Скважинный фиксатор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1254142

ЯРР.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3838774/22-03 (22) 04.01.85 (46) 30.08.86. Бюл. ¹ 32 (7l) Небит-Дагская нефтегазоразведочная экспедиция глубокого бурения

Управления геологии ТССР (72) А.Е, Едиев (53) 622.245,7 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 939734, кл. Е 21 В 43/10, 1980, Авторское свидетельство СССР

¹ 848590, кл. E 21 В 33/12, 1979. (54) (57) 1. СКВИИННЫЙ ФИКСАТОР, включающий полый цилиндрический корпус с окнами, шток, установленный концентрично внутри корпуса.с возможностью осевого перемещения, фиксирующие элементы, установленные попарно и диаметрально противополож: но в окнах корпуса, узел удержания фиксирующих элементов, ниппель, расположенный в верхней части корпуса и соединенный со штоком посредством штифта, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства в стволе необсаженной скважины путем увеличения площади взаимодействия и улучшения сцепления фиксирующих элементов со стволом скважины, он снабжен .направляющей трубой с окнами, в которых размещены фиксирующие эле(51) 4 Е 21 В 43/10, 33/12, 23/00 менты, установленной концентрично внутри корпуса, самоуплотняющимся поршнем с металлическим сердечником и упругогибким уплотнителем с размещенным в нижней части металлического сердечника ударным диском, подпружиненным относительно штока, причем шток выполнен двухступенчатым с полой верхней ступенью большего диаметра и с возможностью ее ударного взаимодействия с ударным диском при перемещении последнего вверх; а узел удержания фиксирующих элементов выполнен в виде эластичной упругой оболочки, охватывающей корпус

C снаружи и жестко закрепленной на И нем, металлический сердечник и удар- уу ный диск выполнены с циркуляционными каналами, при этом фиксирующие элементы выполнены слоеными из различных материалов с рифленой поверх- Д ностью, а ниппель — с приспособле3ею4 кием под ловильный инструмент.

2. Фиксатор ио и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что фиксирую- © щие элементы выполнены в виде шаров. еевич

3. Фиксатор по и. 1, о т л и — Д Ь ч а ю шийся тем, что на верх- . Я ней стороне штока выполнены проточки для удержания фиксирующих элементов в .рабочем положении.

Скважинный фиксатор имеет цилиндрический корпус 1, выполненный с

20 резьбой на верхнем и нижнем концах, посредством которой он соединяется с фильтром или прибором. Нижний конец корпуса 1 — открытый. На корпусе выполнены окна 2 под фиксирующие 25 элементы — шары 3. В частности, окна 2 могут быть выполнены общими под смежные горизонтальные ряды ша ров (как показано на фиг. 1 и 3), представляя собой продольные прямоугольные вырезь> в корпусе. В каждом горизонтальном ряду помещаются по, два шара 3, их расположение в корпусе - диаметрально противоположное, а диаметр шаров близок (но меньше)

35 к половине диаметра корпуса 1. Шары

3 могут быть изготовлены иэ различных материалов, например, сердечник

4 - металлический, наружный слой 5 из синтетических материалов, а поверхность 6 рифленой. Опорой для шаров в корпусе служит направляющая труба 7, которая также имеет боковые окна 8 под шары. Направляющая труба

7 укреплена ..в корпусе концентрично, 45 посредством, например, приварки ее к горизонтальным козырькам 9 > которые представляют собой вогнутые вовнутрь корпуса участки его стенки.

Окна 2 в корпусе закрыты снаружи эластичной упругой оболочкой !О, 50 края которой закреплены на корпусе.

Оболочка 10 удерживает шары 3 в кор.пусе устройства и взаимодействует с ними.

В транспортном поло>кении (фиг.

3 и 4) между диаметрально противоположными фиксирующими шарами 3 помещается направляющая !1, являющаяся

12541

Изобретение относится к горной промьш>ленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при установке приборов, преимущественно в необсаженном

5 стволе скважины.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства путем увеличения площади взаимодействия и улучшения сцепления фиксирующих эле"ментов со стволом скважины .

На фиг. 1 представлен скважинный фиксатор в скважине, в рабочем положении; на фиг ° 2 " то же, верхняя часть; на фиг. 3 - скважинный фиксатор, в транспортном положении; на фиг. 4 - то же, верхняя часть.

42 2 продолжением штока 12, Шток переходит в направляющую ll посредством конического участка 13. На цилиндрической своей части он имеет гнезда !

4 под фиксирующие шары 3. Конструктивно гнезда 14 могут быть выполнены в виде отверстий в штоке с соответствующей конусной их расточкой, либо в виде лунок на его поверхности.

На верхнем срезе трубчатый шток 12 имеет внутренний фланец 15, образующий центральное проходное отверстие

16 и каналы 17, а снизу фланца 15— втулку 18 с наружной выточкой на конце. Направляющая 11 штока имеет п1>ямоуголъное или квадратное сече" ние. Оно входит в пазы !9 в нижней части корпуса, выполненные, например> в виде приваренных к внутренней стенке корпуса параллельных пластин.

