RU35124U1 - Пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны - Google Patents

Description

2003125456

Объект-устройство

ПАКЕРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к средствам защиты обсадных колонн от воздействия высокого давления и может найти применение при спуске дополнительных обсадных колонн в скважины, обсадные колонны которых пришли в негодность.

Известно пакерующее устройство, состоящее из двух пакеров одинаковой конструкции, подвижных клиновых цилиндров, связанных с приводом, срезных и уплотнительных элементов и упора (1).

Недостатки устройства:

-сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества узлов и деталей;

-значительное снижение проходного сечения обсадной колонны после установки пакерующего устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны, содержащее деформируемый корпус с установленной на нем эластичной манжетой, расширяющий узел, расположенный внутри корпуса, включающий расширитель с одетой на него воронкой, в выборках между которыми установлены промежуточная и фиксирующая втулки со срезным элементом в верхней части, причем последняя имеет кольцевой выступ, снабжено замковым механизмом, в наружной кольцевой расточке корпуса которого жестко установлена втулка со стопорным кольцом, взаимодействующим в рабочем положении с кольцевым выступом фиксирующей втулки и соединительную муфту (2).

МПК7Е21ВЗЗ/12

-невозможность создания значительной нагрузки на уплотнительный элемент. Она ограничивается грузоподъемностью вышки, возможностями подъемного механизма и т.д.;

-при большой глубине скважины при натяжке инструмента может сработать «эффект пружины, который приведет к аварийной ситуации.

Задачей полезной модели является создание устройства, обеспечивающего необходимую и надежную герметизацию и безаварийное проведение работ в скважине.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, содержащим деформируемый корпус с установленной на нем эластичной манжетой, расширяющий узел, расположенный внутри корпуса, включающий расщиритель с одетой на него воронкой, в выборках между которыми установлены промежуточная и фиксирующая втулки со срезным элементом в верхней части, причем последняя имеет кольцевой выступ, снабжено замковым механизмом в наружной кольцевой расточке корпуса которого жестко установлена втулка со стопорным кольцом, взаимодействующим в рабочем положении с кольцевым выступом фиксирующей втулки и соединительную муфту.

Новым является то, что устройство снабжено посадочным инструментом, состоящим из штока, соединенного нижним концом с корпусом замкового механизма, а вверху - имеющим ниппель с наружной кольцевой выборкой и поршнем, образующим с составным упорным цилиндром гидрокамеру, сообщающуюся через радиальные каналы в штоке с внутритрубным пространством, составной упорный цилиндр в нижней части снабжен контактирующим со штоком, конусом, на наружной поверхности его выполнены пазы в форме «ласточкина хвоста, в которых установлены плашки, нижние концы которых Т образной формы входят в Т - образные пазы плащкодержателя и взаимодействующие с проточками, выполненными в соединительной муфте, причем корпус и плашкодержатель соединены со штоком срезными элементами.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, расположенное в скважине.

Устройство состоит из корпуса 1, выполненного в виде патрубка из легко деформируемого материала с вогнутым участком 2 на конце с внутренней стороны и эластичной манжеты 3, пригуммированной к наружной поверхности корпуса. Внутри корпуса установлен расширяющий узел, включающий расщиритель 4, который своей наружной поверхностью 5 плотно прижат к вогнутой поверхности корпуса. Расширитель 4 с нижнего конца по внутренней поверхности имеет цилиндрическую выборку 6, в которой жестко установлена промежуточная втулка 7. В верхней части расширитель по наружной поверхности имеет конусную расточку 8. На верхний торец расширителя опирается воронка 9, снабженная двумя цилиндрическими выборками 10 и 11, причем верхней выборкой 10 она контактирует с цилиндрической поверхностью 12 расширителя, а в нижней 11 - жестко установлена фиксирующая втулка 13 с внутренним кольцевым выступом 14. Последняя контактирует с промежуточной втулкой 7. Воронка 9 имеет изнутри цилиндрический 15 и конический 16 участки. Верхние торцы промежуточной 7 и фиксирующей 13 втулок упираются в срезное кольцо 17, установленное в верхней части цилиндрических выборок 6 и 11.

Устройство используется в комплексе с замковым механизмом и посадочным инструментом.

Замковый механизма включает корпус 18, представляющий из себя глухой наконечник, имеющий сверху муфту 19, боковые цилиндрические поверхности 20 и 21, а с нижнего торца - кольцевую расточку 22, в которой жестко установлена втулка 23 с коническим наружным срезом в верхней части, в зоне которого расположено коническое разрезное стопорное кольцо 24.

Посадочный инструмент содержит шток 25, соединенный в нижней части с корпусом 18 замкового механизма, а в верхней части имеющий радиальные каналы 26, порщень 27 и ниппель 28. Па шток 25 одет составной упорный цилиндр 29, который совместно с поршнем 27 и утолщенной частью 30 составного упорного цилиндра 29 образует гидрокамеру 31, сообщающуюся через радиальные каналы 26 с внутритрубным пространством 32. В верхней части составной упорный цилиндр 29 соединен с переводником 33, а в нижней части имеет

конус 34, на наружной поверхности которого выполнены пазы в форме «ласточкина хвоста, в последних установлены плашки 35. Нижние концы плашек имеют Т - образную форму и входят в Т - образные пазы «А плашке держателя 36. Конус 34 и плашкодержатель 36 соединены со штоком 25 срезными элементами 37 и 38. Сопрягаемые поверхности деталей снабжены уплотнительными кольцами 39. Корпус 1 устройства и дополнительная обсадная колонна 40 связаны между собой соединительной муфтой 41 с проточками на внутренней поверхности. Составной упорный цилиндр 29 ниже переводника 33 снабжен отверстиями 42.

