Устройство для установки пластырей в обсадной трубе

 

Изобретение относится к технике подземного ремонта скважин, к устройствам для установки гофрированных металлических пластырей для восстановления герметичности обсадных труб нефтяных, водных и газовых скважин. Устройство состоит из циркуляционного клапана, подвижного силового толкателя, состоящего из цилиндра, поршня и полого штока. На сердечнике с цанговыми упорами размещен пластырь между дорнирующей головкой и упором. Нижний упор выполнен в виде конуса с пазами, в которых на шарнирах с подпружиненными лепестками расположены упорные пластины пластыря. В рабочем состоянии пластины занимают положение перпендикулярно образующим пластыря, контактируя одним концом с его нижним торцом, а другим - со ступенями пазов конусного упора. При создании избыточного давления в системе осуществляется цикл продавливания дорнирующей головки через пластырь. Циклы повторяются до выхода головки из пластыря. Повышается надежность, коэффициент успешности ремонта и работоспособность устройства. 4 ил.

Изобретение относится к технике подземного ремонта скважин, к устройствам для установки гофрированных металлических пластырей для восстановления герметичности обсадных труб нефтяных, водяных и газовых скважин.

Известно устройство, состоящее из полой штанги, на нижнем конце которой размещена дорнирующая гидравлическая головка, на верхнем конце - якорь, а между ними на штанге между упорами расположен пластырь (1).

Данное устройство имеет недостаток, заключающийся в том, что дорнирующая головка при расширении пластыря до сопряжения с обсадной трубой протягивается через пластырь снизу вверх путем осевой нагрузки на инструмент (насосно-компрессорные трубы). В этом случае НКТ подвергаются двойной нагрузке: гидравлическому давлению и осевому растяжению, что не исключает порыв труб в процессе их натяжения при установке пластыря на больших глубинах. Кроме того, не исключается заклинивание дорнирующей головки в пластыре в тех случаях, когда из дефекта или с устья попадает твердое тело (цементный камень, порода, металлические предметы) между обсадной трубой и пластырем в процессе его расширения.

В результате этих недостатков герметизация обсадной трубы не достигается и, более того, создается аварийная ситуация: дорнирующая головка при левом отвороте падает на забой, нерасширенная верхняя часть пластыря расфазеровывается, производятся ловильные работы и дополнительные работы по восстановлению герметизации. Не исключаются и случаи списания скважины.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для установки пластыря в обсадной трубе (2).

Это устройство содержит циркуляционный клапан, подвижный силовой гидравлический толкатель, состоящий из цилиндра, поршня и полого штока, сердечник с цанговыми упорами и размещенный на нем пластырь между дорнирующей головкой и упором.

Известное устройство ненадежно в работе, что снижает коэффициент успешности ремонта и работоспособность устройства.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности, коэффициента успешности ремонта и работоспособности устройства.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для установки пластырей в обсадной трубе, содержащем циркуляционный клапан, подвижный силовой гидравлический толкатель, состоящий из цилиндра, поршня и полого штока, сердечник с цанговыми упорами, и размещенный на нем пластырь между дорнирующей головкой и упором, нижний упор выполнен в виде конуса с пазами, в которых на шарнирах с подпружиненными лепестками расположены упорные пластины пластыря, при этом в рабочем состоянии они занимают положение перпендикулярно образующим пластыря, контактируя одним концом с его нижним торцом, а другим - со ступенями пазов конусного упора.

На фиг.1 изображен общий вид устройства в сборе с пластырем, спущенного в скважину к месту дефекта обсадной трубы; на фиг.2 - нижний конусный упор пластыря с упорными пластинами в рабочем положении; на фиг.3 - нижний конусный упор пластыря с упорными пластинами в транспортном положении; на фиг. 4 - нижний конусный упор, выполняющий роль расширения пластыря снизу вверх при подъеме инструмента.

Устройство содержит циркуляционный клапан 1; подвижный силовой гидравлический толкатель 2, состоящий из цилиндра 3, поршня 4 и полого штока 5 с отверстием 6; подвижную дорнирующую гидравлическую головку 7; полый сердечник 8 с закрепленными на нем цанговыми упорами 9; конусный упор 10, состоящий из конуса 11 с пазами 12, пружинных лепестков 13 и упорных пластин 14.

