Устройство для заполнения уплотнительного элемента пакера тампонажным раствором

 

Использование: при бурении нефтяных и газовых скважин, а именно при их креплении с применением пакеров. Обеспечивает возможность установки нескольких пакеров в скважине и их последовательные приведение в действие снизу вверх и повышение надежности работы устройства. Сущность изобретения: устройство включает переводник, корпус, поршень, регулятор направления потока и узел защиты устройства от преждевременного срабатывания. Регулятор направления потока образует с поршнем и корпусом кольцевые камеры. Устройство имеет также регулятор объема верхней кольцевой камеры. Он выполнен в виде резьбовой втулки и размещен в переводнике. Поршень выполнен в виде дифференциальной втулки с радиальным отверстием. В нем установлен узел защиты от преждевременного срабатывания устройства. Он состоит из полого срезного элемента с размещенными в нем шариками и поршня со сферической поверхностью. Она взаимодействует с кольцевой проточной, выполненной в корпусе. 1 ил.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к их креплению и предназначено для заполнения гидравлического пакера тампонажным раствором.

Известно устройство для заполнения гидравлического пакера тампонажным раствором, состоящее из переводников с осевыми каналами и концентрично размещенными между ними труб, образующих кольцевую полость, снабженную поршнями-разделителями, выполненными с перепускными оторочками [1]. Однако данное устройство имеет ряд недостатков: объем смеси, доставляемый к пакеру, ограничен размерами кольцевой полости, кроме того, есть опасность преждевременного схватывания смеси в процессе транспортировки и хранения из-за негерметичности перепускных оторочек. Указанное устройство отличается повышенной металлоемкостью и трудоемкостью его изготовления.

Ближайшим техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для заполнения гидравлического пакера тампонажным раствором, включающее переводник, корпус, поршень, регулятор распределения потока, образующий с поршнем и корпусом кольцевые камеры, и узел защиты устройства от преждевременного срабатывания [2].

Недостатком этого устройства является то, что из-за постоянного объема камеры, образованной переводником и патрубками, при установке на обсадной колонне нескольких пакеров не обеспечивается их последовательное, снизу вверх, приведение в действие, т.е. не достигается полного контакта уплотнительного элемента со стенками скважины. Другой недостаток устройства - его низкая надежность работы, т. к. имеется опасность заклинивания поршня в кольцевой камере из-за его перекоса в процессе работы.

Задачей изобретения является обеспечение возможности установки нескольких пакеров в скважине и их последовательное приведение в действие снизу вверх и повышение надежности работы устройства.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что устройство для заполнения гидравлического пакера тампонажным раствором, включающее переводник, корпус, поршень, регулятор потока, образующий с поршнем и корпусом кольцевые камеры, и узел защиты устройства от преждевременного срабатывания, снабжено регулятором объема верхней кольцевой камеры, выполненным в виде резьбовой втулки и размещенным в переводнике, а поршень выполнен в виде дифференциальной втулки с радиальным отверстием, в котором установлен узел защиты от преждевременного срабатывания устройства, состоящий из полого срезного элемента с размещенными в нем шариками и поршня со сферической поверхностью, взаимодействующей с кольцевой проточкой, выполненной в корпусе.

Сущность изобретения заключается в том, что благодаря наличию регулятора объема кольцевой камеры, выполненного в виде резьбовой втулки и размещенного в переводнике, и выполнению поршня в виде дифференциальной втулки с радиальным отверстием, в котором установлен узел защиты от преждевременного срабатывания устройства, состоящий из полого срезного элемента с размещенными в нем шариками и поршня со сферической поверхностью, взаимодействующей с кольцевой проточкой, выполненной в корпусе, устройство позволяет последовательно, снизу вверх привести в действие несколько пакеров, при этом исключается опасность заклинивания поршня в кольцевой камере.

Нам не известны устройства аналогичного назначения, обладающие совокупностью вышеперечисленных признаков, что означает соответствие предложенного устройства требованиям, предъявляемым к изобретениям.

