Трехступенчатая дорнирующая головка

 

Изобретение относится к технике подземного ремонта скважин, а именно к устройствам для расширения продольно гофрированных металлических пластырей для восстановления герметичности обсадных колонн нефтяных, водных и газовых скважин. Дорнирующая головка состоит из корпуса, конуса-пуансона, плавающих секторов, расположенных на самоуплотняющейся манжете. Между конусом-пуансоном и плавающими секторами на корпусе посредством соединения "ласточкин хвост" подвижно в осевом направлении размещены подпружиненные конусные плашки. Пазы, расположенные между конусными плашками, смещены на 1/2 их ширины относительно пазов, расположенных между плавающими секторами. Дорнирующая головка снабжена сменными ограничителями конусных плашек. При создании избыточного гидравлического давления в системе пластырь предварительно расширяют конусом-пуансоном, затем конусными плашками как промежуточное и окончательное - плавающими секторами. Повышается качество сопряжения пластыря с обсадной колонной и надежность в работе устройства при эксплуатации дорнирующей головки. 3 ил.

Изобретение относится к технике подземного ремонта скважин, а именно к устройствам для расширения продольно-гофрированных металлических пластырей для восстановления герметичности обсадных колонн нефтяных, водяных и газовых скважин.

Известно устройство с механической дорнирующей головкой для расширения пластырей при ремонте обсадных колонн, включающее конус-пуансон и пружинную разрезную цангу (1).

Конструкция такой головки исключает возможность повторных проходов при калибровке пластыря с целью повышения качества сцепления его к стенке обсадной колонны, не поднимая устройства на поверхность, так как не обеспечивается возврат плечиков пружинной разрезной цанги в исходное (транспортное) положение, а радиальное расширение плечиков ограничено.

Эти недостатки не могут гарантировать качественного сопряжения пластыря с обсадной колонной по диаметру на всей длине пластыря, а следовательно, и герметизации ремонтируемого участка в скважине. Кроме того, такая головка применяется только на один заданный размер по толщине стенки обсадной колонны.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство с гидравлической дорнирующей головкой (2).

Дорнирующая головка включает в себя корпус, конус-пуансон, плавающие секторы на эластичной манжете. Наличие плавающих секторов и эластичной манжеты обеспечивают универсализацию головки, и она может быть использована для расширения пластыря в обсадной колонне с любой толщиной стенки с многоразовой калибровкой без подъема инструмента на поверхность.

Недостатком гофрирующей головки является то, что упругая трубчатая диафрагма теряет герметичность при подаче избыточного гидравлического давления в напорную камеру для радиального выдвижения калибрующих секторов в рабочее положение и, как следствие, отсутствует надежность установки пластыря в обсадной колонне. Цель герметизации не достигается.

Однако при применении дорнинующей головки использование высоких гидравлических давлений в системе нежелательно по многим причинам: не выдерживают резьбовые соединения в инструменте (НКТ) и в устройстве, нарушается герметичность в уплотнительных элементах, не выдерживает металл на прочность в конструктивно ослабленных элементах устройства.

Кроме того, появление пазов между плавающими секторами головки при радиальном их расширении на заданный рабочий размер не обеспечивает качественную развальцовку (сопряжение) гофрированного пластыря с обсадной колонной.

Целью изобретения является повышение качественного сопряжения пластыря с обсадной колонной и надежности устройства при эксплуатации дорнирующей головки.

Указанная цель достигается тем, что в дорнирующей головке, содержащей корпус, конус-пуансон, плавающие секторы, расположенные на самоуплотняющейся манжете, между конусом-пуансоном и плавающими секторами на корпусе посредством соединения "ласточкин хвост" подвижно в осевом направлении размещены подпружиненные конусные плашки, причем пазы, расположенные между конусными плашками, смещены на 1/2 их ширины относительно пазов, расположенных между плавающими секторами, кроме того, дорнирующая головка снабжена сменными ограничителями конусных плашек для регулирования радиальной величины при их продольном перемещении.

