Автоматическое освобождение инструмента
Изобретение относится к разъемному соединительному узлу для скважинного перфоратора и способу его использования. Обеспечивает автоматическое отсоединение после детонации и безопасность для скважины после разъединения. Устройство для освобождения перфорирующего устройства от насосно-компрессорной трубы (нкт) в стволе скважины содержит уплотнительный механизм, размещенный между нкт и перфорирующим устройством, для изолирования нкт от ствола скважины, и уравнительный механизм для установления сообщения между нкт и столом скважины. Для автоматического освобождения перфорирующего устройства соединяют перфорирующее устройство с нкт, содержащей флюиды под давлением, детонируют перфорирующее устройство для его отсоединения от нкт и выравнивают давление в нкт и в скважине для удаления перфорирующего устройства из нкт. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится в основном к эксплуатации углеводородных скважин и оборудованию, более конкретно к разъемному соединительному узлу для скважинного перфоратора и способу его использования.
Часто желательно автоматически отсоединять инструмент от колонны в скважине после завершения конкретной работы. Например, как только скважинный перфоратор, подвешенный в стволе скважины на конвейерном ставе (например, на тросе, трубе, составной трубе, гибкой трубе или канате), был взорван для осуществления перфорации заданной зоны скважины, может оказаться предпочтительным автоматически отсоединить скважинный перфоратор от конвейерного става. Это особенно справедливо при заканчивании скважины со стационарным оборудованием, когда нежелательны дополнительные ходы конвейерных ставов. Автоматическое отсоединение скважинного перфоратора от конвейерного става может оказаться желательным, поскольку в некоторых пластах за детонацией следует приток пластовых флюидов, который может вызвать засорение перфоратора и застревание в обсадной колонне. Множество таких автоматических освобождающих устройств имеется в распоряжении различных производителей. С некоторыми из этих обычных автоматических освобождающих устройств трудность состоит в том, что скважинный перфоратор обычно падает после детонации на дно скважины и таким образом скважинный перфоратор оказывается неизвлекаемым.
Для решения этой проблемы некоторые колонны скважинных перфораторов могут включать модульные секции скважинного перфоратора, которые автоматически отсоединяются так, чтобы секции можно было извлечь из скважины после детонации. Однако проблема такого подхода состоит в том, что детонация скважинных взрывчатых веществ и/или прорыв пластовых флюидов могут продвинуть отсоединенные секции вверх по скважине и повредить или «взорвать» скважину. Более того, некоторые существующие системы освобождения скважинных перфораторов могут оказаться непригодными при применении закрытых труб, когда давление внутри насосно-компрессорной трубы меньше, чем давление в скважине.
Таким образом, существует постоянная нужда в перфорирующих системах с секциями, которые автоматически отсоединяются после детонации и в то же время не представляют значительной опасности для скважины после разъединения.
В общем виде в одном варианте осуществления изобретения устройство для разъемного присоединения скважинного перфоратора к насосно-компрессорной трубе включает в себя блокировочный механизм для присоединения скважинного перфоратора к колонне. Блокировочный механизм соединяет скважинный перфоратор с трубчатым элементом до детонации скважинного перфоратора. Под влиянием детонации фиксатор автоматически отсоединяет скважинный перфоратор от трубчатого элемента по истечении периода времени.
В другом варианте осуществления устройство дополнительно включает в себя балансировочный узел для того, чтобы существенно уравновешивать силы давления внутри насосно-компрессорной трубы с силами давления в стволе скважины. Это особенно важно, когда давление в насосно-компрессорной трубе меньше, чем давление в стволе скважины. Этот вариант осуществления может дополнительно включать в себя уплотнительный узел для герметизации насосно-компрессорной трубы в стволе скважины.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения включает в себя способ соединения скважинного перфоратора с колонной, детонацию скважинного перфоратора и отсоединение скважинного перфоратора от колонны под влиянием детонации. В некоторых вариантах осуществления способ включает выравнивание давления внутри трубы с давлением вне трубы так, что вес скважинного перфоратора является причиной отсоединения скважинного перфоратора от насосно-компрессорной трубы.
