камера скважинная

Формула изобретения

Камера скважинная, содержащая корпус с расположенным в его верхней части ориентирующим ниппелем и карман, отличающаяся тем, что корпус составлен из соединенных между собой по месту сопряжения их наружных поверхностей несущей и направляющей труб, в несущей трубе выполнено продольное отверстие, часть которого сопряжена с направляющей трубой по боковой поверхности, в которой выполнено продольное отверстие, в поперечном сечении по наружной поверхности сопряженные направляющая и несущая трубы образуют форму "восьмерки", карман камеры выполнен с наружным диаметром, равным наружному диаметру направляющей трубы и соединен с ее нижним торцом с перекрытием средней части продольного отверстия несущей трубы, причем вдоль продольного отверстия карман и несущая труба соединены между собой, а наружная поверхность кармана, перекрывающая указанное продольное отверстие, сопряжена с внутренней поверхностью несущей трубы с образованием круглого поперечного сечения, причем внутренний диаметр несущей трубы на участке расположения кармана равен внутреннему диаметру ориентирующего ниппеля, а на участке выше кармана внутренний диаметр несущей трубы превышает внутренний диаметр несущей трубы в месте установки кармана и равен наружному диаметру ориентирующего ниппеля, в месте перехода внутреннего диаметра несущей трубы с большего на меньший выполнена фаска, и расстояние между нижней точкой ориентирующего ниппеля и фаской равно удвоенной длине направляющей приспособления для установки или съема скважинного оборудования в кармане камеры, а со стороны нижнего торца кармана и верхнего торца направляющей трубы камера снабжена установленными вдоль продольного отверстия несущей трубы верхним и нижним полыми наконечниками, перекрывающими соответственно верхний и нижний участки этого отверстия с образованием проходного канала из несущей трубы во внутренний канал кармана, при этом ширина полости верхнего и нижнего наконечников не меньше наименьшего диаметра внутреннего канала кармана, и внутренний канал кармана выполнен с отверстиями в стенке кармана, посредством которых внутренний канал кармана сообщен с затрубным пространством камеры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти и газа и может быть использовано для размещения в скважине различных устройств, например газлифтного клапана при газлифтной эксплуатации скважин, в том числе и с применением плунжерного лифта.

Известна камера скважинная, содержащая корпус, образованный соединенной с наконечниками рубашкой из овальной трубы и карман (см. справочник "Нефтепромысловое оборудование", под ред. Е.И.Бухаленко. М.: Недра 1990 г. стр.105, рис.3.4а).

Известна также камера скважинная, содержащая корпус с расположенным в его верхней части ориентирующим ниппелем, карман и направляющие, присоединенные к корпусу, причем направляющие выполнены в виде сплошного блока с продольным каналом, установленного в окно, вырезанное в корпусе (см. патент США №4030543, кл. Е 21 В 23/00, 21.06.1977).

Данные камеры скважинные не обеспечивают возможности прохода через нее относительно короткого плунжера в связи с возможностью его заклинивания, что сужает возможности использования данных камер скважинных.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является камера скважинная, содержащая цельный корпус из овальной трубы с установленными в нем карманом и ориентирующим ниппелем, а между ориентирующим ниппелем и карманом расположены направляющие (см. патент США №4201265, кл. Е 21 В 7/06, 06.05.1980).

Основным недостатком данной камеры является то, что она не может быть использована при эксплуатации скважин плунжерным лифтом с использованием пусковых газлифтных клапанов и подпиткой газом высокого давления. Это вызвано тем, что конструкция камеры не обеспечивает свободный проход через нее относительно короткого плунжера. Как при подъеме плунжера, так и при его спуске в процессе прохождения им скважинной камеры весьма вероятно его заклинивание в камере и возникновение по этой причине аварийной ситуации с остановкой скважины на ремонт и ее неоправданным простоем. В связи с этим при использовании плунжерного лифта газлифтные клапана приходится закреплять стационарно на специальных оправках, входящих в состав колонны насосно-компрессорных труб, что исключает возможность их замены тросовой техникой. Все это ведет к усложнению конструкции камеры и ограничению области возможного применения данных камер скважинных.

Кроме того, у описанных выше камер скважинных как при прохождении через них плунжера, так и при использовании тросовой техники имеет место высокая вероятность удара плунжера или извлекаемого оборудования о торец ориентирующего ниппеля, что может вызвать обрыв проволоки и падение извлекаемого оборудования на забой скважины или его заклинивание в колонне насосно-компрессорных труб, повреждение торца ориентирующего ниппеля и утрату камерой работоспособности, а также возможен отрыв ориентирующего ниппеля, что ведет к потере работоспособности скважины. Во всех этих случаях скважину придется останавливать на ремонт, что в итоге ведет к простою оборудования.

Использование специально предназначенных для камер овальных труб усложняет производство камер скважинных, так как требует использования специального технологического оборудования и оснастки.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является как расширение возможной области использования камеры скважинной с одновременным повышением надежности ее работы, так и упрощение процесса ее изготовления.

