устройство для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб

Формула изобретения

Устройство для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб, содержащее полый корпус с заглушенной полостью и головкой под ловитель, заякоривающий узел с седлом, выполненный с возможностью взаимодействия со стыком колонны насосно-компрессорных труб на нижнем конце опрессуемого интервала, уплотнительный узел из уплотнителя и механизма посадки, при этом полый корпус состоит из подвижной и неподвижной частей уплотнительного узла, на подвижной части полого корпуса выполнен заодно с ней кольцевой разделитель, с одной стороны которого установлен вспомогательный уплотнитель механизма посадки в виде манжеты L-образного сечения, открытый торец которой обращен к полости высшего давления, а с другой - сальниковый уплотнитель, контактирующий с неподвижной частью полого корпуса, расположенной в седле заякоривающего узла, установленном на стыке колонны насосно-компрессорных труб, на неподвижной части полого корпуса установлен защитный кожух.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для периодической опрессовки колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) в скважине.

Анализ существующего уровня показал следующее: известно устройство для перекрытия колонны НКТ, содержащее корпус с продольными каналами, в котором расположена камера с сеткой, разделяющей камеру на две части, одна из которых заполнена веществом, растворимым в добываемой жидкости, подпружиненный шток, конус, герметизирующие элементы и фиксатор (см. а.с. № 933950 от 18.07.80 г. по кл. Е21В 34/10, опубл. в ОБ №21, 1982 г.). Устройство через лубрикатор спускается в скважину под собственным весом к месту расположения стопорного патрубка и садится на его конусную фаску, и далее в осевой канал стопорного патрубка вводится фиксатор и уплотнитель с образованием между ними герметичного контакта.

Недостатком известного устройства является ненадежность конструкции и неэффективность работы.

Это обусловлено целым рядом причин:

- необходимостью предварительной установки в составе колонны НКТ стопорного патрубка, что подразумевает подъем на поверхность внутрискважинного оборудования с соответствующими проведением операции по глушению скважины; применением вещества, растворимого в пластовой жидкости, как источника команды для обеспечения выравнивания давления над и под устройством, после его растворения и удаления из верхней части камеры, не являющегося критерием оценки времени, за которое происходит выравнивание давления, т.к. спуск устройства осуществляют в скважину, заполненную жидкостью, а растворение вещества происходит в различное время, что обусловлено составом жидкости и различной глубиной.

Таким образом, устройство может быть приведено в нерабочее состояние еще в процессе спуска к стопорному патрубку.

По конструктивным признакам, а также по функциональным особенностям обеспечения герметичности, т.е. путем предварительной принудительной посадки уплотнителя на его рабочем месте с целью обеспечения герметичности, наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство для перекрытия колонны насосно-компрессорных труб (см. патент RU 2164587 С2 по кл. Е21В 34/06), содержащее запускаемый в колонну труб, находящуюся в скважине, опрессовочный клапан, включающий корпус с окнами, заякоривающий узел, состоящий из штока, комплекта фиксаторов в виде одноплечных рычагов и механизма привода с толкателем, связанным с сердечником тарированным срезным элементом и установленным в осевом канале корпуса с возможностью осевого перемещения. Кроме того, устройство включает узел фиксации из упругого элемента, уплотнительный узел, состоящий из уплотнителя и механизма посадки в виде разжимного конуса, жестко связанного со штоком.

К недостаткам известного устройства относятся сложность конструкции и технологии изготовления, а также недостаточная надежность устройства в работе. Работа таких деталей, как цанга, одноплечих рычагов и захвата рассчитана на упругость их материала, которая обеспечивается за счет высокой дорогостоящей технологии. Уплотнительный элемент имеет сложный профиль и подвергается при работе чрезмерной деформации, после которой он должен принять первоначальную геометрическую форму за счет внутренних упругих сил, в то время как известно, что общепринятый материал упругого элемента склонен затвердеванию в среде, в которой он работает, или с истечением времени теряет пластичность.

Наличие же различного рода мусора в технологической жидкости указывает на то, что не исключено попадание этого мусора в рабочие органы устройства, которые расположены так незащищенно, что в итоге приводит устройство к отказу в работе.