Устройство работает следующим образом.

Устройство в сборе с пластырем 15 спускают в скважину на трубах (НКТ, бурильных) 16 к месту дефекта 17 обсадной трубы 18. Середину пластыря 15 ориентируют на дефект 17. Создают избыточное гидравлическое давление в системе. Жидкость под давлением поступает в силовой толкатель 2 и через отверстие 6 штока 5 создает усилие на поршни 4, приводя в движение цилиндры 3, соединенные с подвижной гидравлической дорнирующей головкой 7.

Запрессовка пластыря 15 к внутренней стенке обсадной трубы 18 для перекрытия дефекта 17 осуществляется при продавливании дорнирующей головки 7 через пластырь 15 силовым толкателем 2 на длину рабочего хода L сверху вниз.

По окончании первого прохода дорнирующей головкой 7 рабочего хода L снимается гидравлическое давление в системе, осаждается (заряжается) силовой толкатель 2 путем спуска труб 16 на величину рабочего хода L. При этом очередной цанговый упор 9 выходит из пластыря и своими уступами контактирует с его торцом, выполняя роль промежуточного упора. Одновременно упорные пластины 14 конусного упора 10, освободившись от контакта с нижним торцом пластыря 15, автоматически под действием пружинных лепестков 13 занимают свое транспортное положение в пазах 12 конуса 11. После осаждения толкателя 2 на величину рабочего хода L создается гидравлическое давление в системе и повторяется процесс продавливания дорнирующей головки в пластыре.

Так циклы продавливания дорнирующей головки через пластырь повторяются до выхода головки из пластыря.

В случае отказа в работе силового толкателя 2 или других неполадок продолжение операции по установке пластыря 15 в обсадной трубе 18 обеспечивается благодаря наличию в устройстве конусного упора 10, который своим конусом-пуансоном 11 при подъеме инструмента расширяет оставшуюся часть пластыря снизу вверх. При этом давление в системе снимается. Затем под давлением производится протягивание дорнирующей головки 7 через пластырь (калибровка) как сверху вниз весом инструмента, так и снизу вверх подъемом инструмента. Эта операция при необходимости повторяется несколько раз.

Если калибровка пластыря не удается из-за отсутствия сохранения избыточного давления в системе, то устройство извлекается на поверхность, устраняются его неполадки и операция калибровки пластыря повторяется.

Заполнение жидкостью труб при спуске и сливе ее при подъеме осуществляется через циркуляционный клапан 1.

От преждевременного расширения пластыря при спуске его в скважину дорнирующая головка устройства снабжена стопорным срезным штифтом.

Упорные пластины, выполняющие роль упора пластыря, в перпендикулярном положении находятся только на первом этапе расширения пластыря, затем при осаждении силового толкателя они под воздействием подпружиненных лепестков автоматически занимают положение в пазах конуса. Это позволяет при необходимости протягивать конус через пластырь подъемом инструмента снизу вверх, затем проводить дальнейшие операции по калибровке пластыря до полного и качественного сопряжения его с обсадной трубой. При этом отпадает необходимость иметь срезные штифты (левые отвороты) и оставлять в скважине какие-либо элементы устройства в аварийных ситуациях.

Предложенное устройство в сравнении с существующим имеет следующие преимущества: - повышает коэффициент успешности ремонта; - исключает проведение аварийных работ в скважине в процессе установки пластыря в случае отказа работы устройства; - повышает коэффициент работоспособности устройства; - исключает оставление элементов устройства в скважине.

Источники информации: 1. SU 562636, опубл. 1977 г.

2. RU 2026956, опубл. 1995 г.

Формула изобретения

Устройство для установки пластыря в обсадной трубе, содержащее циркуляционный клапан, подвижный силовой гидравлический толкатель, состоящий из цилиндра, поршня и полого штока, сердечник с цанговыми упорами и размещенный на нем пластырь между дорнирующей головкой и упором, отличающееся тем, что нижний упор выполнен в виде конуса с пазами, в которых на шарнирах с подпружиненными лепестками расположены упорные пластины пластыря, при этом в рабочем состоянии они занимают положение перпендикулярно образующим пластыря, контактируя одним концом с его нижним торцом, а другим - со ступенями пазов конусного упора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4