устройство для герметизации обсадной колонны

Формула изобретения

Устройство для герметизации обсадной колонны в скважине, включающее трубу, с возможностью сборки из отдельных секций, с присоединенными к ней суженными верхним и нижним наконечниками, внутри которых размещены верхний и нижний расширяющие пуансоны, взаимодействующие с гидравлическим посадочным инструментом, а снаружи - эластичные уплотнения, отличающееся тем, что посадочный инструмент выполнен с возможностью прохода через трубу и расширенные наконечники и взаимодействует цилиндром с нижним пуансоном, полый шток посадочного инструмента соединен с колонной технологических труб через полую штангу, проходящую внутри устройства, на которой с возможностью ограниченного перемещения установлен нижний захват, взаимодействующий с трубой выше нижнего наконечника, и жестко закреплен на определенном расстоянии выше посадочного инструмента верхний захват, выполненный наружным габаритом меньше осевого канала верхнего пуансона, а на верхний торец верхнего наконечника установлен и закреплен с возможностью срыва вверх заданной нагрузкой упор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к области герметизации эксплуатационной колонны.

Известно устройство для ремонта обсадной колонны (а.с. СССР № 1086118), содержащее два пуансона, связанные между собой штоком, и трубу с суженными концами.

Недостатком устройства является ограниченность длины самого устройства из-за нагружения трубы осевым усилием посадки при расширении нижнего наконечника, а также длины наконечников, т.к. их оба расширяют одним ходом гидравлического посадочного инструмента.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является устройство (патент на полезную модель RU 100799) для ремонта обсадной колонны в скважине, содержащее трубу с суженными наконечниками, уплотнители, внутри которых размещены два пуансона, установленные на одной штанге, а снаружи одеты эластичные уплотнители, причем труба выполнена с возможностью сборки из нескольких секций.

Недостатки устройства такие же - ограничение длины устройства из-за нагружения всей трубы при расширении нижнего наконечника и ограничение длины наконечников из-за использования одного рабочего хода гидравлического посадочного устройства для расширения обоих наконечников.

Технической задачей, решаемой устройством, является исключение осевой нагрузки на трубу при расширении наконечников и увеличение их длины.

Эта задача решается предлагаемым устройством для герметизации обсадной колонны, включающим трубу, с возможностью сборки из отдельных секций, с присоединенными к ней суженными верхним и нижним наконечниками, внутри которых размещены верхний и нижний расширяющие пуансоны, взаимодействующие с гидравлическим посадочным инструментом, а снаружи - эластичные уплотнения.

Новым является то, что посадочный инструмент выполнен с возможностью прохода его через трубу и расширенные наконечники и взаимодействует цилиндром с нижним пуансоном, полный шток посадочного инструмента соединен с колонной технологических труб через полую штангу, проходящую внутри устройства, на которой с возможностью ограниченного перемещения установлен нижний захват, взаимодействующий с трубой выше нижнего наконечника, и жестко закреплен на определенном расстоянии выше посадочного инструмента верхний захват, выполненный наружным габаритом меньше осевого канала верхнего пуансона, а на верхний торец верхнего наконечника установлен и закреплен с возможностью срыва вверх заданной нагрузкой упор.

Сущность изобретения заключается в том, что каждый наконечник расширяют по отдельности, замкнув осевые нагрузки только на него.

При этом для расширения каждого наконечника используют всю длину хода гидравлического посадочного инструмента, за счет «перезарядки» посадочного инструмента после расширения нижнего наконечника.

На фиг.1 показано устройство, спущенное в интервал установки скважины.

На фиг.2 показано устройство после расширения нижнего наконечника в стадии готовности к расширению верхнего наконечника.

На фиг.3 показана установленная в скважине труба с расширенными наконечниками.

Устройство (фиг.1) содержит трубу 1 с присоединенными к ней нижним 2 и верхним 3 наконечниками, на которые одеты эластичные уплотнения 4. Внутри наконечников размещены нижний пуансон 5 с осевым отверстием 6 и верхний пуансон 7 с осевым отверстием 8. В нижний пуансон 5 уперт верхним торцом 9 посадочный инструмент 10 с цилиндром 11, внутри которого размещен поршень 12 с полым штоком 13, имеющим над поршнем отверстие 14, сообщающее полость штока 13 с надпоршневым пространством. Отверстие 15 в нижней части цилиндра сообщает подпоршневое пространство со скважиной.

