Устройство для изоляции и разобщения пластов в скважине

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для изоляции и разобщения пластов при заканчивании и эксплуатации скважин, а также для отключения пластов при консервации скважин. Обеспечивает упрощение конструкции и повышение надежности устройства. Сущность изобретения: устройство включает корпус, проходной канал которого перекрыт заглушкой, уплотнительный элемент, нижний и верхний конусы с размещенными на них шлипсами в форме обойм, фиксатор и механизм установки в виде цилиндра с размещенным на нем кольцевым поршнем-толкателем. Согласно изобретению фиксатор размещен в механизме установки. Последний закреплен в корпусе кулачками, взаимодействующими с малой ступенью заглушки, размещенной в цилиндре. На корпусе под уплотнительным элементом установлена на срезных элементах втулка, взаимосвязанная с верхним и нижним конусами. На нижней части корпуса закреплен упор, взаимодействующий с нижним шлипсом. 3 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для изоляции и разобщения пластов при заканчивании и эксплуатации скважин, а также для отключения пластов при консервации скважин.

Известно устройство, включающее корпус в виде стакана с радиальным каналом, узел установки в виде труб, связанных с корпусом, обратный клапан, уплотнительный элемент из высокопластичного алюминиевого сплава, ступенчатый патрубок с радиальными каналами и наружной кольцевой канавкой, зафиксированный меньшей ступенью в корпусе на срезных элементах, ступенчатый поршень, имеющий ограничитель его верхнего перемещения и образующий в меньшей ступени патрубка и корпусе подпоршневую полость, заполненную пакерующей жидкостью, и ступенчатую втулку, зафиксированную на корпусе срезными винтами и образующую с его наружной поверхностью и меньшей ступенью патрубка внутреннюю полость, сообщенную с подпоршневой полостью через радиальные каналы ступенчатого патрубка, при этом корпус против наружной кольцевой канавки ступенчатого патрубка с одной стороны и ступенчатой втулки с другой стороны выполнен с радиальными каналами и помещенными в них кулачками, дополнительно фиксирующими ступенчатый патрубок на корпусе в кольцевой канавке при транспортном положении устройства [1].

Недостатками данного устройства являются значительные затраты времени на разбуривание устройства в скважине, а также высокая цена изготовления из-за очень дорогостоящего уплотнительного элемента из высокопластичного алюминиевого сплава.

Наиболее близким аналогом изобретения является устройство, включающее корпус, проходной канал которого перекрыт заглушкой, уплотнительный элемент, нижний и верхний конусы с размещенными на них шлипсами в форме обойм, фиксатор и механизм установки в виде цилиндра с размещенным на нем кольцевым поршнем-толкателем [2].

Недостатками этого устройства являются значительные затраты средств на изготовление и разбуривание, связанные с дорогостоящим и трудно разбуриваемым фиксатором, выполненным из пружинных сталей.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности устройства.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для изоляции и разобщения пластов в скважине включает корпус, проходной канал которого перекрыт заглушкой, уплотнительный элемент, нижний и верхний конусы с размещенными на них шлипсами в форме обойм, фиксатор и механизм установки в виде цилиндра с размещенным на нем кольцевым поршнем-толкателем, согласно изобретению фиксатор размещен в механизме установки, который закреплен в корпусе кулачками, взаимодействующими с малой ступенью заглушки, размещенной в цилиндре, причем на корпусе под уплотнительным элементом установлена на срезных элементах втулка, взаимосвязанная с верхним и нижним конусами, а на нижней части корпуса закреплен упор, взаимодействующий с нижним шлипсом.

На фиг.1 изображено устройство в исходном положении; на фиг.2 - то же, после установки в скважине; на фиг.3 - то же, после отсоединения узла установки.

Устройство (фиг.1-3) состоит из корпуса 1, упора 2, втулки 3, шлипсов 4, 5, конусов 6, 7, уплотнительной манжеты 8, заглушки 9, фиксатора, включающего разрезное пружинное кольцо 10 с насечкой на внутренней поверхности и втулку 11, механизма установки в виде цилиндра, выполненного из патрубков 12, 13, соединенных муфтой 14, кольцевого поршня-толкателя 15, срезных элементов 16, 17, 18, 19 и кулачков 20. Герметизация контактных поверхностей между деталями устройства обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами, изображенными на фиг.1-3.

