желонка для установки разделительных мостов в скважине

Формула изобретения

Желонка для установки разделительных мостов в скважине, включающая корпус с верхними и нижними технологическими отверстиями и технологическими проточками, уплотнительный элемент, установленные на корпусе упор, наружный стакан, герметично перекрывающий нижние технологические отверстия в транспортном положении и выполненный с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, и штифт, взаимодействующий с технологическими проточками, которые выполнены таким образом, что при возвратно-поступательном перемещении относительно корпуса штифт имеет возможность поворота относительно корпуса только в одном направлении, а последняя осевая технологическая проточка, с которой взаимодействует штифт, длиннее остальных, отличающаяся тем, что корпус ниже нижних технологических отверстий заглушен, упор зафиксирован относительно корпуса, а штифт жестко вставлен в наружный стакан, который выполнен подпружиненным относительно упора и с возможностью вращения относительно корпуса, при этом уплотнительный элемент выполнен с возможностью упора в корпус снизу в виде пробки, плотно взаимодействующей с возможностью скольжения со стенками скважины и снабженной отверстиями, которые перекрыты сверху эластичной манжетой с возможностью пропуска скважинной жидкости только снизу вверх.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к ремонту скважин, и может быть использовано для установки разделительных мостов при проведении ремонтно-изоляционных работ.

Известна желонка для установки разделительных мостов в скважине (патент RU №2137898, МПК 7 Е 21 В 27/02, опубл. бюл. №26 от 20.09.1999 г.), включающая корпус, уплотнительный элемент, тягу и срезной штифт, при этом она снабжена шлипсами с клиновыми толкателями, размещенными в полости корпуса, тяга выполнена в виде ступенчатого по сечению прута с возможностью взаимодействия элементов прута разных сечений с указанными клиновыми толкателями, уплотнительный элемент выполнен в виде конического толкателя с эластичной манжетой с возможностью взаимодействия с указанной тягой посредством срезного штифта.

Недостатками данной конструкции являются:

- во-первых, требуется приложение большого усилия на толкатель для посадки эластичной резиновой манжеты;

- во-вторых, при необходимости извлечения или "расхаживания" при заклинивании желонки, а также при неравномерном спуске, возникающем при несоблюдении технологии спуска желонки возможно несанкционированное срабатывание;

- в-третьих, при спуске желонки в скважину цементный раствор внутри желонки загустевает, в результате требуются значительные усилия для извлечения стержня после срабатывания желонки, что может привести к аварийной ситуации в случае несоблюдения технологически обоснованного временного интервала спуска желонки.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является желонка для установки разделительных мостов в скважине (патент RU №2223383, МПК 7 Е 21 В 27/02, опубл. бюл. №4 от 10.02.2004 г.), включающая корпус, уплотнительный элемент, фиксатор и отцепной механизм, при этом в корпусе выполнены технологические проточки, верхние и нижние технологические отверстия, кроме того, на корпусе с возможностью осевого и вращательного перемещения размещен упор с пружинными и жесткими центраторами, при этом уплотнительный элемент дополнительно снабжен пружинным ограничителем снизу и установочным цилиндром с наружной кольцевой проточкой сверху, причем осевое перемещение уплотнительного элемента относительно корпуса ограничивает фиксатор, состоящий из стопоров и наружного стакана, при этом стопоры вставлены в нижние технологические отверстия корпуса и взаимодействуют с наружной кольцевой проточкой установочного цилиндра, а наружный стакан установлен на корпусе с возможностью осевого перемещения и взаимодействует со стопорами внутренней поверхностью, выполненной с переменным сечением, при этом наружный стакан зафиксирован относительно корпуса запорным элементом, а отцепной механизм, состоящий из цилиндра со штифтом, имеет возможность регулировать осевое перемещение упора, причем цилиндр зафиксирован на упоре с возможностью вращательного движения, а штифт взаимодействует с технологическими проточками, которые выполнены таким образом, что при возвратно-поступательном перемещении упора относительно корпуса штифт имеет возможность поворота относительно корпуса только в одном направлении, а последняя осевая технологическая проточка, с которой взаимодействует штифт, длиннее остальных.