Указанная задача решается за счет того, что камера скважинная содержит корпус с расположенным в его верхней части ориентирующим ниппелем и карман. Корпус составлен из соединенных между собой по месту сопряжения их наружных поверхностей несущей и направляющей труб. В несущей трубе выполнено продольное отверстие, часть которого сопряжена с направляющей трубой по боковой поверхности, в которой выполнено продольное отверстие и в поперечном сечении по наружной поверхности сопряженные направляющая и несущая трубы образуют форму "восьмерки". Карман камеры выполнен с наружным диаметром, равным наружному диаметру направляющей трубы, и соединен с ее нижним торцом с перекрытием средней части продольного отверстия несущей трубы, причем вдоль продольного отверстия карман и несущая трубы соединены между собой, а наружная поверхность кармана, перекрывающая указанное продольное отверстие, сопряжена с внутренней поверхностью несущей трубы с образованием круглого поперечного сечения, причем внутренний диаметр несущей трубы на участке расположения кармана равен внутреннему диаметру ориентирующего ниппеля, а на участке выше кармана внутренний диаметр несущей трубы превышает внутренний диаметр несущей трубы в месте установки кармана и равен наружному диаметру ориентирующего ниппеля, в месте перехода внутреннего диаметра несущей трубы с большего на меньший выполнена фаска и расстояние между нижней точкой ориентирующего ниппеля и фаской равно удвоенной длине направляющей приспособления для установки или съема скважинного оборудования в кармане камеры, а со стороны нижнего торца кармана и верхнего торца направляющей трубы камера снабжена установленными вдоль продольного отверстия несущей трубы верхним и нижним полыми наконечниками, перекрывающими соответственно верхний и нижний участки этого отверстия с образованием проходного канала из несущей трубы во внутренний канал кармана, предназначенный для установки в нем оборудования, при этом ширина полости верхнего и нижнего наконечников не меньше наименьшего диаметра внутреннего канала кармана, и внутренний канал кармана выполнен с отверстиями в стенке кармана, посредством которых внутренний канал кармана сообщен с затрубным пространством камеры.

Почти вся конструкция камеры собрана из труб с круглым поперечным сечением, что позволяет производить изготовление элементов конструкции камеры на обычном металлорежущем оборудовании, что снижает затраты на изготовление камеры. Конструкция камеры состоит всего из шести деталей, что упрощает сборку камеры. Выполнение минимального внутреннего диаметра несущей трубы равным внутреннему диаметру ориентирующего ниппеля предотвращает застревание в камере спускаемого в скважину оборудования. На это же направлено выполнение ширины полости наконечников не меньше наименьшего диаметра внутреннего канала кармана.

Таким образом достигнуто выполнение поставленной в изобретении задачи - одновременное повышение надежности работы камеры и упрощение процесса ее изготовления.

На фигуре 1 представлен схематично продольный разрез камеры скважинной, на фигуре 2 представлен разрез А-А на фиг.1, на фигуре 3 представлен разрез Б-Б на фиг.1, на фигуре 4 представлен разрез В-В на фиг.1.

Камера скважинная содержит корпус 1 с расположенным в его верхней части ориентирующим ниппелем 6 с присоединительной резьбой 7 и карман 8. Корпус 1 составлен из соединенных между собой по месту сопряжения их наружных поверхностей несущей 2 и направляющей 3 труб. В несущей трубе 2 выполнено продольное отверстие, часть которого сопряжена с направляющей трубой 3 по боковой поверхности, в которой выполнено продольное отверстие и в поперечном сечении по наружной поверхности сопряженные направляющая 3 и несущая 2 трубы образуют форму "восьмерки". Карман 8 камеры выполнен с наружным диаметром, равным наружному диаметру направляющей трубы 3 и соединен с ее нижним торцом с перекрытием средней части продольного отверстия несущей трубы 2. Вдоль продольного отверстия карман 8 и несущая труба 2 соединены между собой. Наружная поверхность кармана 8, перекрывающая указанное продольное отверстие, сопряжена с внутренней поверхностью несущей трубы 2 с образованием круглого поперечного сечения. Несущая труба 2 имеет в нижней части присоединительную резьбу 4, с помощью которой камера скважинная соединяется с колонной насосно-компрессорных труб, а в верхней части - резьбу 5. Ориентирующий ниппель 6 имеет в своей нижней части винтовую поверхность 13, взаимодействующую с направляющей шпонкой инструмента для установки или съема оборудования (не показано). Внутренний диаметр несущей трубы 2 на участке расположения кармана 8 равен внутреннему диаметру ориентирующего ниппеля 6, а на участке выше кармана 8 внутренний диаметр несущей трубы превышает внутренний диаметр несущей трубы в месте установки кармана и равен наружному диаметру ориентирующего ниппеля 6. В месте перехода внутреннего диаметра несущей трубы 2 с большего на меньший выполнена фаска 12 и расстояние между нижней точкой ориентирующего ниппеля 6 и фаской 12 равно удвоенной длине направляющей приспособления, например шпонки, для установки или съема скважинного оборудования в кармане 8 камеры. Со стороны нижнего торца кармана 8 и верхнего торца направляющей трубы 3 камера снабжена установленными вдоль продольного отверстия несущей трубы верхним 10 и нижним 11 полыми наконечниками, перекрывающими соответственно верхний и нижний участки этого отверстия с образованием проходного канала из несущей трубы 2 во внутренний канал кармана 8, предназначенный для установки в нем оборудования. Ширина полости верхнего 10 и нижнего 11 наконечников не меньше наименьшего диаметра внутреннего канала кармана 8, и внутренний канал кармана 8 выполнен с отверстиями 9 в стенке кармана 8, посредством которых внутренний канал кармана 8 сообщен с затрубным пространством камеры.