Другие или альтернативные признаки будут понятны из приведенного ниже описания, из чертежей и из формулы изобретения.
Способ, которым можно достичь этих целей и других желательных характеристик, поясняется в приведенном ниже описании и приложенных чертежах, на которых:
Фиг.1 - вертикальное сечение системы перфоратора, используемой в стволе скважины, соединенной с насосно-компрессорной трубой посредством варианта осуществления соединительного узла согласно настоящему изобретению.
Фиг.2 - вертикальное сечение системы перфоратора, показанной на фиг.1, отсоединенной от насосно-компрессорной трубы в стволе скважины.
Фиг.3 - поперечный разрез варианта осуществления соединительного узла для использования при разъемном соединении скважинного перфоратора с насосно-компрессорной трубой.
Фиг.4А-4С - вариант осуществления уравнительного механизма в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.5 - увеличенное поперечное сечение варианта осуществления соединительного узла для использования при разъемном соединении скважинного перфоратора с насосно-компрессорной трубой.
Следует отметить, однако, что на прилагаемых чертежах показаны только типовые варианты осуществления изобретения и поэтому они не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения, поскольку изобретение допускает и другие равнозначные варианты осуществления.
В приведенном ниже описании представлены многочисленные подробности для обеспечения понимания настоящего изобретения. Однако специалисту в данной области ясно, что настоящее изобретение может быть осуществлено и без этих подробностей и что допустимы различные изменения и модификации описанных вариантов осуществления.
В описании и прилагаемой формуле изобретения термины «соединить» «соединение», «соединенный», «в соединении с» и «соединяющий» используются для обозначения «в прямом соединении с» или «в соединении посредством другого элемента»; а термин «устройство» означает «один элемент» или «более одного элемента». Используемые термины «верх» и «низ», «верхний» и «нижний», «в направлении вверх» и «в направлении вниз», «выше по потоку» и «ниже по потоку», «над» и «под» и другие аналогичные термины, указывающие на относительное положение над или под заданной точкой или элементом, используются в данном описании для более точного описания некоторых вариантов осуществления изобретения. Однако при применении к оборудованию и способам использования в наклонных или горизонтальных скважинах эти термины могут относиться к слева направо или справа налево или к другому взаимному положению.
Некоторые из известных устройств для освобождения перфоратора проявили способность надежно и мгновенно отделять колонну скважинных перфораторов при очень высоком отклонении. Например, известный переводник, освобождающий перфоратор, может быть спущен в новые скважины, когда переводник с отверстиями вводится поверх освобождающего переводника; поэтому давление в насосно-компрессорной трубе и давление в ответвлении ствола скважины уравниваются. Однако для работы, требующей закрытых насосно-компрессорных труб и их герметизации по отношению к давлению в ответвлении ствола скважины, создается подъемная сила за счет избыточного давления на диаметр уплотнения освобождающего кожуха освобождающего переводника. Если давление в насосно-компрессорных трубах существенно меньше, чем давление в ответвлении ствола скважины, а вес скважинного перфоратора (отклонение уменьшает вес перфоратора) недостаточен для преодоления силы избыточного давления, устройство не освободит перфораторы. В этом случае освобождающий переводник действует как пробка в конце насосно-компрессорной трубы. Даже если может быть произведена детонация перфораторов, если освобождающий переводник не освободит, углеводороды не могут подняться на поверхность. Сущность предлагаемого изобретения - автоматическое отделяющее устройство, которое сбалансировано по давлению/силе для снижения перепада давлений между ответвлением ствола скважины и насосно-компрессорной трубой, что делает возможным отделение колонны перфораторов.
