Устройство для освоения скважин

 

Изобретение относится к горной пром-сти. Цель - повышение надежности работы устр-ва, его производительности за счет возможности увеличения хода поршня и эффективной очистки околоскважинной зоны продуктивного пласта. Для этого в корпусе установлены подпружиненный поршень, опорный элемент и кольцевая втулка, жестко связанная с поршнем. Устр-во имеет пакер, выполненный с наклонными направляющими с уплотнительными элементами и подпружиненными в противоположных направлениях сегментами. Последние установлены с возможностью перемещения по направляющим. Полость под поршневым опорным элементом сообщена с камерой запитки, которая имеет демпфер. Ступенчатый поршень выполнен с камерами разгрузки силовой пружины, задержки хода и насосной с перепускным клапаном. Устр-во также имеет запорный орган с опорной пружиной и размещенную концентрично в нем трубку ввода рабочей среды с радиальными отверстиями в нижней части. Кольцевая втулка установлена с возможностью перекрытия последних в начальный момент хода поршня. При этом диаметр золотника запорного органа больше диаметра его штока. Часть хода проходит при открытом всасывающем клапане и запасает таким образом энергию. Когда клапан закрывается, ход поршня продолжается с большей энергией, это позволяет создать большую степень разряжения в подпакерной зоне. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 43/25, 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

li я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4721457/03 (22) 20.07.89 (46) 23,07.91. Бюл. ¹ 27 (71) Специальное конструкторское бюро гидроимпульсной техники СО АН СССР (72) А. С, Зверев и В. Ю. Артамонов (53) 622.245.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1183655, кл. Е 21 В 21/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 973790, кл. E 21 В 23/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСВОЕНИЯ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к горной промсти. Цель — повышение надежности работы устр-ва, его производительности за счет возможности увеличения хода поршня и эффективной очистки околоскважинной зоны продуктивного пласта. Для этого в корпусе установлены подпружиненный поршень, опорный элемент и кольцевая втулка, жестко связанная с поршнем. Устр-во имеет пакер, выполненный с наклонными направляющими, с уплотнительными элеИзобретение относится к горной про= мышленности, а именно к устройствам гидравлического типа для вызова притока и очистки призабойной эоны путем создания депрессии на продуктивную зону пласта.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства, его производительности путем обеспечения возможности увеличения хода поршня и обеспечения воз,, Я2„, 1665031 А1 ментами и подпружиненными в противоположных направлениях сегментами. Последние установлены с возможностью перемещения по направляющим. Полость под поршневым опорным элементом сообщена с камерой запитки, которая имеет демпфер. Ступенчатый поршень выполнен с камерами разгрузки силовой пружины, задержки хода и насосной с перепускным клапаном. Устр-во также имеет запорный орган с опорной пружиной и размещенную концентрично в нем трубку ввода рабочей среды с радиальными отверстиями в нижней части. Кольцевая втулка установлена с воз- ° можностью перекрытия последних в.начальный момент хода поршня. При этом диаметр золотника запорнбго органа больше диаметра его штока. Часть хода проходит при открытом всасывающем клапане и запасает таким образом энергию. Когда клапан закрывается, ход поршня продолжается с большей энергией, это позволяет создать большУю степень разряжения в подпакерной зоне.4 з. и. ф-лы, 5 ил. можности эффективной очистки околоскважинной зоны продуктивного пласта.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства в рабочем положении в обсадной колонне скважины, продольный разрез; на фиг. 2 — фрагмент устройства с управляющим клапаном; на фиг. 3 — то же, с перепускным клапаном; на фиг. 4 — то же, с регулируемым дросселем и подвижным упо1665031 ром; на фиг. 5 — то же, с конструкцией уплотнительного элемента пакера, Устройство для освоения скважин (фиг.