Техническая задача изобретения заключается в упрощении конструкции и повышении надежности устройства.

Поставленная задача достигается устройством для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб, содержащим полый корпус, выполненный с заглушенной полостью и снабженный головкой под ловитель, заякоривающий узел с седлом, выполненный с возможностью взаимодействия со стыком колонны насосно-компрессорных труб на нижнем конце опрессуемого интервала, уплотнительный узел, состоящий из уплотнителя и механизма посадки, при этом полый корпус состоит из подвижной и неподвижной частей уплотнительного узла, на подвижной части полого корпуса предусмотрен выполненный заодно кольцевой разделитель, с одной стороны которого установлен вспомогательный уплотнитель механизма посадки в виде манжеты L-образного сечения, открытый торец которой обращен к полости высшего давления, а с другой - сальниковый уплотнитель, контактирующий с неподвижной частью полого корпуса, расположенной в седле заякоривающего узла, установленном на стыке колонны насосно-компрессорных труб, на неподвижной части полого корпуса установлен защитный кожух.

На приведенном чертеже изображен продольный разрез устройства для опрессовки насосно-компрессорных труб (в дальнейшем устройство) в заякоренном положении. Устройство содержит полый корпус, состоящий из подвижной 1 (3) и неподвижной 2 (11) частей уплотнительного узла. На подвижной части 1 полого корпуса предусмотрен выполненный заодно кольцевой разделитель 3, с одной стороны которого установлен с помощью прижимной втулки 4, гайки 5 и контрагайки 6 вспомогательный уплотнитель 7 в виде манжеты L-образного сечения, открытый торец 8 которой обращен к полости высшего давления 9. С другой стороны кольцевого разделителя 3 установлен основной сальниковый уплотнитель 10, контактирующий с неподвижной частью 11 полого корпуса, расположенной в седле 12 заякоривающего узла, установленном на стыке 13 колонны насосно-компрессорных труб 14, соединенных между собой муфтой 15.

Снабженная центратором 16 головка 17 под ловитель (не показан) соединена с подвижной частью полого корпуса через муфту 18 с контрагайкой 19. Радиальные отверстия 20 муфты 18 сообщены с центральным отверстием 21 подвижной части 1 полого корпуса. На неподвижной части 2 полого корпуса установлен защитный кожух 22 для предотвращения возможных механических повреждений антикоррозийного покрытия (не показано) внутренней поверхности насосно-компрессорных труб 14. Центральное отверстие 21 полого корпуса заглушено заглушкой 23 с прокладкой 24.

В некоторых случаях после опрессовки колонны НКТ для извлечения устройства ловителем с помощью лебедки появляется необходимость выравнить давление в полости над устройством 9 и под устройством 25. Для этого вместо заклушки 23 устанавливают, например, сливной клапан отрывной конструкции СКОК-00-Н (ОАО "Ижнефтемаш", каталог Глубинные штанговые насосы, стр.117, ред.2-2001), который срабатывает при большем давлении, чем опрессовочное давление колонны НКТ.

Работа устройства заключается в следующем.

Спускается в скважину колонна НКТ 14, оборудованная седлом 12 заякоривающего узла, установленным в нижнем конце опрессуемого интервала. Устройство запускается в колонну НКТ 1, что сопровождается умеренным потоком жидкости, подаваемым сверху устройства. Возможен и другой вариант, когда устройство устанавливается непосредственно в седле и спускается вместе с колонной НКТ 1, как изображено на чертеже.

Полость 9 колонны НКТ 14 заполняется жидкостью. По мере возрастания давления в полости 9 открытый торец 8 вспомогательного уплотнителя 7 прижимается к стенке колонны НКТ 1 и одновременно смещается вниз вместе с подвижной частью 3 полого корпуса. При этом основной уплотнитель 10, расположенный в кольцевом пространстве, ограниченном подвижной 3, неподвижной 2 частями полого корпуса и колонной НКТ 14, подвергается обжатию, что обеспечивает герметичность при опрессовке колонны НКТ 14.

По завершении операции опрессовки снимается давление в полости 9, устройство поднимается на устье обратным потоком жидкости и залавливается ловителем, установленным на устье скважины.