В общем случае, как видно из фиг.1 и 2, вариант осуществления настоящего изобретения включает в себя соединительный узел 10 для соединения скважинного перфоратора 20 (или другого оборудования для заканчивания скважины, приводимого в действие детонацией, такого, как труборез) с колонной 30 насосно-компрессорных труб (или другой размещаемой в скважине колонной, такой, как сборка устройств), подвешенной в стволе 40 скважины. Соединительный узел 10 включает: (1) блокировочный механизм для отделения перфоратора 20 от колонны 30 насосно-компрессорных труб, когда произведена детонация перфоратора; и (2) уравнительный механизм для выравнивания давления между внутренней частью насосно-компрессорной трубы 30 и стволом 40 скважины так, что перфоратор 20 может отделиться от насосно-компрессорной трубы при применении закрытых насосно-компрессорных труб (например, если давление внутри насосно-компрессорной трубы может быть меньше, чем давление снаружи трубы). На фиг.1 показан скважинный перфоратор 20, соединенный с колонной 30 насосно-компрессорных труб посредством соединительного узла 10. На фиг.2 показан скважинный перфоратор 20, освобожденный от колонны насосно-компрессорных труб 30 после детонации.
В процессе работы скважинный перфоратор 20 неподвижно прикреплен к соединительному узлу 10 и перфоратор опускается вниз на колонне 30 насосно-компрессорных труб к заданному разрабатываемому интервалу 50 ствола 40 скважины. Возле этого разрабатываемого интервала 50 производится детонация скважинного перфоратора 20. При детонации скважинного перфоратора 20 блокировочный механизм соединительного узла 10 автоматически отсоединяет (сразу или через некоторый промежуток времени, как описано ниже) скважинный перфоратор путем освобождения захвата фиксатора на колонне 20 насосно-компрессорных труб. В альтернативных вариантах осуществления множество скважинных перфораторов может быть соединено с колонной насосно-компрессорных труб посредством множества соединительных узлов, расположенных последовательно, за счет чего производится детонация перфораторов. В других вариантах осуществления секция 20 скважинного перфоратора может быть извлечена после детонации. В этих вариантах осуществления скважинный детонатор может быть довольно коротким (например, 40 футов) для того, чтобы сделать возможным извлечение скважинного перфоратора в подъемник скважины без задавки скважины.
Различные варианты осуществления соединительного узла согласно настоящему изобретению включают блокировочный механизм и уравнительный механизм. Варианты осуществления такого блокировочного механизма описаны в патенте США 5293940, который включен сюда путем ссылки.
Ссылаясь на фиг.3, в одном варианте осуществления соединительного узла 10 освобождающий кожух 10А применяется для соединения с насосно-компрессорной трубой 30. Первый переводник или заполняемый переводник 61 с по меньшей мере одной размещенной в нем стреляющей головкой 18 соединен с блокировочным механизмом, входящим в разъемное зацепление с кожухом 10А. Блокировочный механизм (включая хрупкую разрушаемую пробку 12, освобождающий поршень 14 и цанговые пальцы 16) применяется для размещения в освобождающем кожухе 10А и соединен со вторым переводником 10В. Второй переводник 10В применяется для соединения со скважинным перфоратором 20. В процессе работы, когда взрывная волна от стреляющей головки 18 проходит через хрупкую разрушаемую пробку 12, хрупкая разрушаемая пробка разрушается; и, когда разрушаемая пробка разрушается, освобождающий поршень 14 перемещается вниз, блокировочный механизм отсоединяет второй переводник 10В (включая присоединенный скважинный перфоратор 20) от освобождающего кожуха 10А и делает возможным извлечение скважинного перфоратора 20, второго переводника 10В, освобождающего поршня 14, цанговых пальцев 16 и заполняемого переводника 18 из освобождающего кожуха 10А и из насосно-компрессорной трубы 30.