Недостатками данной конструкции желонки являются:

во-первых, сложность конструкции, связанная с большим количеством узлов и деталей;

во-вторых, при сборке необходимо прилагать значительные усилия на уплотнительный элемент для преодоления усилия разгибания пружинного ограничителя при установке и фиксации его в корпусе, что требует изготовления дополнительного приспособления для этих целей;

в третьих, низкая надежность работы запорного элемента, выполненного в виде пружинного разжимного кольца, поскольку при его высокой "жесткости" возможно несрабатывание желонки после контакта упора отцепного механизма с наружным стаканом фиксатора (стопора не освободятся от контакта с установочным цилиндром уплотнительного элемента), а при его низкой жесткости, наоборот возможно преждевременное срабатывание желонки, (стопора освободятся из контакта с установочным цилиндром уплотнительного элемента, который окажется выше заданного интервала установки цементного моста).

в-четвертых, при низкой жесткости пружинного ограничителя уплотнительного элемента возможно сползание последнего, а следовательно, и находящегося над ним цементного раствора с заданного интервала скважины, что ведет к образованию рыхлого то есть не качественного цементного моста ниже заданного интервала.

в-пятых, низкая надежность срабатывания желонки, обусловленная большим количеством зависимых друг от друга технологических операций для освобождения уплотнительного элемента от корпуса, усугубляющаяся указанными выше недостатками конструкции.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и процесса сборки желонки, а также повышение надежности ее срабатывания при установке разделительного моста в любом интервале скважины.

Указанная задача решается желонкой для установки разделительных мостов в скважине, включающей корпус с верхними и нижними технологическими отверстиями и технологическими проточками, уплотнительный элемент, установленные на корпусе упор, наружный стакан, герметично перекрывающий нижние технологические отверстия в транспортном положении и выполненный с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, и штифт, взаимодействующий с технологическими проточками, которые выполнены таким образом, что при возвратно-поступательном перемещении относительно корпуса штифт имеет возможность поворота относительно корпуса только в одном направлении, а последняя осевая технологическая проточка, с которой взаимодействует штифт длиннее остальных.

Новым является то, что корпус ниже нижних технологических отверстий заглушен, упор зафиксирован относительно корпуса, а штифт жестко вставлен в наружный стакан, который выполнен подпружиненным относительно упора и с возможностью вращения относительно корпуса, при этом уплотнительный элемент выполнен с возможностью упора в корпус снизу в виде пробки, плотно взаимодействующей с возможностью скольжения со стенками скважины и снабженной с отверстиями, которые перекрыты сверху эластичной манжетой с возможностью пропуска скважинной жидкости только снизу вверх.

На фиг.1 изображена предлагаемая желонка для установки разделительных мостов в скважине.

На фиг.2 - развертка наружной поверхности корпуса в области технологических проточек.

Желонка для установки разделительных мостов в скважине состоит из корпуса 1 (см. фиг.1) с верхними 2 и нижними 3 технологическими отверстиями и технологическими проточками 4 на его наружной поверхности, а также уплотнительного элемента 5. Корпус 1 внутри (см. фиг.1), ниже нижних технологических отверстий 3, заглушен заглушкой 6. На наружной поверхности корпуса 1 жестко зафиксирован упор 7, ниже которого установлен подпружиненный относительно него посредством пружины 8 наружный стакан 9, перекрывающий нижние технологические отверстия 3 корпуса 1 в транспортном положении. В наружный стакан 9 жестко вставлен штифт 10, взаимодействующий с технологическими проточками 4 корпуса 1.