Ось внутреннего канала кармана 8 параллельна оси сквозного канала несущей трубы 2 и соосна оси направляющей трубы 3, нижний торец которой соединен (например, сваркой) с верхним торцом кармана 8.

При изготовлении камеры скважинной ориентирующей ниппель 6 фиксируется (например, сваркой) относительно несущей трубы 2 так, что верхняя и нижняя точки его винтовой поверхности 13 лежат в одной плоскости с осями несущей трубы 2, направляющей трубы 3 и внутреннего канала кармана 8. Этим обеспечивается точная ориентация спускаемого оборудования относительно кармана 8. Ширина продольного отверстия выбирается исходя из диаметра устанавливаемого оборудования, используемого при этом приспособления.

Камера скважинная работает следующим образом: с помощью присоединительных резьб 4 и 5 на колонне труб ее спускают и размещают в скважине на заданной глубине.

Затем при помощи приспособления тросовой техники осуществляет установку в ней необходимого оборудования, например газлифтного клапана. При этом газлифтный клапан, соединенный со спускным и отклоняющим инструментом приспособления, спускается в скважину чуть ниже камеры скважинной. При подъеме отклоняющего инструмента вверх его направляющая шпонка попадает в расточку (участок большего диаметра) несущей трубы 2 и упирается в торец винтовой поверхности ориентирующего ниппеля 6. При дальнейшем натяге проволоки направляющая приспособления, например шпонка отклоняющего инструмента, скользя по винтовой поверхности, доходит до ее нижней точки, устанавливая тем самым инструмент и газлифтный клапан в одной плоскости с карманом 8. Происходит срабатывание отклоняющего инструмента, рычаг которого через продольное отверстие несущей трубы заводит спускной инструмент и газлифтный клапан во внутреннюю полость направляющей трубы 3. Продольное отверстие своей шириной ограничивает поворот отклоняющего инструмента и потерю ориентации спускаемого клапана относительно кармана 8. Спуском инструментов вниз обеспечивается ввод газлифтного клапана в канал кармана 8 и его установка в нем. Отклоняющий и спускной инструменты подъемом вверх извлекаются из камеры и насосно-компрессорных труб.

При открытии клапана закачиваемый в затрубное пространство газ проходит через отверстия 9 кармана 8, газлифтный клапан, нижний наконечник 11 и попадает в несущую трубу 2. Таким образом, происходит соединение затрубного пространства скважины с внутренней полостью колонны насосно-компрессорных труб.

Извлечение газлифтного клапана, установленного в скважинную камеру, осуществляется при помощи отклоняющего инструмента, соединенного с ловильным инструментом, которые первоначально спускаются на проволоке ниже скважинной камеры. При подъеме инструментов вверх происходит процесс, аналогичный, описанному при установке клапана. После ориентации и срабатывания отклоняющего инструмента ловильный инструмент через продольное отверстие попадает внутрь направляющей трубы 3, происходит залавливание и извлечение клапана из кармана 8. Подъемом вверх клапан отклоняющий и ловильный инструменты извлекаются из скважины.

При работе камеры скважиной в составе установки плунжерного лифта плунжер проходит через камеру скважинную без каких-либо сопротивлений, вероятность заклинивания плунжера в камере скважинной исключена, так как минимальный внутренний диаметр несущей трубы 2, ориентирующего ниппеля 6 и внутреннего канала кармана 8, обращенного к несущей трубе 2, имеют одинаковый диаметр, определяемый диаметром используемых насосно-компрессорных труб. При этом длина плунжера значительно превосходит расстояние между нижней точкой ориентирующего ниппеля 6 и фаской в несущей трубе 2. Все это не дает возможности отклонения плунжера при движении как вверх, так и вниз и его заклинивания. По этим же причинам исключается заклинивание в скважиной камере спускаемого/извлекаемого оборудования, инструмента, обрыв проволоки и повреждение винтовой поверхности ориентирующего ниппеля 6. Все это в значительной мере повышает надежность камеры скважиной при работе, в том числе и при использовании ее в составе установок плунжерного лифта.

Использование предлагаемой камеры скважинной позволит расширить область применения, повысить надежность, уменьшить затраты на ремонтные работы при эксплуатации скважин, упростить процесс изготовления и отказаться от дефицитных заготовок.