Полый шток 13 через полую штангу 16 соединен с колонной технологических труб 17. На шток 13 с возможностью ограниченного перемещения до муфты 18 одет нижний захват 19, упертый своими плашками 20 с пружиной 21 в проточку 22 трубы 1, а сверху в муфту 18. Выше на определенном расстоянии от верхнего торца 9 на штанге 16 жестко закреплен верхний захват 23 с подпружиненными пружиной 24 плашками 25.

На верхнем торце 26 верхнего наконечника 3 установлен упор 22 с отверстием 28 и фаской 29 и закреплен к наконечнику 3 срезным штифтом 30.

Устройство спущено в скважину с обсадной колонной 31 на технологических трубах 17 таким образом, чтобы интервал негерметичности 32 находился между эластичными уплотнениями 4.

Работает устройство следующим образом.

После спуска устройства в интервал установки в колонну технологических труб 17 производят закачку жидкости под давлением. Жидкость через полую штангу 16, полый шток 13 и отверстие в нем 14 попадает внутрь посадочного инструмента 10. Перепад давлений от разницы давлений закачки над поршнем 12 и скважинного давления под ним, так как благодаря отверстию 15 под поршнем 12 давление равно скважинному, толкает цилиндр 11 и упертый в него нижний пуансон 5 вверх, расширяя нижний наконечник 2 и прижимая уплотнение 4 к стенке обсадной колонны 31. При этом усилие сжатия действует только на нижний наконечник 2, заключенный между проточкой 22 и пуансоном 5. После полного прохождения наконечника 2 пуансон 5 выходит в полость трубы 1 и освобождается. Устройство закрепляется нижним уплотнением 4 к стенке обсадной трубы 31.

После этого сбрасывают давление в технологических трубах 17 и поднимают их вверх. Верхний торец 9 посадочного инструмента 10 толкает вверх нижний пуансон 5, который, благодаря свободному перемещению штока 13 внутри захвата 19, упирается в нижний захват 19 и толкает его вверх до упора в нижний торец верхнего пуансона 7, а верхний захват 23 свободно проходит благодаря фаске 29 через отверстие 28, и благодаря пружине 24 плашки 25 закрепляются за верхний торец упора 27.

После этого вновь производят закачку жидкости под давлением в технологические трубы.

Под действием перепада давлений вновь цилиндр 11 движется вверх, толкая торцом 9 через нижний пуансон 5 и нижний захват 19 верхний пуансон 7. Причем нагрузка через плашки 25 верхнего захвата и упор 27 замыкается на верхнем наконечнике 3.

Пуансон 7 проходит через наконечник 3, расширяя его, и, прижимая к стенкам обсадной трубы 31 эластичный уплотнитель 4, выходит в расширенную верхнюю часть наконечника 3 и освобождается.

После этого сбрасывают давление в технологических трубах 17 и поднимают их вверх. При этом верхний пуансон 7 упирается в упор 27, под действием нагрузки штифт 30 срезается и упор 27 вместе со всем оборудованием, подвешенным на штанге 16, извлекают из скважины.

В скважине остается (фиг.3) труба 1 с расширенными наконечниками 2 и 3 и плотно прижатыми к обсадной трубе 31 уплотнениями 4, между которыми заключен и отключен от скважины негерметичный интервал 32.

Таким образом, предлагаемое устройство исключает нагружение трубы осевыми усилиями посадки, которые могут достигать 40-50 т и приводить к потере устойчивости трубы или повреждению соединений. Это позволяет изготавливать трубу сборной и длиной в десятки и сотни метров. То, что при расширении наконечников используется полная длина хода посадочного устройства, позволяет изготавливать более длинные наконечники и устанавливать на них более длинные или несколько уплотнений, что повысит надежность устройства. Посадочный инструмент может быть изготовлен многоцилиндровым при необходимости достижения больших усилий.