Желонка для установки разделительных мостов в скважине
Владельцы патента RU 2284404:
Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (RU)
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к ремонту скважин. Обеспечивает упрощение конструкции и повышение надежности срабатывания желонки. Сущность изобретения: желонка включает корпус с верхними и нижними технологическими отверстиями и технологическими проточками и уплотнительный элемент. На корпусе установлены упор с центраторами. Упор выполнен с возможностью осевого и вращательного перемещения относительно корпуса. Нижние технологические отверстия корпуса в транспортном положении герметично перекрывает наружный стакан. На упоре с возможностью вращательного движения зафиксирован цилиндр со штифтом. Штифт взаимодействует с технологическими проточками, которые выполнены таким образом, что при возвратно-поступательном перемещении упора относительно корпуса штифт имеет возможность поворота относительно корпуса только в одном направлении. Согласно изобретению корпус ниже нижних технологических отверстий заглушен. В нижней части корпуса выполнен кольцевой выступ, а выше - наружная цилиндрическая выборка, на которой размещен наружный стакан, снабженный радиальными отверстиями. Уплотнительный элемент выполнен с возможностью упора в корпус снизу в виде пробки, плотно взаимодействующей со стенками скважины и снабженной отверстиями, которые перекрыты сверху эластичной манжетой с возможностью пропуска скважинной жидкости только снизу вверх. 3 ил.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к ремонту скважин, и может быть использовано для установки разделительных мостов при проведении ремонтно-изоляционных работ.
Известна желонка для установки разделительных мостов в скважине (патент RU №2137898, МПК 7 Е 21 В 27/02, опубл. бюл. №26 от 20.09.1999 г.), включающая корпус, уплотнительный элемент, тягу и срезной штифт, при этом она снабжена шлипсами с клиновыми толкателями, размещенными в полости корпуса, тяга выполнена в виде ступенчатого по сечению прута с возможностью взаимодействия элементов прута разных сечений с указанными клиновыми толкателями, уплотнительный элемент выполнен в виде конического толкателя с эластичной манжетой с возможностью взаимодействия с указанной тягой посредством срезного штифта.
Недостатками данной конструкции являются:
- во-первых, требуется приложение большого усилия на толкатель для посадки эластичной резиновой манжеты;
- во-вторых, при необходимости извлечения или "расхаживания" при заклинивании желонки, а также при неравномерном спуске, возникающем при несоблюдении бригадой технологии спуска желонки, возможно несанкционированное срабатывание;
- в-третьих, при спуске желонки в скважину цементный раствор внутри желонки загустевает, в результате требуются значительные усилия для извлечения стержня после срабатывания желонки, что может привести к аварийной ситуации в случае несоблюдения технологически обоснованного временного интервала спуска желонки.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является желонка для установки разделительных мостов в скважине (патент RU №2223383 МПК 7 Е 21 В 27/02, опубл. бюл. №4 от 10.02.2004 г.), включающая корпус, уплотнительный элемент, фиксатор и отцепной механизм, при этом в корпусе выполнены технологические проточки, верхние и нижние технологические отверстия, кроме того на корпусе с возможностью осевого и вращательного перемещения размещен упор с пружинными и жесткими центраторами, при этом уплотнительный элемент дополнительно снабжен пружинным ограничителем снизу и установочным цилиндром с наружной кольцевой проточкой сверху, причем осевое перемещение уплотнительного элемента относительно корпуса ограничивает фиксатор, состоящий из стопоров и наружного стакана, при этом стопоры вставлены в нижние технологические отверстия корпуса и взаимодействуют с наружной кольцевой проточкой установочного цилиндра, а наружный стакан установлен на корпусе с возможностью осевого перемещения и взаимодействует со стопорами внутренней поверхностью, выполненной с переменным сечением, при этом наружный стакан зафиксирован относительно корпуса запорным элементом, а отцепной механизм, состоящий из цилиндра со штифтом, имеет возможность регулировать осевое перемещение упора, причем цилиндр зафиксирован на упоре с возможностью вращательного движения, а штифт взаимодействует с технологическими проточками, которые выполнены таким образом, что при возвратно-поступательном перемещении упора относительно корпуса штифт имеет возможность поворота относительно корпуса только в одном направлении, а последняя осевая технологическая проточка, с которой взаимодействует штифт, длиннее остальных.
Недостатками данной конструкции желонки являются:
во-первых, сложность конструкции, связанная с большим количеством узлов и деталей;
во-вторых, при сборке необходимо прилагать значительные усилия на уплотнительный элемент для преодоления усилия разгибания пружинного ограничителя при установке и фиксации его в корпусе, что требует изготовления дополнительного приспособления для этих целей;
в-третьих, низкая надежность работы запорного элемента, выполненного в виде пружинного разжимного кольца, поскольку при его высокой "жесткости" возможно несрабатывание желонки после контакта упора отцепного механизма с наружным стаканом фиксатора (стопоры не освободятся от контакта с установочным цилиндром уплотнительного элемента), а при его низкой жесткости наоборот возможно преждевременное срабатывание желонки (стопоры освободятся из контакта с установочным цилиндром уплотнительного элемента, который окажется выше заданного интервала установки цементного моста).
