гидродомкрат для установки профильного перекрывателя в скважине

Формула изобретения

Гидродомкрат для установки профильного перекрывателя в скважине, включающий колонну труб для спуска, полые гидроцилиндры, кольцевые поршни с полыми штоками, установленные соосно в соответствующие гидроцилиндры с возможностью ограниченного осевого перемещения, и дорнирующую головку для установки перекрывателя, отличающийся тем, что гидроцилиндры сверху соединены с колонной труб, а полый шток снизу соединен с дорнирующей головкой, при этом каждый кольцевой поршень выполнен в виде втулки с кольцевым утолщением, сверху и снизу которого зафиксированы на втулке самоуплотняющиеся манжеты, причем наружная поверхность кольцевого утолщения выполнена в виде шарового пояса, а полые штоки поршней соединены между собой с возможностью ограниченного радиального и углового отклонения.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для установки профильных перекрывателей при изоляции ими зон осложнений бурения.

Известен скважинный гидродомкрат (патент РФ № 2102578, МПК⁶ E21B 29/10, опубл. в Бюл. № 2 от 20.01.1998 г.), включающий два или несколько последовательно соединенных силовых блоков, состоящих из цилиндра, поршня со штоком и сальникового уплотнения штока, причем поршень каждого силового блока соединен со штоком с возможностью радиального перемещения, а сальниковое уплотнение штока имеет возможность радиального перемещения относительно корпуса гидроцилиндра, кроме того, поршень по периметру снабжен полостью, заполненной антикоррозийной смазкой, контактирующей с внутренней поверхностью гидроцилиндра и гидравлически связанной с областью высокого давления.

Недостатками данного скважинного гидродомкрата являются:

- его низкая надежность, так как сальниковые уплотнения поршня и штока имеют низкую эффективность из-за искусственно завышенных зазоров в соединениях, что может привести к их повреждению и (или) несанкционированному пропуску жидкости через уплотнения;

- высокая вероятность вымывания антикоррозийной смазки из полости поршня при создании гидравлического давления из-за завышенных зазоров между поршнем и цилиндром, что может значительно снизить ресурс этих деталей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является «Способ изоляции зон осложнения бурения скважины и устройство для его осуществления» (патент РФ № 2344268, МПК E21B 29/10, опубл. в Бюл. № 2 от 20.01.2009 г.), причем устройство включает гидродомкрат, содержащий полые гидроцилиндры и соосно подвижный относительно них полый шток с кольцевыми поршнями, жестко соединенный верхним концом с якорным узлом, а нижним - с захватывающим элементом, полости которых гидравлически сообщены между собой и с полостью перекрывателя, при этом захватывающий элемент выполнен с упором для подвески перекрывателя и снабжен перепускным клапаном, перекрывающим полость штока при перемещении его вниз относительно перекрывателя, причем дополнительный якорный узел установлен на нижнем конце штока, а дорнирующая головка жестко связана с гидроцилиндрами.

Недостатком этого гидродомкрата является его низкая надежность и работоспособность из-за жесткого соединения штоков между собой и с поршнями, что в случае малейшего отклонения от соосности может вызвать быстрый износ пары «поршень-цилиндр» или привести к заклинке поршней в цилиндрах.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание надежной и работоспособной конструкции гидродомкрата для установки профильного перекрывателя в скважине за счет придания угловой и радиальной подвижности штокам и поршням относительно цилиндров, исключающей прихваты и заклинки поршней в цилиндрах гидродомкрата.

Техническая задача решается гидродомкратом для установки профильного перекрывателя в скважине, включающим колонну труб для спуска, полые гидроцилиндры, кольцевые поршни с полыми штоками, установленными соосно в соответствующие гидроцилиндры с возможностью ограниченного осевого перемещения, и дорнирующую головку для установки перекрывателя.

Новым является то, что гидроцилиндры сверху соединены с колонной труб, а полый шток снизу соединен с дорнирующей головкой, при этом каждый кольцевой поршень выполнен в виде втулки с кольцевым утолщением, сверху и снизу которого зафиксированы на втулке самоуплотняющиеся манжеты, причем наружная поверхность кольцевого утолщения выполнена в виде шарового пояса, а полые штоки поршней соединены между собой с возможностью ограниченного радиального и углового отклонения.

На фиг.1 показан гидродомкрат для установки профильного перекрывателя в скважине в транспортном положении (частично в разрезе), на фиг.2 - вид А на фиг.1 (увеличено), на фиг.3 - вид Б на фиг.1 (увеличено).

Гидродомкрат для установки профильного перекрывателя в скважине (фиг.1) включает колонну труб (на фигуре не показана) для спуска, полые гидроцилиндры 1, кольцевые поршни 2 с полыми штоками 3, установленными соосно в соответствующие гидроцилиндры 1 с возможностью ограниченного осевого перемещения, и дорнирующую головку (на фигуре не показана) для установки перекрывателя (на фигуре не показан).