На нижнем конце направляющей 11 может быть укреплен поперечный упор

2О ограничитель перемещения трубчатого штока 12. Упор может служить и для подвески приборов.

Устройство имеет самоуплотняющиеся поршень 21 со стальным сердечником 22 с нижним упором 23, удлини тель 24 с пружиной 25. На торец удлинителя 24 закреплен ударный диск 26 с каналами 17. Сердечник 22 снабжен горизонтальным каналом 27, соединенным с каналом 28 с резьбой левым шагом и выходящим на поверх ность верхнего уплотнителя 29 поршня 21. Нижняя часть уплотнителей 29 имеет дугообразные уменьшения толщины 30, что обеспечивает изгиб уплот кителей 29 при минимальной подаче в трубы промывочной жидкости. На верхней части канала 28 имеются на противоположных его стенках углубления

3l для становки штифта 32, В канал

28 ввинчен ниппель с левым шагом резьбы переходника 33. Ниппель пере" ходника 33 на резьбовой части стенок имеет отверстия 34 для штифта

32 и соответствует по размерам и высоте расположения углубления 32.

Для снятия штока иэ направляющей трубы (вариант) при необходимости используют ниппельный ловитель 35, имеющий приспособление 36, выполненное в виде удлиненной втулки меньmего диаметра с вырезами 37 на торце, для снятия штифтов. Ловитель

35 присоединяется к концу трубы 38.

Скважинный фиксатор для закрепления фильтра или приборов в сква1254142 4 жине используется следующим рбразом.

В скважине проводят полный .комплекс электрометрических каротажных исследований, включая кавернометрию и профиломер. Устанавливают глуби-, ны залегания и мощности продуктив— ных пластов, точно определяют фактический диаметр скважины и литологический состав слагающих ствол пород на подошве водоносных горизонтов. На основании полученных дан" ных определяют интервал подвески фильтра или других устройств. Реко-. мендуется устанавливать устройство на глинистых породах, что еще больше повьппает надежность фиксации всей подвески, Когда глинистые породы залегают на 10-20 м ниже конца фильтра, между фильтром и скважинным фиксатором устанавливают соответствующей длины удлинительные трубы. При установке фиксатора на крепких (скальных) породах выбирается соответствующий материал для фиксирующих шаров, например полимерные материалы.

Сборку устройства осуществляют в механических мастерских, там же проверяется его работоспособность °

Эластичную упругую оболочку 10, закрывающую снаружи окна 2, приклеивают на поверхность корпуса специальной клеевой композицией или закрепляют на болтах, Для усиления прочнос35 ти эластичная оболочка может иметь армировку. Перед спуском скважинного фиксатора в канал 28 вворачивается переходник 33 с ниппелем левой резьбой и устанавливается в углубле40 ния 31 через отверстия 34 штифт 32.

Штифт предупреждает преждевременный отворот ниппеля при завороте ловителя 35.

Устройство, навернутое на верх- 4 ний торец фильтра (а при наличии внутренней защитной трубы фильтра на нижний торец) в сборе с комплексом опускают в скважину, По достижении фильтром требуемого интервала подвеску сажают на устье скважины. При помощи насоса буровой установки (цементировочного агрегата) в насосно-компрессорные трубы закачивают промывочную жидкость определе ного 55 объема, давление с помощью самоуплотняющегося поршня 21 создает силу для посадки штока 12 в направляющую трубу 7, которая определяется опытно-экспериментальным путем. При закачке жидкости, в трубы уплотнители

29 залегают на стенки корпуса 1, создавая силу давления, при этом упор

23 поршня давит на внутренний фланец

15, тем самым шток входит в направляющую трубу 7, Каналы 17 фланца

15 и диска 26 предотвращают создание сопротивления жидкости при работе, При вхождении штока-фиксатора 12 в направляющую трубу 7 фиксирующие шары 3 выходят из окон 8 и входят в окна 2 корпуса, одновременно попадая каждый в свое гнездо 14 на трубчатом штоке. Шары 3 вдавливаются штоком в породу стенки ствола скважины. Упругая эластичная оболочка 10 при движении шаров растягивается, принимает их форму. 3а счет сцепления с породой поверхности шаров фильтр фиксируется в заданном интервале ствола. В породу ствола вдавливается до 457. объема каждого иэ шаров.