в-четвертых, при низкой жесткости пружинного ограничителя уплотнительного элемента возможно сползание последнего, а следовательно, и находящегося над ним цементного раствора с заданного интервала скважины, что ведет к образованию разделительного моста ниже заданного интервала скважины.
в-пятых, низкая надежность срабатывания желонки, обусловленная большим количеством зависимых операций до освобождения уплотнительного элемента от корпуса, усугубляющаяся указанными выше недостатками конструкции.
Задачей изобретения является упрощение конструкции и процесса сборки желонки, а также повышение надежности ее срабатывания при установке разделительного моста в любом интервале скважины.
Указанная задача решается желонкой для установки разделительных мостов в скважине, включающей корпус с верхними и нижними технологическими отверстиями и технологическими проточками, уплотнительный элемент, установленные на корпусе упор с пружинными и жесткими центраторами, выполненный с возможностью осевого и вращательного перемещения относительно корпуса, наружный стакан, герметично перекрывающий нижние технологические отверстия корпуса в транспортном положении и выполненный с возможностью ограниченного осевого перемещения вниз относительно корпуса, и цилиндр со штифтом, зафиксированный на упоре с возможностью вращательного движения, причем штифт взаимодействует с технологическими проточками, которые выполнены таким образом, что при возвратно-поступательном перемещении упора относительно корпуса штифт имеет возможность поворота относительно корпуса только в одном направлении, а последняя осевая технологическая проточка, с которой взаимодействует штифт длиннее остальных.
Новым является то, что корпус ниже нижних технологических отверстий заглушен, при этом в его нижней части выполнен кольцевой выступ, а выше наружная цилиндрическая выборка, на которой размещен наружный стакан, снабженный радиальными отверстиями, причем уплотнительный элемент выполнен с возможностью упора в корпус снизу в виде пробки, плотно взаимодействующей со стенками скважины и снабженной отверстиями, которые перекрыты сверху эластичной манжетой с возможность пропуска скважинной жидкости только снизу вверх.
На фигуре 1 изображена предлагаемая желонка для установки разделительных мостов в скважине.
На фигуре 2 - поперечный разрез устройства по сечению А-А.
На фигуре 3 - развертка наружной поверхности корпуса в области технологических проточек.
Желонка для установки разделительных мостов в скважине состоит из корпуса 1 (см. фиг.1) с верхними 2 и нижними 3 технологическими отверстиями и технологическими проточками 4 и уплотнительного элемента 5. На наружной поверхности корпуса 1 установлен упор 6 (см. фиг.2) с пружинными 7 и жесткими 8 центраторами, выполненный с возможностью осевого и вращательного перемещения относительно корпуса 1. Снизу корпуса 1 выполнен кольцевой выступ 9.
Наружный стакан 10 (см. фиг.1) снабжен радиальными отверстиями 11 и установлен на наружной цилиндрической проточке 12, выполненной в нижней части корпуса 1 выше кольцевого выступа 9. Наружный стакан 10 герметично перекрывает нижние технологические отверстия 3 корпуса 1 в транспортном положении и выполнен с возможностью ограниченного осевого перемещения вниз по наружной цилиндрической проточке 12 до упора в кольцевой выступ 9 корпуса 1.
Сверху на упоре 6 с возможностью вращательного движения зафиксирован цилиндр 13 со штифтом 14. Штифт 14 (см. фиг.3) взаимодействует с технологическими проточками 4 корпуса 1, которые выполнены таким образом, что при возвратно-поступательном перемещении упора 6 относительно корпуса 1 штифт 14 имеет возможность поворота относительно корпуса 1 только в одном направлении, а последняя осевая технологическая проточка 15 с длиной L2, с которой взаимодействует штифт 14 длиннее остальных, у которых длина L1 (L1<L2).
Корпус 1 (см. фиг.1) ниже нижних технологических отверстий 3 заглушен. Уплотнительный элемент 5 выполнен с возможностью упора в корпус 1 снизу в виде пробки 16, плотно взаимодействующей со стенками скважины 17 и снабженной отверстиями 18.
Отверстия 18 пробки 16 перекрыты сверху эластичной манжетой 19 с возможностью пропуска скважинной жидкости (на фиг.1, 2, 3 не показано) только снизу вверх.
Вся конструкция желонки крепится на гибкой тяге 20 (см. фиг.1) для спуска в скважину 17. Несанкционированные перетоки цементного раствора предотвращает уплотнительное кольцо 21.
Желонка работает следующим образом.