На фиг.4А показан вариант осуществления уравнительного (или выравнивающего давление) механизма соединительного узла 10. Уравнительный механизм включает уравновешивающую оправку 60, нижний поршень 70 и верхнюю уплотнительную втулку 80. Нижняя часть уравновешивающей оправки 60 соединена со вторым переводником 10В (например, переходником скважинного перфоратора) и включает в себя диаметр D1 уплотнения для герметизации в отношении нижнего поршня 70 и больший диаметр D2 уплотнения для герметизации внутри освобождающего кожуха 10А. Освобождающий кожух 10А определяет осевое отверстие. Переходник 10В перфоратора установлен впритык к нижнему поршню 70, который установлен впритык к выступу 72 внутри освобождающего кожуха 10А и герметизирован в осевом отверстии освобождающего кожуха. Верхний конец уравновешивающей оправки 60 включает больший диаметр D2 уплотнения, который также герметизирует внутри освобождающего кожуха 10А на противоположной стороне от нижнего поршня 70. Кольцевой зазор между большим диаметром D2 уплотнения и меньшим диаметром D1 уплотнения на уравновешивающей оправке 60 определяет область А1 напротив воздушной камеры (или камеры с другой сжимаемой/под низким давлением текучей средой), которая приблизительно равна области, определенной меньшим диаметром D1 уравновешивающей оправки 60. Отверстия 74 для текучей среды в освобождающем кожухе 10А соединяют пространство внутри освобождающего кожуха со стволом скважины и делают возможным воздействие давления скважинных флюидов на кольцевую область А2. Поэтому рост силы давления на область А1 равен силе давления на область А2, что уравновешивает соединительный узел (предполагая, что давление в заизолированной трубе равно нулю). Внутренний диаметр уплотнения верхней уплотнительной втулки 80, которая изолирует давление в стволе скважины от давления в насосно-компрессорной трубе, является той же областью А1, как и на уравновешивающей оправке 60. Верхняя уплотнительная втулка 80 установлена впритык к другому выступу 76 внутри освобождающего кожуха 10А и герметизирована внутри отсоединяющего кожуха. Таким образом, давление скважинных флюидов не может вытолкнуть верхнюю уплотнительную втулку 80 вверх. Как показано на фиг.4В-С, если давление в насосно-компрессорной трубе больше нуля (например, вес скважинного перфоратора), создается дополнительная направленная вниз сила для содействия выталкиванию уравновешивающей оправки 60 из освобождающего кожуха 10А. По мере отделения выравнивающей оправки 60 от освобождающего кожуха 10А нижний поршень 70 и верхняя уплотнительная втулка 80 смещаются соответственно элементами 64 и 66 на уравнивающей оправке 60 для того, чтобы содействовать полному освобождению переходника 10В перфоратора (и скважинного перфоратора). В некоторых вариантах осуществления элементы 64, 66 имеют диаметр поперечного сечения больше, чем диаметр уравновешивающей оправки 60, но равный или меньше диаметра отверстия освобождающего кожуха 10А под верхней уплотнительной втулкой 80.
В отношении тех же фиг.4А-4С, в некоторых вариантах осуществления уравновешивающая оправка 60 включает одну или более уравнительных прорезей 63, образованных в верхней уравновешивающей секции 60А для уравнивания давления в насосно-компрессорной трубе с давлением в стволе скважины. Изначально прорези 62 расположены над верхней уплотнительной втулкой 80 (как показано на фиг.4А). По мере перемещения уравновешивающей оправки 60 по оси вниз прорези 62 открывают внутреннее уплотнение верхней уплотнительной втулки 80 (как показано на фиг.4В). Это делает возможным выравнивание давления в насосно-компрессорной трубе с давлением в стволе скважины и таким образом содействует выходу переходника 10В перфоратора из зацепления с освобождающим кожухом 10А (как показано на фиг.4С).