Устройство устанавливается на насосно-компрессорных трубах 21 в обсадной колонне 22 в заданном интервале ствола скважины для изоляции или разобщения пластов.

Устройство работает следующим образом (фиг.1, 2).

В насосно-компрессорных трубах 21 создают давление путем закачки жидкости с устья скважины, которая по отверстию "а" в патрубке 12 поступает в полость кольцевого поршня-толкателя 15, который под действием давления создает осевую нагрузку на срезные элементы 16, 17, 18. При увеличении давления до величины Р₁ происходит срез элементов 16 и втулка 3 сдвигает конус 7 под шлипсы 5, которые разрываются по продольным надрезам, выполненным на их наружной поверхности. Шлипс 5 врезается в обсадную колонну 22 и происходит заякоревание устройства от перемещения вниз под действием осевой нагрузки сверху в скважине.

При увеличении давления в насосно-компрессорных трубах 21 до величины Р₂>P₁ происходит срез элементов 17 и конус 6 сжимает уплотнительную манжету 8 до запакеровки в обсадной колонне 22.

С увеличением давления в насосно-компрессорных трубах 21 до величины Р₃>P₂ происходит срез элементов 18 и кольцевой поршень-толкатель 15 сдвигает шлипс 4 на конус 6 после их разрыва по продольным надрезам.

Шлипс 4 врезается в обсадную колонну 22 и происходит заякоревание устройства от перемещения вверх под действием осевой нагрузки снизу в скважине.

В период установки устройства в обсадной колонне 22 фиксатор удерживает устройство в "рабочем положении", а после того, как шлипсы 4 и 5 разорвались и врезались в обсадную колонну 22, устройство остается в "рабочем положении" за счет постоянно действующего усилия со стороны сжатой манжеты 8 на конусы 6 и 7, которые удерживают шлипсы 4 и 5 врезанными в колонну.

При возрастании избыточного давления на заглушку 9 до величины Р₄>Р₃ происходит срез элементов 19 и заглушка 9 перемещается вниз до взаимодействия с упором 2. Поэтому при натяжении насосно-компрессорных труб 21 вместе с механизмом установки заглушка 9 не будет удерживать кулачки 20 в исходном положении, т.е. в радиальных отверстиях патрубка 13. При натяжении насосно-компрессорных труб 21 механизм установки отсоединяется от устройства и извлекается из скважины вместе с фиксатором (фиг.3).

После выполнения функционального назначения устройство при необходимости разбуривают. Поэтому металлические детали устройства, подлежащие разбуриванию, изготавливают из легко разбуриваемого металла - чугуна (позиции 1, 3, 4, 5, 6, 7 на фиг.3). Остальные детали (позиции 2 и 9) разбуривать не надо, так как конструкция устройства обеспечивает падение их на забой скважины после того, как будут разбурены конус 6, шлипс 4, манжета 8, втулка 3, часть корпуса 1, часть конуса 7 и часть шлипса 5.

Источники информации:

1. Патент Российской Федерации № 2045657 на изобретение "Мостовая пробка", кл. Е 21 В 33/14, 33/12, 1995 г.

2. Авторское свидетельство СССР № 691552, кл. Е 21 В 33/13, 1979 г.

Формула изобретения

Устройство для изоляции и разобщения пластов в скважине, включающее корпус, проходной канал которого перекрыт заглушкой, уплотнительную манжету, нижний и верхний конусы с размещенными на них шлипсами в форме обойм, фиксатор и механизм установки в виде цилиндра с размещенным на нем кольцевым поршнем-толкателем, отличающееся тем, что фиксатор размещен в механизме установки, который закреплен в корпусе кулачками, взаимодействующими с малой ступенью заглушки, размещенной в цилиндре, причем на корпусе под уплотнительной манжетой установлена на срезных элементах втулка, взаимосвязанная с верхним и нижним конусами, а на нижней части корпуса закреплен упор, взаимодействующий с нижним шлипсом.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3