Желонка для установки разделительных мостов в скважине
Владельцы патента RU 2286437:
Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (RU)
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к ремонту скважин. Желонка включает корпус с верхними и нижними технологическими отверстиями и технологическими проточками, уплотнительный элемент. Корпус внутри ниже нижних технологических отверстий заглушен заглушкой. На наружной поверхности корпуса жестко зафиксирован упор, ниже которого установлен подпружиненный относительно него наружный стакан, перекрывающий нижние технологические отверстия корпуса в транспортном положении. В наружный стакан жестко вставлен штифт, взаимодействующий с технологическими проточками корпуса. Наружный стакан выполнен с возможностью вращения при осевом перемещении относительно корпуса, благодаря штифту, взаимодействующему с технологическими проточками корпуса, и имеющему возможность поворота относительно корпуса только в одном направлении, причем последняя осевая технологическая проточка, с которой взаимодействует штифт длиннее остальных. Уплотнительный элемент выполнен с возможностью упора в корпус снизу в виде пробки, плотно взаимодействующей с возможностью скольжения со стенками скважины и снабженной отверстиями, которые перекрыты сверху эластичной манжетой с возможностью пропуска скважинной жидкости только снизу вверх. Повышается надежность, снижаются материальные затраты. 2 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 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 (стопора не освободятся от контакта с установочным цилиндром уплотнительного элемента), а при его низкой жесткости, наоборот возможно преждевременное срабатывание желонки, (стопора 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 рыхлого то есть не качественного цементного моста ниже заданного интервала.
в-пятых, низкая надежность срабатывания желонки, обусловленная большим количеством зависимых друг от друга технологических операций для 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, наружный стакан, герметично перекрывающий нижние технологические отверстия в транспортном положении и выполненный с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, и штифт, взаимодействующий с технологическими проточками, которые выполнены таким образом, что при возвратно-поступательном перемещении 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, упор зафиксирован относительно корпуса, а штифт жестко вставлен в наружный стакан, который выполнен подпружиненным относительно упора и с возможностью вращения относительно корпуса, при этом уплотнительный элемент выполнен с возможностью упора в корпус снизу в виде пробки, плотно взаимодействующей с возможностью скольжения со стенками скважины и снабженной с отверстиями, которые перекрыты сверху эластичной манжетой с возможностью пропуска скважинной жидкости только снизу вверх.
На фиг.1 изображена предлагаемая желонка для установки разделительных мостов в скважине.
На фиг.2 - 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 на его наружной поверхности, а также уплотнительного элемента 5. Корпус 1 внутри (см. фиг.1), ниже нижних технологических отверстий 3, заглушен заглушкой 6. На наружной поверхности корпуса 1 жестко зафиксирован упор 7, ниже которого установлен подпружиненный относительно него посредством пружины 8 наружный стакан 9, перекрывающий нижние технологические отверстия 3 корпуса 1 в транспортном положении. В наружный стакан 9 жестко вставлен штифт 10, взаимодействующий с технологическими проточками 4 корпуса 1.
Наружный стакан 9 выполнен с возможностью вращения при осевом перемещении относительно корпуса 1, благодаря штифту 10, взаимодействующему с технологическими проточками 4 корпуса 1, и имеющему возможность поворота относительно корпуса 1 только в одном направлении, причем последняя осевая технологическая проточка 11 длиной L2 (см фиг.2), с которой взаимодействует штифт 10 длиннее остальных, у которых длина L1 (L1<L2). Уплотнительный элемент 5 (см. фиг.1) выполнен с возможностью упора в корпус 1 снизу в виде пробки 12, плотно взаимодействующей с возможностью скольжения со стенками скважины 13 и снабженной отверстиями 14, которые перекрыты сверху эластичной манжетой 15 с возможность пропуска скважинной жидкости (на фиг.1 и 2 не показано) только снизу вверх.
Вся конструкция желонки крепится на гибкой тяге 16 для спуска в скважину 13. Несанкционированные перетоки цементного раствора предотвращаются уплотнительными кольцами 17 и 18.
Желонка работает следующим образом.
С устья в скважину 13 устанавливают уплотнительный элемент 5 (см. фиг.1) в виде пробки 12, плотно взаимодействующей со стенками скважины 13 и снабженной отверстиями 14, которые перекрыты сверху эластичной манжетой 15. Затем на уплотнительный элемент 5 устанавливают желонку, при этом штифт 10 размещают в верхней части первой технологической проточки 4 (см. фиг.2), после чего наращивают ее корпус 1 и через верхние технологические отверстия 2 (см. фиг.1) заполняют его внутреннее пространство цементным раствором, при этом длину корпуса 1 подбирают в зависимости от планируемой расчетной высоты разделительного моста в скважине 13.
Затем желонку в сборе на гибкой тяге 16 спускают в скважину 13. В процессе спуска желонка проталкивает вниз уплотнительный элемент 5, а находящаяся в скважине 13 жидкость благодаря отверстиям 14 в пробке 12 и эластичной манжете 15, установленной над пробкой 12 перетекает снизу вверх. По достижении требуемого интервала установки разделительного моста желонку приподнимают и опускают на величину, большую осевой длины L1 (см фиг.2) технологических проточек 4, но не более их двойной длины (2·L1), повторяя эти спуски-подъемы по числу осевых технологических проточек 4 плюс несколько дополнительных спусков-подъемов для гарантированного срабатывания упора наружного стакана 9.
Во время спусков-подъемов штифт 10, жестко установленный в наружном стакане 9, перемещается по технологическим проточкам 4 в сторону последней осевой технологической проточки 11, при этом корпус 1 совершает относительно наружного стакана 9 возвратно-поступательные движения, а наружный стакан 9 относительно корпуса вращательное. Достигнув последней осевой технологической проточки 11 (см. фиг.3) длиной L2, в процессе подъема желонки штифт 10 вместе с наружным стаканом 9 остаются неподвижными, а корпус 1 поднимается вверх, при этом штифт 10 перемещается из верхней части осевой технологической проточки 11 в ее нижнюю часть, при этом нижние технологические отверстия 3 корпуса 1 открываются, поднимаясь выше наружного стакана 9. Цементный раствор (на фиг.1 и 2 не показано), находящийся внутри корпуса 1 (см. фиг.1) под собственным весом вытекает во внутрискважинное пространство 19 над уплотнительным элементом 5, при этом эластичная манжета 5 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 13, удерживая над собой разделительный мост. По прошествии определенного времени, необходимого для затвердевания цементного раствора, то есть фиксации разделительного моста, скважина 13 готова к последующей эксплуатации.
Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, позволяющую снизить материальные затраты на изготовление, при этом исключаются несанкционированное освобождение уплотнительного элемента от корпуса или 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, наружный стакан, герметично перекрывающий нижние технологические отверстия в транспортном положении и выполненный с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, и штифт, взаимодействующий с технологическими проточками, которые выполнены таким образом, что при возвратно-поступательном перемещении 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, упор зафиксирован относительно корпуса, а штифт жестко вставлен в наружный стакан, который выполнен подпружиненным относительно упора и с возможностью вращения относительно корпуса, при этом уплотнительный элемент выполнен с возможностью упора в корпус снизу в виде пробки, плотно взаимодействующей с возможностью скольжения со стенками скважины и снабженной отверстиями, которые перекрыты сверху эластичной манжетой с возможностью пропуска скважинной жидкости только снизу вверх.