На фиг.3 показан вариант осуществления устройства инициирования, приспособленного для соединительного узла согласно настоящему изобретению. Освобождающий кожух 10А применяется для соединения с насосно-компрессорной трубой 30. Предусмотрен заполняемый переводник 61 для размещения в нем одной или более стреляющих головок 18. Переходник 100 стреляющей головки и передаточный кожух 110 несут стреляющую головку 18 и соединяют стреляющую головку с уравновешивающей оправкой 60. Детонационный шнур 115 соединен со скважинным перфоратором 20, который расположен на другой стороне соединительного узла. Детонационный шнур 115 проходит через центр соединительного узла 10 и проходит от стреляющей головки 18 с одной стороны до скважинного перфоратора 20 с другой стороны.
Ссылаясь на фиг.3 и 5, вариант осуществления соединительного узла 10 в соответствии с настоящим изобретением содержит: (1) освобождающий поршень 14, герметично соединенный с передаточным кожухом 110, освобождающий поршень 14 имеет выступающий участок или запорную высадку 14А; (2) цанговые пальцы 16, каждый из которых имеет конец 16А, который приспособлен контактировать с запорной высадкой 14А освобождающего поршня 14 с одной стороны и приспособленный контактировать с резьбовым соединением 11, расположенным на внутренней поверхности освобождающего кожуха 10А с другой стороны, когда конец 16А вступает в контакт с запорной высадкой 14А, цанговые пальца 16 в конечном итоге соединены с передаточным кожухом 110 посредством освобождающей цанги 120; (3) ряд освобождающих штоков 15, расположенных между цанговыми пальцами 16 и освобождающим поршнем 14, освобождающие штоки 15 удерживают цанговые пальцы 16 радиально снаружи в зацеплении с внутренней поверхностью освобождающего кожуха 10А, когда расположены рядом с запорной высадкой 14А освобождающего поршня 14; освобождающую цангу 120, соединенную как единое целое с цанговыми пальцами 16 и герметизированную в освобождающем кожухе 10А, освобождающая цанга 120 опирается снизу на нижнюю часть 60В уравновешивающей оправки 60; (5) крепежные винты 132 для прикрепления запорного фиксатора 130, препятствующего вращению переходника 10В перфоратора (и, таким образом, и перфоратора) по отношению к освобождающему кожуху 10А; (6) разрушаемую пробку 12, изготовленную из любого хрупкого материала (например, ковкое железо, чугун, керамика и т.п.), герметично соединенную с освобождающим поршнем 14, один конец 14В освобождающего поршня 14 герметично расположен между одним концом хрупкой разрушаемой пробки 12 и освобождающей цангой 120, другой конец хрупкой разрушаемой пробки 12 герметично расположен на нижней уравновешивающей части 60В уравновешивающей оправки 60; (7) воздушную камеру 140, образованную вокруг хрупкой разрушаемой пробки 12; (8) уравновешивающую оправку 60 (имеющую верхнюю уравновешивающую часть 60А и нижнюю уравновешивающую часть 60В), снабженную одной или более уравнительными прорезями 62, образованными в верхней части 60А, уравновешивающая оправка 60 размещена между освобождающим поршнем 14 и передаточным кожухом 110; (9) подвижный нижний поршень 70, закрепленный между освобождающим кожухом 10А и нижней уравновешивающей оправкой 60В; (10) верхнюю уплотнительную втулку 80, герметизированную между освобождающим кожухом 10А и верхней уравновешивающей оправкой 60А; и (11) нижний переводник или переходник 10В перфоратора, функционально соединенный с освобождающей цангой 120 посредством нижней части 60В уравновешивающей оправки 60, нижний переводник 10В соединен со скважинным перфоратором 20.
На фиг.5 в некоторых вариантах осуществления соединительного узла 10 направляющая 140 для повторного входа каната представляет действительную форму конца насосно-компрессорной колонны или альтернативно освобождающего кожуха 10А. Направляющую 140 для повторного входа каната иногда называют «башмаком с косым срезом», она сформирована под углом и имеет внутренний наклон для обеспечения легкого повторного входа инструментов, спускаемых в скважину на тросе, после того, как инструменты вышли из конца насосно-компрессорной трубы. Цель направляющей 140 состоит в том, чтобы уменьшить возможность застревания инструментов, спускаемых в скважину на тросе, при повторном входе в насосно-компрессорную трубу.