На фиг. 1 изображен в продольном разрезе общий вид трехступенчатой дорнирующей головки с пластырем; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 показано смещение конусных плашек.

Трехступенчатая дорнирующая головка состоит из корпуса 1, стержня 2, конуса-пуансона 3, конусных плашек 4, пружины 5, сменных ограничителей 6, плавающих секторов 7, кожуха 8, манжеты 9, левого отворота 10.

Восстановление герметичности обсадных колонн установкой металлических гофрированных пластырей обеспечивается специальным транспортным устройством по известной технологии.

Дорнирующая трехступенчатая головка, входящая в устройство в комплекте с пластырем 11, спускается к месту дефекта 12 обсадной трубы 13. Создается избыточное гидравлическое давление в системе.

При заходе дорнирующей головки в пластырь расширение его осуществляется предварительно конусом-пуансоном 3, затем конусными плашками 4, как промежуточное и окончательное - плавающими секторами 7 под гидравлическим давлением в системе, которое действует по каналу связи на них через манжету 9, кожух 8.

Промежуточное расширение пластыря 11 конусными плашками 4 осуществляется за счет увеличения их в диаметре при осевом перемещении вниз по стержню 2, который является составной частью корпуса 1. Причем стержень 2 имеет адекватную конусность конусным плашкам 3 с направлением в их соединении между собой по "ласточкину хвосту".

Для качественного расширения пластыря до сопряжения с обсадной трубой по периметру конусных плашек 3 пазы смещены по образующей относительно плавающих секторов 7 на 1/2 их ширины (фиг.3).

Такое смещение позволяет плавающими секторами ликвидировать (дожать) оставшиеся зазоры (следы) между пластырем и обсадной трубой в результате наличия пазов между конусными плашками.

Для установки пластыря в обсадной колонне с различными толщинами стенки используются сменные ограничители 6, которые монтируются на нижнем конце стержня 2 (фиг. 2). Высота сменных ограничителей зависит от толщины стенки обсадной трубы, в которой устанавливается пластырь. Конусные плашки 4 при заходе в пластырь 13, перемещаясь вниз по "ласточкину хвосту" стержня 2 своими нижними концами, опираются в сменные ограничители 6 и обеспечивают заданный диаметр для расширения пластыря и тем самым исключается заклинивание дорнирующей головки при протягивании ее через пластырь. Окончательное расширение пластыря до качественного сопряжения с обсадной трубой осуществляется плавающими секторами под избыточным гидравлическим давлением в дорнирующей головке.

В результате применения в дорнирующей головке дополнительной ступени для расширения пластыря в обсадной колонне в виде конусных плашек, размещенных между конусом-пуансоном и плавающими секторами, повышается качество герметизации, надежность эксплуатации дорнирующей головки и в целом устройства для установки пластырей в колонне труб, что обеспечивает реализацию поставленной цели. Сменные ограничители конусных плашек позволяют их использовать при ремонте обсадной колонны с различными толщинами стенок. Смещение конусных плашек на 1/2 их ширины относительно пазов, расположенных между плавающими секторами, обеспечивает полное сопряжение пластыря с обсадной колонкой по диаметру на всей длине пластыря. Конструкция трехступенчатой головки позволяет осуществлять многократный ее проход через пластырь (калибровку).

Источники информации: 1. US патент N 3179168, кл. 166-14, 1985.

2. SU 1745873 A1, опубл. 1992.

Формула изобретения

Трехступенчатая дорнирующая головка, содержащая корпус, конус-пуансон, плавающие секторы, расположенные на самоуплотняющейся манжете, отличающаяся тем, что между конусом-пуансоном и плавающими секторами на корпусе посредством соединения "ласточкин хвост" подвижно в осевом направлении размещены подпружиненные конусные плашки, причем пазы, расположенные между конусными плашками, смещены на 1/2 их ширины относительно пазов, расположенных между плавающими секторами, кроме того, дорнирующая головка снабжена сменными ограничителями конусных плашек для регулирования радиальной величины при их продольном перемещении.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3