Наружный стакан 9 выполнен с возможностью вращения при осевом перемещении относительно корпуса 1, благодаря штифту 10, взаимодействующему с технологическими проточками 4 корпуса 1, и имеющему возможность поворота относительно корпуса 1 только в одном направлении, причем последняя осевая технологическая проточка 11 длиной L₂ (см фиг.2), с которой взаимодействует штифт 10 длиннее остальных, у которых длина L₁ (L₁<L₂). Уплотнительный элемент 5 (см. фиг.1) выполнен с возможностью упора в корпус 1 снизу в виде пробки 12, плотно взаимодействующей с возможностью скольжения со стенками скважины 13 и снабженной отверстиями 14, которые перекрыты сверху эластичной манжетой 15 с возможность пропуска скважинной жидкости (на фиг.1 и 2 не показано) только снизу вверх.

Вся конструкция желонки крепится на гибкой тяге 16 для спуска в скважину 13. Несанкционированные перетоки цементного раствора предотвращаются уплотнительными кольцами 17 и 18.

Желонка работает следующим образом.

С устья в скважину 13 устанавливают уплотнительный элемент 5 (см. фиг.1) в виде пробки 12, плотно взаимодействующей со стенками скважины 13 и снабженной отверстиями 14, которые перекрыты сверху эластичной манжетой 15. Затем на уплотнительный элемент 5 устанавливают желонку, при этом штифт 10 размещают в верхней части первой технологической проточки 4 (см. фиг.2), после чего наращивают ее корпус 1 и через верхние технологические отверстия 2 (см. фиг.1) заполняют его внутреннее пространство цементным раствором, при этом длину корпуса 1 подбирают в зависимости от планируемой расчетной высоты разделительного моста в скважине 13.

Затем желонку в сборе на гибкой тяге 16 спускают в скважину 13. В процессе спуска желонка проталкивает вниз уплотнительный элемент 5, а находящаяся в скважине 13 жидкость благодаря отверстиям 14 в пробке 12 и эластичной манжете 15, установленной над пробкой 12 перетекает снизу вверх. По достижении требуемого интервала установки разделительного моста желонку приподнимают и опускают на величину, большую осевой длины L ₁ (см фиг.2) технологических проточек 4, но не более их двойной длины (2·L₁), повторяя эти спуски-подъемы по числу осевых технологических проточек 4 плюс несколько дополнительных спусков-подъемов для гарантированного срабатывания упора наружного стакана 9.

Во время спусков-подъемов штифт 10, жестко установленный в наружном стакане 9, перемещается по технологическим проточкам 4 в сторону последней осевой технологической проточки 11, при этом корпус 1 совершает относительно наружного стакана 9 возвратно-поступательные движения, а наружный стакан 9 относительно корпуса вращательное. Достигнув последней осевой технологической проточки 11 (см. фиг.3) длиной L₂, в процессе подъема желонки штифт 10 вместе с наружным стаканом 9 остаются неподвижными, а корпус 1 поднимается вверх, при этом штифт 10 перемещается из верхней части осевой технологической проточки 11 в ее нижнюю часть, при этом нижние технологические отверстия 3 корпуса 1 открываются, поднимаясь выше наружного стакана 9. Цементный раствор (на фиг.1 и 2 не показано), находящийся внутри корпуса 1 (см. фиг.1) под собственным весом вытекает во внутрискважинное пространство 19 над уплотнительным элементом 5, при этом эластичная манжета 5 исключает попадание цементного раствора под уплотнительный элемент 5. Затем желонку приподнимают вверх на расчетную высоту разделительного моста и дают выдержку для полного вытекания цементного раствора из корпуса 1 желонки, после чего желонку извлекают из скважины, а уплотнительный элемент 5 остается в заданном интервале скважины 13, удерживая над собой разделительный мост. По прошествии определенного времени, необходимого для затвердевания цементного раствора, то есть фиксации разделительного моста, скважина 13 готова к последующей эксплуатации.

Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, позволяющую снизить материальные затраты на изготовление, при этом исключаются несанкционированное освобождение уплотнительного элемента от корпуса или наоборот, а это повышает надежность срабатывания желонки в целом и позволяет гарантировано установить разделительный мост в заданном интервале скважины без дополнительных материальных и финансовых затрат.