени кривизны ствола скважины и состояния обратного клапана в нижней части обсадной колонны обеспечивает возможность создания серии избыточного давления в обсадной колонне для приведения в действие узлов устройства.

Устройство для изоляции пластов в скважине, включающее ступенчатый корпус в виде верхней его части с заливочным отверстием, по меньшей мере одним, и нижней части с радиальным отверстием, по меньшей мере одним, втулку с радиальным отверстием, по меньшей мере одним, помещенную в корпусе и перекрывающую радиальное отверстие нижней части корпуса, кожух, образующий с наружной нижней частью корпуса кольцевую камеру, где помещена втулка-отсекатель с внутренней кольцевой расточкой, посадочное седло с фиксатором запорного элемента на весь период работы устройства, связанное с нижней частью втулки, промежуточную втулку, помещенную в верхней части корпуса против его заливочного отверстия и выполненную в нижней части с ограничителем осевого перемещения втулки, запорную втулку с посадочным седлом, помещенную в корпусе над промежуточной втулкой, и гидравлический пакер на нижней части корпуса, при этом устройство имеет возможность обеспечения гидравлической связи внутренней полости втулки с полостью гидравлического пакера через радиальные отверстия втулки, радиальные отверстия нижней части корпуса и внутреннюю кольцевую расточку втулки-отсекателя при приведении пакера в рабочее положение и отключения этой связи перемещением втулки-отсекателя в ее крайнее верхнее положение при достижении заданного давления пакерования.