Устройство работает следующим образом.

После исследования старой обсадной колонны 43 во внутрь ее на дополнительной обсадной колонне 40 (колонна безмуфтовая с целью максимального использования сечения старой колонны) спускают пакерующее устройство с таким расчетом, чтобы эластичная манжета 3 оказалась ниже нарушений в колонне 43 и герметично фиксируют фланец 44 на фланце 45 колонны 43. После этого в колонну 40 на насосно - компрессорных трубах (НКТ) 46 спускают замковый механизм с посадочным инструментом до тех пор, пока стопорное кольцо 24 не пройдет кольцевой упор 14, при этом корпус 18 замкового механизма своей конусной поверхностью 47 придет в соприкосновение с конусной поверхностью 48 воронки 9. Индикатором веса на устье скважины будет зафиксировано снижение нагрузки на НКТ. После этого в НКТ создают избыточное давление, под воздействием которого поршень 27 со штоком 25, плашкодержателем 36 и плашками 35 поднимаются верх, а срезные элементы 37 разрушаются. При этом стопорное кольцо 24 упирается в кольцевой выступ 14 фиксирующей втулки 13. Плашки 35 входят в зацепление с проточками в соединительной муфте 41, после чего разрушаются срезные элементы 38. При дальнейшем повышении давления в НКТ поршень 27 будет продолжать подниматься вверх относительно составного упорного цилиндра 29, который неподвижно зафиксирован плашками 35, увлекая за собой шток 25, корпус 18 замкового механизма с втулкой 23, а также воронку 9, втулки 7 и 14 и расширитель 9. Последний своей наружной поверхностью деформирует корпус 1 и плотно прижимает эластичную манжету 3 к стенкам обсадной колонны 43. Расширяющий узел двигается вверх до тех пор, пока расширитель 4 не упрется в торец соединительной муфты 41, после чего

срезное кольцо 17 разрушается. В этот момент ниппель 28 выйдет из соприкосновения с переводником 33 и через кольцевую выборку 49 ниппеля 28 произойдет сообщение внутреннего пространства НКТ с затрубным пространством 50. Давление в НКТ резко упадет, что будет свидетельствовать об окончании пакеровки. Колонну НКТ несколько опускают вниз и с помощью воронки 9 и замкового механизма сбивают расщиритель 4 с промежуточной втулкой 7 на забой скважины. При необходимости их можно разбурить, т.к. они изготовлены из легкоразбуриваемого материала. После этого колонну НКТ с замковым механизмом, воронкой 9, фиксирующей втулкой 13 и посадочным инструментом поднимают на поверхность.

Экспериментальными исследованиями установлено, что оптимальная величина угла «от (фиг. 2) конусной поверхности расширителя 4 составляет 25 -30°. При этих углах достигается оптимальное соотношение между степенью герметизации и нагрузкой на НКТ.

Предлагаемое устройство благодаря наличию посадочного инструмента позволяет создать необходимую и достаточную нагрузку на уплотнительный элемент и тем самым обеспечить его надежную герметизацию и исключить возможную аварийную ситуацию.

Использованная информация

1.Аналог. Полезная модель. Свидетельство РФ №26075, МПК 7 Е 21 В 33/12, 2002.

2.Прототип. Заявка на полезную модель №2003113892 от 14.05.2003, решение о выдаче патента от 10.06.03 г.

Claims (1)

1. Пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны, содержащее деформируемый корпус с установленной на нем эластичной манжетой, расширяющий узел, расположенный внутри корпуса, включающий расширитель с одетой на него воронкой, в выборках между которыми установлены промежуточная и фиксирующая втулки со срезным элементом в верхней части, причем последняя имеет кольцевой выступ, снабжена замковым механизмом, в наружной кольцевой расточке корпуса которого жестко установлена втулка со стопорным кольцом, взаимодействующим в рабочем положении с кольцевым выступом фиксирующей втулки, и соединительную муфту, отличающееся тем, что оно снабжено посадочным инструментом, состоящим из штока, соединенного нижним концом с корпусом замкового механизма, а вверху - имеющим ниппель с наружной кольцевой выборкой и поршнем, образующим с составным упорным цилиндром гидрокамеру, сообщающуюся через радиальные каналы в штоке с внутритрубным пространством, составной упорный цилиндр в нижней части снабжен контактирующим со штоком конусом, на наружной поверхности его выполнены пазы в форме “ласточкина хвоста”, в которых установлены плашки, нижние концы которых Т-образной формы входят в Т-образные пазы плашкодержателя и взаимодействующие с проточками, выполненными в соединительной муфте, причем корпус и плашкодержатель соединены со штоком срезными элементами.