Ссылаясь на фиг.3 и 5, в процессе работы вариант осуществления системы скважинного перфоратора в соответствии с настоящим изобретением предусматривает наличие соединительного узла (как описано выше в различных вариантах осуществления) для разъемного соединения насосно-компрессорной трубы 30 со скважинным перфоратором 20. После соединения перфораторная система опускается в ствол скважины на заданную глубину перфорации скважины. Другое оборудование для перфорации, такое как пакер, может быть размещено над соединительным узлом в стволе скважины. Скважинные флюиды поступают в освобождающий кожух 10А через отверстия 17 и окружают стреляющую головку 18 и освобождающий поршень 14. Гидростатическое давление стремится протолкнуть освобождающий поршень 14 вниз в воздушную камеру 141, эта камера 141 образована с одной стороны нижним концом освобождающего поршня 14, который имеет площадь поперечного сечения «А2», и внутренней частью уравновешивающей оправки 60. Верхний конец освобождающего поршня 14 имеет площадь поперечного сечения «А1». Освобождающий поршень 14 проталкивается вниз силой, которая равна площади (А2-А1), умноженной на гидростатическое давление. Однако изначально освобождающий поршень 14 не может перемещаться вниз, потому что хрупкая разрушаемая пробка 12 жестко удерживает поршень 14 на месте, примыкая к нижнему концу поршня 14 на одном конце и к выступу внутри уравновешивающей оправки 60 на другом конце. Направленная вниз сила давления, действующая на освобождающий поршень 14, приводит к действию направленной вниз сжимающей силы на хрупкую разрушаемую пробку 12. Хрупкая разрушаемая пробка 12 предназначена быть прочнее, чем любая сжимающая сила, которая может быть вызвана освобождающим поршнем 14. Поэтому освобождающий поршень 14 жестко удерживается в положении посредством хрупкой разрушаемой пробки 12, а запорная высадка 14А освобождающего поршня 14 расположена рядом с освобождающими штоками 15 и концом 16А цангового пальца 16; в результате цанговые пальцы 16 не могут сжаться, и переходник 10В перфоратора заблокирован в освобождающем кожухе 10А. Утечка флюидов в колонне перфораторов до инициирования стреляющей головки 18 не может переместить освобождающий поршень 14 и преждевременно отсоединить скважинный перфоратор от насосно-компрессорной трубы 30, потому что хрупкая разрушаемая пробка 12 жестко удерживает освобождающий поршень 15 от перемещения.
Однако когда стреляющая головка 18 инициирована, в детонационном шнуре 115 возбуждается взрывная волна, взрывная волна распространяется от стреляющей головки 18 через переходник 100 стреляющей головки, передаточный кожух 110, освобождающий поршень 14, хрупкую разрушаемую пробку 12, уравновешивающую оправку 60 и переходник перфоратора 10В и производит взрыв скважинного перфоратора 20. Когда взрывная волна, распространяющаяся в детонационном шнуре 115, проходит через хрупкую разрушаемую пробку 12, результирующая ударная волна и давление от взрывной волны разрушает разрушаемую пробку 12, которая выполнена из хрупкого материала, который разрушается под влиянием ударной волны от детонационного шнура 115. Разрушаемая пробка 12 раскалывается на мелкие кусочки. В результате освобождающий поршень 14 больше не опирается на разрушаемую пробку 12 и не удерживается ею в своем положении. Сила давления, давящая на освобождающий поршень 14, проталкивает поршень 14 вниз в воздушную камеру 140. Запорная высадка 14А на освобождающем поршне 14 выдвигается из-под конца 16А цанговых пальцев 16. Вес скважинного перфоратора, соединенного с переходником 10В перфоратора, заставляет цанговые пальцы сжаться внутрь, отцепляя тем самым освобождающую цангу 120 от освобождающего кожуха 10А (цанговые пальцы 16 сжимаются внутрь из-за угла резьбы на внутренней поверхности освобождающего кожуха 10А и сопряженной резьбы на наружной стороне цанговых пальцев 16).