1) состоит из корпуса 1 с сегментами 2 пакера. В полости корпуса размещены поршень 5

3, нагруженный силовой пружиной 4 и имеющий полость 5 всасывания со всасываю щим клапаном 6, нагруженным пружиной 7, полость 8 сброса с каналом 9 сброса, камеру 10 разгрузки силовой пружины 4, насосную 10, камеру 11 с перепускным клапаном 12 и выпускным клапаном 13, камеру 14 задерж, ки поршня. С поршнем 3 взаимодействует, запорный орган 15; нагруженный пружина ми — пусковой 16, опорной 17 и запорйой 18. 15

;Причем в исходном положении пусковая

1 пружина 16 имеет зазор со ступенью запорного органа 15. В последнем коаксиально установлена закрепленная к корпусу трубка 19 ввода рабочей среды, нижние отверстия 20

, которой периодически перекрываются втул,кой 20, выполненной на поршне 3. Диаметр золотниковой части запорного органа 15 d> ,больше диаметра штока бг. Пакер выполнен из подпружиненных отжимающими 25 пружинами сегментов 2, через один нагру .женных встречными пружинами 21 и установленных с возможностью перемещения по направляющим 22 на поршневом опорном элементе 23, полость которого сообще- 30 на каналом 24 запитки с камерой 25 запитки, снабженной демпфером 26 и сое диненной с надпоршневой полостью 27 чеlpea дроссель 28, Затормаживание запорного органа 15 происходит в камере 35 ,29 торможения. Сегменты 2 пакера имеют заостренные выступы, являясь одновременно якорем и снабжены упругоэластичным ,уплотнением.30, отделяющим нэдпакерную 31 зону от подпакерной 32, 40

В поране 3 (фиг. 2) может быть выполнен управляющий клапан 33, сообщающий камеру 10 разгрузки силовой пружины 4 посредством канала 34 с полостью под тарелыо запорного органа 15. 45

Необходимость быстро открывать большие проходные сечения, что важно при высокой цикличности работы, и уменьшать перепад давления при перепускании среды обуславливает выполнение клапана в виде 50 подвижной поршневой ступени (фиг.3), Для регулировки давления рабочей среды в нэдпоршневой полости устанавливается регулируемый дроссель 35 (фиг. 4) с регулирующей иглой 36 и дроссельным ка- 55 йалом 37 запитки. Для повышения степени разряжения установлен подвижный урор 38 управления всасывающим клапаном 6, имеющий канал 39 зэпитки (на фиг.4 не показан).

Уплотнение 30 пакера (фиг.5)выполнено в виде набора упругоэластичных кодец, нагруженных подвижной опорой 40 с одной стороны и сегментами 2 пакера и проставочным кольцом 41 — с другой стороны.

Устройство работает следующим образом, Г(ри подаче рабочего давления (фиг, 1) жидкость поступает в камеру 25 запитки и взводит пружину демпфера 26 в надпоршневую полость 27 через дроссель 28 через трубку 19 ввода рабочей среды в камеру 14 задержки поршня 3 и камеру 10 разгрузки силовой пружины 4. По каналу 24 запитки рабочая среда поступает к поршневому элементу 23, который под действием давления среды поднимается и выдвигает перемещающиеся по направляющим 22 подпружиненные сегменты 2 пакера, снабженные уплотнением 30. Таким образом устройство закрепляется (пакер одновременно является якорем) в обсадной колонне скважины и герметизирует подпакерную зону 32. Запорный орган 15 в исходном положении закрывает канал в поршне 3. С ростом давления рабочей среды поршень 3 начинает совместно с запорным органом 15 перемещаться вниз, сжимая силовую пружину 4 и вытесняя жидкость из насосной камеры 11 через выпускной клапан 13 в надпакерную зону 31. Запорный орган 15, перемешаясь совместно с поршнем 3, нагружает пусковую пружину 16, В конце хода взвода поршня 3 запорный орган 15 открывает осевой канал поршня и выбрасывается в камеру 29, где затормаживается и под действием запорной пружины 18 перемещается до контакта пусковой пружины 16 с опорной пружиной

17, при этом ступень запорного органа 15 имеет зазор с пусковой пружиной 16. В конце хода взвода поршня втулка 20 перекрывает отверстия в трубке 19 ввода рабочей среды и таким образом в начальный момент рабочего хода поршня 3 он подтормаживается для того, чтобы успел "отстрелиться" запорный орган 15. Поршень 3 при открытом запорном органе 15 под действием силовой пружины 4 и давления рабочей жидкости в камере 10 (давление создается насосом и демпфером 26) совершает рабочий ход, жидкая среда перетекает из полости 5 всэсывания через перепускной клапан 12 в насосную камеру 11, а в подпоршневой полости быстро нарастает депрессия. Всасывающий клапан 6 открывается и из подпакерной зоны 32 жидкая среда поступает в насосную камеру 11. В конце рабочего хода запорный орган 15 начинает перекрывать проходное отверстие в поршне 3 и растущее

1665031 давление в надпоршневой полости, преодолевая сопротивление опорной пружины 17, замыкает контакт запорного органа 15 с поршнем 3. Дальнейший рост давления в надпоршневой полости приводит к повторению рабочего цикла.

