инструмент селективного заканчивания скважины

Формула изобретения

Инструмент селективного заканчивания скважин, содержащий корпус с радиальными каналами, золотниковую втулку с внутренней проточкой, выполненную с возможностью открытия радиальных каналов корпуса при ее перемещении, установленный с возможностью спуска внутрь корпуса на насосно-компрессорных трубах (НКТ) цилиндрический захват с размещенными на его наружной поверхности подпружиненными радиальными кулачками, выполненными с возможностью выдвижения и взаимодействия с внутренней проточкой золотниковой втулки, отличающийся тем, что он содержит дифференциальный поршень со штоком, образующий с цилиндрическим захватом рабочую гидравлическую полость, заполненную рабочей жидкостью и соединенную с внутренней полостью НКТ через переливной дросселирующий клапан и промежуточный патрубок, имеющий разделительный поршень, а через дроссельную втулку в дифференциальном поршне – с наружной полостью НКТ, при этом шток дифференциального поршня жестко связан с конусной втулкой, установленной на конце цилиндрического захвата, а полость промежуточного патрубка также заполнена рабочей жидкостью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для селективной изоляции пластов при заканчивании нефтяных и газовых скважин.

Основным способом разобщения пластов в нефтяных скважинах является создание в затрубном пространстве ствола скважины взамен разрушенной при бурении естественной водоизолирующей перемычки искусственной, обычно представляющей собой оболочку из затвердевшего цементного камня [1]. Однако цементный раствор при цементировании обсадной колонны проникает в продуктивный пласт, загрязняя его. Это в свою очередь ведет к снижению продуктивности пробуренной скважины.

Указанный недостаток устранен в известном устройстве для селективного заканчивания скважин, состоящем из корпуса с радиальными отверстиями, золотниковой втулки с внутренней проточкой и цилиндрического захвата, на наружной поверхности которого расположены подпружинные радиальные кулачки [2].

Открытие и закрытие отверстий в корпусе происходит при перемещении золотниковой втулки, которое осуществляется механически путем перемещения колонны насосно-компрессорных труб с цилиндрическим захватом, на наружной поверхности которого расположены подпружинные радиальные кулачки, взаимодействующие с внутренней проточкой золотниковой втулки.

Указанное устройство принято нами за прототип.

Недостатком известного устройства являются то, что выдвижение подпружинных кулачков в рабочее положение происходит путем вращения насосно-компрессорных труб. Однако в ряде случаев при проведении этой операции происходит произвольный отворот насосно-компрессорных труб в резьбе, что в свою очередь приводит к тяжелым авариям в скважине.

Задачей изобретения является повышение надежности работы устройства.

Указанная задача решается тем, что устройство, содержащее корпус с радиальными каналами, золотниковую втулку с внутренней проточкой, выполненную с возможностью открытия радиальных каналов корпуса при ее перемещении, установленный с возможностью спуска внутрь корпуса на насосно-компрессорных трубах (НКТ) цилиндрический захват с размещенными на его наружной поверхности подпружиненными радиальными кулачками, выполненными с возможностью выдвижения и взаимодействия с внутренней проточкой золотниковой втулки, согласно изобретению содержит дифференциальный поршень со штоком, образующий с цилиндрическим захватом рабочую гидравлическую полость, заполненную рабочей жидкостью и соединенную с внутренней полостью НКТ через переливной дросселирующий клапан и промежуточный патрубок, имеющий разделительный поршень, а через дроссельную втулку в дифференциальном поршне - с наружной полостью НКТ, при этом шток дифференциального поршня жестко связан с конусной втулкой, установленной на конце цилиндрического захвата, а полость промежуточного патрубка также заполнена рабочей жидкостью.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство состоит из корпуса 1 с радиальными каналами А, внутри которого размещена золотниковая втулка 2 с внутренней проточкой Б, выполненная с возможностью открытия радиальных каналов корпуса при ее перемещении. Внутрь корпуса 1 на насосно-компрессорных трубах 3 спускается цилиндрический захват 4, на наружной поверхности которого размещены подпружинные радиальные кулачки 5, выполненные с возможностью выдвижения и взаимодействия с внутренней проточкой золотниковой втулки 2.

На внутренней поверхности цилиндрического захвата 4 установлен дифференциальный поршень 6 со штоком 7, жестко связанным с конусной втулкой 8, установленной на конце цилиндрического захвата 4. Дифференциальный поршень 6 со штоком 7 образует с цилиндрическим захватом 4 рабочую гидравлическую полость В, заполненную рабочей жидкостью и соединенную с внутренней полостью насосно-компрессорных труб 3 через переливной дросселирующий клапан 9 и промежуточный патрубок 10 с подвижным разделительным поршнем 11. В свою очередь гидравлическая полость В через дроссельную втулку 12 в поршне 6 соединена с наружной полостью насосно-компрессорных труб 3.

Полость Г патрубка 10 заполнена чистой рабочей жидкостью. Объем заполнения полости Г промежуточного патрубка 10 чистой рабочей жидкостью соответствует длительности или количеству циклов перемещения дифференциального поршня.

В цилиндрическом захвате 4 установлены шариковые фиксаторы 13 для взаимодействия с кольцевой проточкой 14 в штоке 7. Рабочая жидкость, находящаяся в полости В при движении дифференциального поршня 7, стравливается через дроссельную втулку 12 в полость D.

Работает устройство следующим образом.

В исходном положении подпружинные радиальные кулачки 5 утоплены в цилиндрическом захвате 4. При подаче давления 1,5 МПа в полость насосно-компрессорных труб дифференциальный поршень 6 с закрепленной на его конце конусной втулкой 8 перемещается вниз, выдвигая кулачки 5 из цилиндрического захвата 4. Конечное положение дифференциального поршня 6 фиксируется шариковыми фиксаторами 13 в кольцевой проточке 14. Рабочая жидкость, находящаяся в полости В, стравливается через дроссельную втулку 12 в полость D. При перемещении насосно-компрессорных труб 3 с цилиндрическим захватом 4 подпружинные радиальные кулачки 5 заходят в проточку золотниковой втулки 2 и фиксируются в ней. Поднятием колонны насосно-компрессорных труб 3 золотниковая втулка 2 перемещается в верхние положение, открывая радиальные каналы А.

Для возврата кулачков 5 в исходное положение в полость НКТ подается давление 5 МПа. При этом рабочая жидкость через открывающийся дросселирующий клапан 9 поступает в полость В и дифференциальный поршень 6 возвращается в исходное положение, перемещая кулачки в начальное положение, т.е. утапливая их в цилиндрическом захвате.

После того как кулачки 5 возвратятся в исходное положение, насосно-компрессорные трубы с цилиндрическим захватом извлекаются из скважины.

В случае необходимости закрытия отверстий перемещением колонны насосно-компрессорных труб вниз золотниковая втулка перемещается в нижнее положение, перекрывая радиальные каналы А.

Предложенная конструкция устройства позволяет повысить надежность работы устройства за счет устранения аварий, связанных с отворотом насосно-компрессорных труб.

Источники информации

1. ГайворонскийА.А., Цыбин А.А. Крепление скважин и разобщение пластов. - М.: Недра, 1981, стр.76.

2. Патент США №5203412, МКИ Е 21 В 23/04, 06.06.1991 г. (прототип).