С устья в скважину 17 устанавливают уплотнительный элемент 5 (см. фиг.1) в виде пробки 16, плотно взаимодействующей со стенками скважины 17 и снабженной отверстиями 18, которые перекрыты сверху эластичной манжетой 19. Затем на уплотнительный элемент 5 устанавливают желонку, после чего насосно-компрессорными трубами наращивают ее корпус 1. При этом длину корпуса 1 подбирают в зависимости от планируемой высоты разделительного моста в скважине.
Затем желонку в сборе через верхние технологические отверстия 2 заполняют цементным раствором и на гибкой тяге 20 опускают в скважину 17.
В процессе спуска желонка проталкивает вниз уплотнительный элемент 5, а находящаяся в скважине 17 жидкость благодаря отверстиям 18 в пробке и эластичной манжете 19, установленной над пробкой 16, перетекает снизу вверх, при этом жесткие центраторы 8 не позволяют стенкам скважины соприкасаться с упором 6, снимая при этом с пружинных центраторов 7 избыточную нагрузку, которая может привести к их выходу из строя (поломке) с последующей потерей работоспособности желонки. По достижении требуемого интервала установки разделительного моста желонку приподнимают и опускают на величину, большую осевой длины L1 (см. фиг.3) технологических проточек 4, но не более их двойной длины (2·L1), повторяя эти спуско-подъемы по числу осевых технологических проточек 4 плюс несколько дополнительных спуско-подъемов для гарантированного срабатывания упора 6. Во время спуско-подъемов штифт 14 цилиндра 13 по технологическим проточкам 4 перемещается в сторону последней осевой технологической проточки 15 и достигает ее, так как упор 6 (см. фиг.1) за счет пружинных центраторов 7, которые упираются в стенки скважины 17, остается на месте, а корпус 1 совершает относительно упора 6 возвратно-поступательные движения. При этом цилиндр 13 со штифтом 14 соединен с упором 6 только с возможностью вращательного движения. Затем желонку начинают приподнимать, в результате штифт 14 вместе с цилиндром 13 и упором 6 опускаются вниз относительно корпуса 1 по последней осевой технологической проточке 15 (см. фиг.3) длиной L2. В результате упор 6 опирается на наружный стакан 10 и смещает его вниз по наружной цилиндрической проточке 12 корпуса 1 до тех пор, пока наружный стакан 10 свои нижним торцом не упрется в кольцевой выступ 9 корпуса 1, при этом нижние технологические отверстия 3 корпуса 1 совмещаются с радиальными отверстиями 11 наружного стакана 10. Цементный раствор, находящийся внутри корпуса 1 под собственным весом, вытекает во внутрискважинное пространство 22 над уплотнительным элементом 5, при этом эластичная манжета 19 исключает попадание цементного раствора под уплотнительный элемент 5. Затем желонку приподнимают вверх на расчетную высоту разделительного моста и дают выдержку для полного вытекания цементного раствора из корпуса 1 желонки, после чего желонку извлекают из скважины, а уплотнительный элемент 5 остается в заданном интервале скважины 17, удерживая над собой разделительный мост. По прошествии определенного времени, необходимого для затвердевания цементного раствора, то есть фиксации разделительного моста, скважина 17 готова к последующей эксплуатации.
Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, позволяющую снизить материальные затраты на изготовление, при этом при установке разделительного моста в любом интервале скважины исключаются несанкционированные освобождение уплотнительного элемента от ее корпуса и наоборот, а это повышает надежность срабатывания желонки в целом и позволяет гарантировано установить разделительный мост в заданном интервале скважины без дополнительных материальных и финансовых затрат.
Желонка для установки разделительных мостов в скважине, включающая корпус с верхними и нижними технологическими отверстиями и технологическими проточками, уплотнительный элемент, установленные на корпусе упор с пружинными и жесткими центраторами, выполненный с возможностью осевого и вращательного перемещения относительно корпуса, наружный стакан, герметично перекрывающий нижние технологические отверстия корпуса в транспортном положении и выполненный с возможностью ограниченного осевого перемещения вниз относительно корпуса, и цилиндр со штифтом, зафиксированный на упоре с возможностью вращательного движения, причем штифт взаимодействует с технологическими проточками, которые выполнены таким образом, что при возвратно-поступательном перемещении упора относительно корпуса штифт имеет возможность поворота относительно корпуса только в одном направлении, а последняя осевая технологическая проточка, с которой взаимодействует штифт длиннее остальных, отличающаяся тем, что корпус ниже нижних технологических отверстий заглушен, при этом в его нижней части выполнен кольцевой выступ, а выше - наружная цилиндрическая выборка, на которой размещен наружный стакан, снабженный радиальными отверстиями, причем уплотнительный элемент выполнен с возможностью упора в корпус снизу в виде пробки, плотно взаимодействующей со стенками скважины и снабженной отверстиями, которые перекрыты сверху эластичной манжетой с возможностью пропуска скважинной жидкости только снизу вверх.