При этом гидроцилиндры 1 сверху соединены с колонной труб при помощи верхней резьбы 4, например, через якорный узел (на фигуре не показан), а полый шток 3 снизу соединен с дорнирующей головкой (или дорнирующими головками) с помощью нижней резьбы 5. Каждый кольцевой поршень 2 выполнен в виде втулки 6 (фиг.2) с кольцевым утолщением 7, сверху и снизу которого зафиксированы (например, с помощью гуммирования) на втулке 6 самоуплотняющиеся манжеты 8, причем наружная поверхность кольцевого утолщения 7 выполнена в виде шарового пояса 9, а полые штоки 3 (фиг.1) поршней 2 соединены между собой с возможностью ограниченного радиального и углового отклонения. Причем радиальное отклонение между соединяемыми друг с другом штоками 3 достигается благодаря зазорам между кольцевой выборкой 10 (фиг.3) и кольцевым выступом 11 соответственно верхнего и нижнего штоков 3 (фиг.1), а угловое отклонение возможно благодаря сферической поверхности 12 (фиг.3) выступа 11 нижнего штока 3 (фиг.1).

Гидродомкрат для установки профильного перекрывателя в скважине работает следующим образом. С помощью нижней резьбы 5 к гидродомкрату подсоединяют дорнирующую головку, а с помощью верхней резьбы 4 гидродомкрат соединяют с колонной труб (чаще бурильных) и спускают в скважину в зону установки профильного перекрывателя. При этом профильный перекрыватель устанавливают в скважине до спуска гидродомкрата или спускают в одной компоновке с гидродомкратом, раздавая его затем гидравлическим давлением. Для окончательной установки профильного перекрывателя с целью раздачи резьбовых соединений профильных секций и плотного прижатия его к стенкам скважины гидродомкрат доспускают вниз до упора дорнирующей головкой в недораздатую часть перекрывателя.

Затем создают гидравлическое давление в колонне труб, которое распространяется через полости 13 и отверстия 14 штоков 3 в надпоршневое пространство 15 гидроцилиндров 1, перемещая (благодаря отверстиям 16 в гидроцилиндрах 1 ниже поршней 2, соединяющим подпоршневое пространство 17 с областью низкого давления) поршни 2 со штоками 3 и дорнирующей головкой вниз на длину хода гидроцилиндров 1. Дорнирующая головка при этом калибрует профильные секции и раздает резьбовые соединения перекрывателя до плотного прижатия их к стенкам скважины. Для предотвращения несанкционированного перемещения гидроцилиндров 1 вверх при этом нагружают колонну труб, увеличивая ее вес с помощью, например, утяжеленных бурильных труб, или используют якорный узел выше гидродомкрата. Для перезарядки гидродомкрата стравливают давление внутри колонны труб с помощью, например, клапана и опускают вниз колонну труб вместе с якорным узлом и гидроцилиндрами 1, которые перемещаются относительно штоков 3 с поршнями 2, заряжая гидродомкрат для следующей раздачи перекрывателя.

При этом каждый из штоков 3 с поршнями 2 занимает соответствующее своей несоосности и угловому отклонению положение, выбирая радиальные зазоры между кольцевыми выборками 10 (фиг.3) и кольцевыми выступами 11 в соединениях штоков 3, а также отклоняясь на соответствующий угол сферическими поверхностями 12 выступов 10. Причем для исключения несанкционированного разъединения штоков 3 их фиксируют, например, с помощью винтов 18, установленных в радиальной плоскости в кольцевой выборке 10 и свободно взаимодействующих с кольцевым выступом 11 благодаря отверстию 19 большего диаметра в кольцевом выступе 11. Кроме того, кольцевые поршни 2 (фиг.1) также имеют возможность отклонения на соответствующий угол благодаря шаровому поясу 9 (фиг.2) на утолщении 7 втулки 6 поршня 2 (фиг.1). Причем двухсторонняя самоуплотняющаяся манжета 8 (фиг.2), выполненная из упругого материала, например, резины, не препятствует угловому перемещению поршня 2 (фиг.1) в продольной плоскости.

Преимущество предлагаемого гидродомкрата для установки профильного перекрывателя в скважине заключается в том, что его конструкция повышает надежность и ресурс гидродомкрата за счет придания угловой и радиальной подвижности штокам и поршням относительно цилиндров благодаря радиальным зазорам в соединениях штоков друг с другом и сферическим поверхностям в местах соединений, а также шаровому поясу на наружной поверхности поршней, что исключает прихваты и заклинки поршней в цилиндрах гидродомкрата.