устройство для герметизации обсадной колонны

Формула изобретения

Устройство для герметизации обсадной колонны, включающее пластырь в виде гладкого металлического патрубка, гидравлический посадочный инструмент и расширяющую оправку, выполненную в виде усеченного конуса с уклоном конической поверхности 10-40°, диаметр основания которого меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра обсадной колонны и удвоенной толщины стенки пластыря, отличающееся тем, что по концам пластыря в кольцевых цилиндрических канавках, выполненных в нем, размещены эластичные уплотнители, наружная поверхность которых выполнена размером не более поперечных габаритов пластыря, а гидравлический посадочный инструмент снабжен гидравлическим якорем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для герметизации обсадной колонны и отключения пластов.

Известно устройство для герметизации обсадной колоны, содержащее посадочный инструмент с расширяющей головкой и пластырь в виде продольногофрированного металлического патрубка (Кисельман М.Л. Основы технологии ремонта обсадных колонн металлическими пластырями //Нефтяное хозяйство, 1985, с.36-42).

Его недостатком является низкий допустимый перепад наружного давления из-за неполного расправления продольных гофр при их установке.

Наиболее близко по своей технической сущности к предлагаемому устройство для ремонта обсадной колонны, включающее расширяющий конус с приводом его перемещения и расположенный на расширяющем конусе патрубок (Пат. № РФ 1627663, МКИ Е 21 В 29/10. Устройство для ремонта обсадной колонны /К.М.Гарифов, А.Х.Кадыров, И.Н.Рахманов и др. //Бюл. № 6, 1991).

Его недостатком является ограничение по длине расширяемого патрубка, равной длине хода привода.

Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение длины расширяемого патрубка, а также повышение герметичности пластыря.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном устройстве, включающем пластырь в виде гладкого металлического патрубка, гидравлический посадочный инструмент и расширяющую оправку, оправка выполнена в виде усеченного конуса с уклоном конической поверхности 10-40, диаметр основания которого меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра обсадной колонны и удвоенной толщины стенки пластыря, а по концам пластыря в кольцевых цилиндрических канавках размещены эластичные уплотнители, причем их наружная поверхность выполнена размером не более поперечных габаритов пластыря.

Кроме того, в некоторых случаях посадочный инструмент снабжен гидравлическим якорем.

Сущность изобретения основана на эффекте дополнительного расширения патрубка при раздаче его пуансоном (Аверкиев Ю.А., Аверкиев Л.Ю. Технология холодной штамповки: Учебник для вузов по специальностям "Машины и технология обработки металлов давлением" и "Обработка металлов давлением". - М.: Машиностроение, 1989, с. 210-211).

Этот эффект заключается в том, что расширенный пуансоном, представляющим собой усеченный конус, патрубок имеет внутренний диаметр больше, чем диаметр основания конуса у пуансона на несколько миллиметров (до 5-6). Соответственно и наружный диаметр больше, чем сумма удвоенной толщины стенки патрубка и диаметра пуансона. Причем величина этого прироста увеличивается с увеличением угла конуса.

При углах менее 10 этот прирост незначителен, а при углах конуса более 40 сильно возрастают усилия протягивания пуансона.

При раздаче патрубка в ограниченном пространстве, т.е. в обсадной трубе, патрубок расширяется до упора в нее, а неизрасходованная часть дополнительного прироста создает натяг как по металлу, так и по эластичному уплотнителю, обеспечивая закрепление пластыря и его герметичность.

На фиг.1 показана схема устройства, на фиг.2 показана увеличенная в масштабе схема выполнения уплотнительного элемента устройства, на фиг.3 показана схема выполнения устройства по п.2 формулы изобретения.

Устройство содержит посадочный инструмент 1, представляющий собой трехцилиндровый гидропривод с поршнями 2, штоками 3 и цилиндрами 4, соединенный с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) 5. Из посадочного инструмента 1 снизу выходит штанга 6, на конце которой установлена расширяющая оправка 7. Между оправкой 7 и нижним торцом посадочного инструмента размещен пластырь 8 с эластичными уплотнителями 9, установленными в кольцевые цилиндрические канавки на концах пластыря 8.

В некоторых случаях выше посадочного инструмента устанавливают гидравлический якорь 10 для фиксации посадочного инструмента 1 относительно обсадной колонны 11, у которой имеется канал негерметичности 12.

Работает устройство следующим образом.

Устройство спускают в скважину на колонне НКТ 5 до тех пор, пока канал негерметичности 12 не окажется между уплотнителями 9 пластыря 8. После этого в колонну НКТ 5 подают под давлением жидкость, которая перемещает вверх поршни 2 со штоками 3 внутри цилиндров 4. Штоки 3 тянут, в свою очередь, вверх штангу 6 с оправкой 7, а т.к. верхний торец пластыря 8 уперт в нижний торец посадочного инструмента 1, оправка 7 входит внутрь пластыря 8 и расширяет его. Это длится до тех пор, пока поршни 2 не пройдут длину цилиндров 4. На такую же длину оказывается расширенным и плотно прижатым к стенкам обсадной колонны 11 пластырь 8, что обеспечивает прочную его фиксацию относительно обсадной колонны.

Далее движением вверх колонны НКТ 5 с помощью подъемного агрегата осуществляют расширение оставшейся части пластыря 8.

В случае, если грузоподъемности подъемного агрегата недостаточно для расширения пластыря 8, конструкцию дополняют гидравлическим якорем 10, устанавливаемым выше посадочного инструмента 1.

В этом случае после прохождения первого участка снижают давление в колонне НКТ 5, движением ее вверх выбирают рабочий ход поршней 2 посадочного инструмента и вновь поднимают давление в НКТ. При этом как и при первом цикле поршни движутся вверх и, благодаря фиксации посадочного инструмента 1 с помощью якоря 10, а пластыря 8 - первым расширенным участком, происходит расширение пластыря еще на одну величину рабочего хода.

Операцию повторяют до полного прохождения оправкой 7 всей длины пластыря 8. После чего посадочный инструмент 1 со штангой 6 и оправкой 7 поднимают из скважины.

В скважине остается расширенный и плотно прижатый к стенкам обсадной колонны 11 пластырь 8, уплотнители 9 которого отсекают канал негерметичности 12 от полости скважины.

Такое исполнение устройства для герметизации обсадной колонны исключает возможность заклинивания расширяющей оправки при расширении пластыря и в то же время обеспечивает плотное прижатие его к внутренней поверхности обсадной колонны, благодаря чему пластырь прочно фиксируется в скважине, а уплотнители обеспечивают надежную герметизацию канала утечек. Устройство при этом имеет достаточно простую конструкцию, а технология работ с ним легко осуществима.