Контроль посадки штока в направляющую трубу, т.е. надежность фиксации, осуществляется путем свободной подвески всей компановки на талевой системе буровой установки. При движении подвески вниз операция повторяется. После проверки надежности фиксации давление из труб медленно стравливается через винтовую задвижку е

Опробование скважины производится в установленном порядке ° После окончания опробования пласта трубчатый шток 12 извлекается из направляющей трубы 7 следующим образом: весь комплекс подвешивается,(натягивается на 0,1-0,5 тс) на талевой системе. После этого в трубы эакачивается определенный объем промывочной жидкости, создавая в полости труб давление (параметры устанавливаются опытно-экспериментальным путем) и производится моментальное стравливание давления через пневматическую задвижку с дроссельноэапорным устройством ДЗУ-250, При закачке жидкости удлинитель 24 поршня, проходя через отверстие 16 вниз, растягивает пружину 25, концы которой закреплены к фланцу 15 и нижнему концу удлинителя 24, и при резком моментальном разряжении полости труб происходит удар диска 26 об! 254142

5 нижний торец с выточкой втулки 18

Повторение удара несколько раз выводит шток-фиксатор из направляющей трубы. Натянутое состояние всей компановки, в том числе и скважинного фиксатора на талевой системе, способствует перемещению устройства вверх, изменяя при каждом ударе положение шара. Наружная упругая эластичная оболочка 10 направляет шары в корпус.

Вариантом ввода штока-фиксатора в направляющую трубу является спуск в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), входящую и компановку всего комплекса (например, в HKT диаметром 89 или 73 мм) труб 38 меньшего диаметра (например, 33 или 42 мм), которые по достижении фланца 15 за счет осевой нагрузки надавливают на шток-фиксатор. При этом допускаются небольшие короткие удары в фланец штока. Контроль посадки трубчатого штока 12 в направляющей трубе 7 определяется по заранее нанесенной метке на поверхности трубы

38 меньшего диаметра, поскольку длина хода штока для принятия устройством рабочего положения известна.

Вдавливание штока 12 в направляющую трубу 7 может осуществляться также путем спуска через насоснокомпрессорные трубы свинцового груза (вес примерно 0,2-0,5 т) на. каротажном кабеле. При этом также допусти"" мы небольшие короткие удары, конт1 роль за посадкой штока-фиксатора аналогичен предыдущим.

После завершения опробования пласта трубчатый шток извлекают из направляющей трубы (вариант) с помощью ниппельного ловителя :35, опускаемого в НКТ, завинченным на конец трубы 38 ° При ввинчивании ловителя

35 в верхнюю муфту переходника 33 на последних 1,5-2 оборотах завинчивания резьбы приспособление 36 надавливает, а его вырезы 37 на торце. захватывают и скручивают штифт 32, извлекая последний из углублений

31, создавая возможность вращению переходника 33.

После извлечения штока из направляющей трубы вращением колонны труб 38 вправо вывинчивают переходник 33 из канала 28 сердечника 22 °

После этого производят подъем труб

38 на поверхность. б

Для ограничения хода штока !2 при его извлечении из направляющей трубы 7, если это необходимо (например, если этого требует последовательность опробования продуктивных пластав без подъема всего комплекса на поверхность, а с перемещением его на следующий объект испытания в скважине), на нижнем конце направ-!

О ляющей 11 закрепляется поперечный упор 20, на котором может быть подвешен прибор для исследования пласта, например глубинный манометр типа

ИГН-250, извлекаемый вместе со скважинным фиксатором после завершения работ.

При работе с помощью ловителя 35 производится промывка скважины с целью вымывания твердых частиц, осевших в ходе работ в канале переходника 33, через каналы 27 и 28, а также такие технологические операции, как, например, смена промывочной жидкости на воду или наоборот и др.

25 Для дальнейшего повышения надежности фиксации (фиг, 1 и 3) фиксирующие шары 3 в каждом из горизонтальных рядов могут быть развернуты своей общей диаметральной плоскостью относительно общей диаметральной плоскости фиксирующих шаров смежного ряда, например, на 90, при этом меняются соответственно размеры и расположение окон 2 на корпусе

1, расположение окон 8, направляющей

35 трубы 7,гнезд 14 на трубчатом штоке! 2.В каждом отдельном случае использования устройства материалы шаров

3 и эластичной оболочки 10 должны

40 соответствовать необходимым при работе нагрузкам и иметь большой ресурс. времени работы в агрессивной среде.

При использовании скважинного шароупорного фиксатора в обсадной колонне или В cTBQJIBx сложенных из скаль» ных пород, для повышения надежности сцепления применяются шары 3 из упругих материалов„ они могут быть изготовлены из слоев различных

50 FFHJериалов например с. металлическим сердечником 4, покрытым слоем 5 из синтетических материалов, а поверхность 6 - рифленой.

Предложенный фиксатор может быть

55 также использован для подвески фильтра при капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин закрепления наЭ

I гревательных устройств в зоне пласта,для интенсификации добычи нефти и др.

1254142

1254142

17

Pve. Ф

Составитель Н. Чепига

Редактор К. Волощук Техред М.Моргентал Корректор Л. Патай >

Заказ 4697/36 Тираж 548 Подпи сное

ВНГГГГПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, iK-35, Рауп!ская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул . Проектная, 4