При постановке управляющего клапана

33 (фиг. 2) появляется возможность увеличивать площадь тарели запорного органа 15 и полнее испольэовать давление рабочей среды для закрывания запорного органа, что особенно важно всильно загрязненныхсредах, Открывание запорного органа происходит в конце хода, когда в ступени поршня 3 открывается управляющий клапан 33 и давление среды, поступающей по каналу 34, воздействует на тарель запорного органа

15.

Повышая давление запитки, можно увеличить степень депрессии. для чего устанавливается подвижный упор 38 управления всасывающим клапаном 6 (фиг, 4). До определенного давления эапитки подвижный упор 38 не участвует в работе. При повышении давления запитки оно через канал 39 воздействует на подвижный упор 38, который перемещается вверх и при рабочем ходе поршня 3 вверх определенное время не дает закрыться всасывающему клапану 6.

Поэтому часть хода поршень 3 проходит при открытом всасывающем клапане 6 и запасает таким образом энергию. Когда клапан закрывается, ход поршня продолжается с большей энергией, что позволяет создать большую степень разрежейия в подпакерной зоне 32. Одновременно при повышении давления запитки сечение регулируемого дросселя 35 (фиг, 4) перекрывается с плавным уменьшением сечения регулировочной иглой 36, в результате давление в надпоршневой полости не повышается, оставаясь в заданных пределах и обеспечивая нормальную работу устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для освоения скважин, содержащее полый цилиндрический корпус с радиальными каналами, установленным в

его нижней части пакером и камерой запитки с дросселем, размещенные в корпусе подпружиненный силовой пружиной полый ступенчатый поршень с запорным органом, имеющим золотник и шток, всасывающим клапаном и полостями всасывания и сброса.

5 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью. повышения надежности работы устройства, его и роизводительности путем обеспечения возможности увеличения хода поршня и обеспечения возможности эффективной

10 очистки околоскважинной зоны продуктивного пласта, оно снабжено установленными в корпусе подпружиненным поршнем опорным элементом и кольцевой втулкой, жестко связанной со ступенчатым поршнем, при15 чем пакер выполнен с наклонными направляющими и имеющими уплотнительные элементы и подпружиненными в противоположных направлениях сегментами, установленными с возможностью перемещения по

20 направляющим, при этом полость под поршневым опорным элементом сообщена с камерой запитки, которая имеет демпфер, ступенчатый поршень выполнен с камерами разгрузки силовой пружины. задержки хода

25 и насосной с перепускным клапаном, запорный орган имеет опорную пружину и размещенную концентрично в нем трубку ввода рабочей среды с радиальными отверстиями в нижней части, а кольцевая втулка установ30 лена с возможностью перекрытия последних в начальный момент хода поршня, при этом диаметр золотника запорного органа больше диаметра его штока.

2. Устройство по п, 1.,о."т л и ч а ю щ е е35 с я тем, что ступенчатый поршень выполнен с управляющим клапаном для сообщения камеры разгрузки силовой пружины с полостью ступенчатого поршня под запорным органом.

40 3. Устройство по и, 1, о тл и ч а ю ще ес я тем, что перепускной клапан выполнен в виде подвижного поршня, 4. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что всасывающий клапан выполнен

45 с регулируемым дросселем и подвижным упором управления, 5. Устройство по п. 1, отл и чаю ще ес я тем, что уплотнительные элементы пакера выполнены в виде упругоэластичных ко50 лец, 1665031

1665031

Составитель. A.Ñèìåöêàÿ

Техред М;Моргентал Корректор О. Кундрик

Редактор Н, Яцола

Производственно-издательский комбинат. "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, f01

Заказ 2376 Тираж 372 Подписное

ВНИИПИ.Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5