устройство для разобщения пластов в скважине

Формула изобретения

Устройство для разобщения пластов в скважине, содержащее корпус, уплотнительный элемент, нижние и верхние конусы и шлипсы, упор с кольцевой полостью, закрепленный на корпусе, и механизм установки с клапаном и заливочными отверстиями в виде полого цилиндра с пробкой, соединенного с корпусом кулачками, на верхней части которого установлена обечайка со ступенчатым поршнем, взаимодействующим с верхним шлипсом, а на нижней части закреплена на срезных винтах втулка с дном, имеющая выступ и фиксатор для ограничения осевого ее перемещения в корпусе, отличающееся тем, что упор имеет уступ, где размещена пружина, причем пружина поджата в нижний шлипс, кольцевая полость упора имеет длину, обеспечивающую взаимодействие его с нижним конусом в рабочем положении, а заливочные отверстия выполнены во втулке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при проведении различных технологических операций по ремонтно-изоляционным работам в нефтяных и газовых скважинах.

Известно устройство для закачки изоляционного материала, содержащее корпус, уплотнительный элемент, якорные узлы, отсекающий клапан и механизм запакеровки, выполненный в виде полого штока с поршнем и седлом для приемного клапана и цилиндра с кольцевым выступом, причем шток ниже седла выполнен с радиальными каналами [1].

Данное разбуриваемое устройство не надежно в работе, т.к. отсекающий клапан изготовлен в виде "хлопушки", функции которой выполняет подпружиненная заслонка. Отсекающие клапаны данного вида не обладают высокой надежностью по обеспечению герметичности проходного канала устройства после окончания продавки таких изоляционных материалов, как цементные растворы, имеющие твердые фракции в своем составе. Эти клапаны предназначены для работы при перепаде давления только снизу вверх.

Кроме того, якорные узлы устройства выполнены с фиксаторами в виде упругих разрезных колец, изготовленных из пружинной термообработанной стали, которая плохо разбуривается.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для закачки изоляционного материала, которое состоит из корпуса с заливочными отверстиями, уплотнительного элемента, нижнего и верхнего конусов, нижнего и верхнего шлипсов, механизма установки, включающего составной корпус с заливочными отверстиями, элементы которого соединены между собой муфтой, толкателя со срезными винтами, фиксатора, размещенного на втулке в механизме установки, упора с заливочными отверстиями, заглушки, установленной на срезных винтах в составном корпусе, кулачков, втулки с дном, имеющим кольцевой выступ, и фиксатором, соединенным со составным корпусом срезными винтами [2].

Однако известное разбуриваемое устройство, так же как и вышеуказанное в источнике [1] устройство, не обладает высокой надежностью по следующим причинам:

- фиксатор, размещенный на втулке, в механизме установки не обеспечивает 100% срабатывание (жесткую фиксацию без отката вверх) в скважинах, заполненных жидкостью с высоким содержанием песка и различной грязи;

- конструкция механизма установки такова, что при больших давлениях (свыше 15 МПа) закачки изоляционного материала в скважину на механизм установки действует выталкивающая сила Q, при которой механизм установки выйдет из зацепления из устройства и заливочные отверстия будут перекрыты до окончания процесса закачки изоляционного материала в скважину;

- конструкция механизма установки в целом очень сложная.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности устройства за счет упрощения конструкции и снижение себестоимости устройства.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для закачки изоляционных материалов в скважину содержит корпус, уплотнительный элемент, нижние и верхние конусы и шлипсы, упор с кольцевой полостью, закрепленный на корпусе, и механизм установки с клапаном и заливочными отверстиями в виде полого цилиндра с пробкой, соединенного с корпусом кулачками, на верхней части которого установлена обечайка со ступенчатым поршнем, а на нижней части закреплена на срезных винтах втулка с дном, имеющая выступ и фиксатор для ограничения осевого ее перемещения в корпусе, согласно изобретению упор имеет уступ, где размещена пружина, причем пружина поджата в нижний шлипс, кольцевая полость упора имеет длину, обеспечивающую взаимодействие его с нижним конусом в рабочем положении, а заливочные отверстия выполнены во втулке.

На фиг.1 изображено устройство для закачки изоляционного материала в скважину в исходном положении; на фиг.2 - то же, в рабочем положении после установки в эксплуатационной колонне при закачке изоляционного материала в скважину; на фиг.3 - то же, после отсоединения механизма установки от корпуса устройства.

Устройство (фиг.1-3) состоит из корпуса 1 с кольцевой канавкой "А", уплотнительного элемента 2, нижнего 3 и верхнего 4 конусов, нижнего 5 и верхнего 6 шлипсов, упора 7 с уступом, в котором размещена пружина 8, механизма установки с клапаном в виде полого цилиндра 9 с радиальными отверстиями "Б", пробкой 10, обечайкой 11, ступенчатым поршнем 12, втулкой 13 с заливочными отверстиями "В", с дном 14, выступом 15, фиксатором 16, а также кулачками 17 и тремя рядами срезных винтов 18, 19, 20.

Герметизация контактных поверхностей между деталями устройства обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами, изображенными на фиг.1-3.

Устройство соединяют с заливочной колонной 21 с помощью муфты 22 и спускают в колонну 23 для закачки изоляционных материалов в скважину.

Устройство работает следующим образом.

После спуска в предназначенный интервал эксплуатационной колонны 23 в устройстве создают избыточное давление путем закачки жидкости по заливочной колонне 21. Жидкость через отверстия "Б" создает осевую нагрузку вниз на ступенчатый поршень 12, под действием которой срезаются винты 18 и верхний шлипс 6 заякоревается в колонне 23.

Далее заливочную колонну 21 натягивают с расчетным усилием свыше ее веса, в результате чего упор 7 с пружиной 8, перемещаясь вверх с корпусом 1 и цилиндром 9, запакеровывают манжету 2 и заякоревают нижний шлипс 5 в колонне 23.

Затем повышают избыточное давление в устройстве до среза винтов 19, в результате чего пробка 10 перемещается во втулку 13 и открываются заливочные отверстия "В" для закачки изоляционного материала по заливочной колонне 21 в скважину (в колонну 23 и заколонное пространство через отверстия в колонне 23, которые не показаны на фиг.1-3).

При этом кулачки 17 имеют возможность радиального перемещения от натяжения цилиндра 9 относительно корпуса 1, т.е. кулачки 17 не обеспечивают закрепления их между собой.

Открытие заливочных отверстий "В" фиксируется снижением давления на устье скважины в заливочной колонне 21.

После закачки изоляционного материала в скважину заливочную колонну 21 натягивают с расчетным усилием свыше ее веса. При этом втулка 13 перемещается вверх до упора выступа 15 в торец корпуса 1, фиксатор 16 защелкивается в канавке "А", и происходит срез винтов 20.

В результате этого заливочные отверстия "В" перекрыты герметично в корпусе 1, а механизм установки отсоединен от устройства для последующего извлечения с заливочной колонной из скважины.

Наиболее эффективно данное устройство использовать при отключении нижележащих обводненных продуктивных пластов для перехода на вышележащие пласты, а также в качестве разбуриваемой мостовой пробки для разобщения пластов в эксплуатационной колонне.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №691552, кл. Е 21 В 33/12.

2. Патент РФ №2211302, кл. Е 21 В 33/13.