На чертеже изображено устройство для заполнения уплотнительного элемента пакера тампонажным раствором.

Устройство включает корпус 1 с впускным фильтровым участком 2, жестко связанный с уплотнительным элементом 3 регулятор направления потока 4 с каналами 5 и перепускными манжетами одностороннего действия 6 и 7, поршень 8, выполненный в виде дифференциальной втулки, узел защиты от предварительного срабатывания, размещенный в радиальном отверстии поршня 8 и состоящий из полого срезного элемента 9 с резьбовой ножкой 10, шариков 11 и поршня 12, сферическая поверхность 13 которого взаимодействует с кольцевой проточкой 14 корпуса 1, переводник 15 с установленным в нем регулятором объема кольцевой камеры 16, выполненным в виде резьбовой втулки. Поршень 8 и регулятор направления потока 4 образуют с корпусом 1 кольцевые камеры 17, 18, 19 и верхнюю 20. Необходимая герметичность устройства обеспечивается уплотнительными кольцами 21.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При прохождении через пакер цементировочная пробка (на чертеже не показана) разрушает полый срезной штифт 9, обеспечивая, тем самым, возможность выпадания шариков 11 в полость обсадной колонны и перемещения в радиальном направлении до упора в резьбовую ножку 10 поршня 12. После окончания процесса цементирования и снятия давления в цементировочной головке поршень 8 под действием заколонного давления, передаваемого через фильтровый участок 2, перемещается вверх до упора в резьбовую втулку 16, тампонажный раствор из затрубного пространства через кольцевую камеру 17, отгибая оторочку манжеты 6, поступает в кольцевую верхнюю камеру 20. При повышении давления в колонне поршень 8 вытесняет тампонажный раствор из кольцевой верхней камеры 20, который через кольцевую камеру 18, канал 5, перепускную манжету одностороннего действия 7 и кольцевую камеру 19 поступает в уплотнительный элемент пакера и расширяет его. При установке нескольких устройств на обсадной колонне (например, защита продуктивного пласта снизу и сверху) возникает необходимость из последовательного приведения в действие снизу вверх. Такое приведение в действие устройства осуществляется путем изменения объема кольцевой верхней камеры 20, т. е. частичным вывинчиванием резьбовой втулки 16 из верхнего переводника 15 и изменением тем самым величины L. Так, например, при установке двух пакеров, в верхней пакере объем камеры необходимо сделать меньшим, т. е. величина L будет меньше и таким образом нижний пакер будет приведен в действие быстрее (за 2 цикла сброса и подъема давления в обсадной колонне, а верхний - за 3 цикла).

Преимущество заявляемого устройства по сравнению с известным заключается в повышении эффективности разобщения пластов за счет последовательного приведения в действие нескольких пакеров, установка которых вызвана необходимостью сохранения коллекторских свойств пласта и исключения газоводонефтеперетоков. Кроме того, устройство обеспечивает повышение надежности его работы из-за исключения перекоса заклинивания поршня.

Источники информации 1. Авт. св. 344105, кл. E 21 B 33/12, 1968.

2. Авт. св. 553342, кл. E 21 B 33/12, 1976.

Формула изобретения

Устройство для заполнения гидравлического пакера тампонажным раствором, включающее переводник, корпус, поршень, регулятор направления потока, образующий с поршнем и корпусом кольцевые камеры, и узел защиты устройства от преждевременного срабатывания, отличающееся тем, что устройство снабжено регулятором объема верхней кольцевой камеры, выполненным в виде резьбовой втулки и размещенным в переводнике, а поршень выполнен в виде дифференциальной втулки с радиальным отверстием, в котором установлен узел защиты от преждевременного срабатывания устройства, состоящий из полого срезного элемента с размещенными в нем шариками и поршня со сферической поверхностью, взаимодействующей с кольцевой проточкой, выполненной в корпусе.

РИСУНКИ

Рисунок 1