Первоначально уравнительные прорези 62 в верхней секции 60А уравновешивающей оправки 60 расположены над верхней уплотнительной втулкой 80. Однако по мере движения освобождающего поршня 14 вниз по оси уравновешивающая оправка 60 перемещается вниз так, что прорези 62 снимают внутреннюю герметизацию верхней уплотнительной втулки 80. Это делает возможным выравнивание давления в насосно-компрессорной трубе с давлением в стволе скважины, что способствует освобождению освобождающего поршня 14.
Когда освобождающая цанга втулка 120 выходит из зацепления с освобождающим кожухом 10А, на дно ствола скважины падает следующее оборудование: скважинный перфоратор 20, переходник 10В перфоратора, нижний поршень 70; нижняя уравновешивающая часть 60В, освобождающая цанга 120 и цанговые пальцы 16, освобождающий поршень 14, верхняя уплотнительная втулка 80, верхняя уравновешивающая часть 60А, передаточный кожух 110, переходник 100 стреляющей головки и заполняемый переводник 61 со стреляющей головкой 18.
Хотя выше подробно описано только несколько примеров вариантов осуществления изобретения, специалисту в данной области ясно, что возможны различные модификации приведенных в качестве примера вариантов осуществления, без отклонения по существу от новых идей и преимуществ данного изобретения. Соответственно подразумевается, что все эти модификации входят в объем изобретения, как он определен в приведенной ниже формуле.
1. Устройство для подсоединения между перфорирующим устройством и насосно-компрессорной трубой для освобождения перфорирующего устройства от насосно-компрессорной трубы в стволе скважины, содержащее уплотнительный механизм, размещенный между насосно-компрессорной трубой и перфорирующим устройством, уплотнительный механизм применяется для изолирования насосно-компрессорной трубы, имеющей давление насосно-компрессорной трубы, от ствола скважины, имеющей давление ствола скважины; и уравнительный механизм, применяемый для установления сообщения между насосно-компрессорной трубой и стволом скважины для существенного выравнивания давления в насосно-компрессорной трубе и давления в стволе скважины.
2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее кожух, функционально соединенный с насосно-компрессорной трубой, кожух определяет осевое отверстие, кожух содержит, по меньшей мере, одно отверстие, образованное в нем для установления сообщения между стволом скважины и осевым отверстием кожуха, причем уплотнительный механизм содержит уплотнительную втулку с внешней поверхностью, выполненной с возможностью герметизации осевого отверстия кожуха и внутреннего отверстия, а уравнительный механизм содержит перемещающуюся по оси оправку, которая имеет, по меньшей мере, одну образованную на ней осевую канавку, применяемую для установления сообщения между стволом скважины и насосно-компрессорной трубой, когда канавка совмещается с уплотнительной втулкой.
3. Устройство по п.2, дополнительно содержащее перемещающийся по оси освобождающий поршень, размещенный в кожухе под оправкой и имеющий образованную на нем часть с высадкой; и цангу, функционально соединенную с перфорирующим устройством и содержащую множество пальцев, расположенных между освобождающим поршнем и кожухом, причем каждый палец имеет концевой профиль для того, чтобы входить в зацепление с осевым отверстием кожуха, когда часть освобождающего поршня с высадкой совмещена с концевым профилем каждого пальца для блокирования цанги в кожухе, тем самым функционально соединяя перфорирующее устройство с насосно-компрессорной трубой, при этом пальцы цанги выполнены с возможностью радиального сжатия вовнутрь при выходе из зацепления с осевым отверстием кожуха, когда часть освобождающего поршня с высадкой сдвигается из совмещения с концевым профилем каждого пальца.
4. Устройство по п.3, дополнительно содержащее множество освобождающих штоков, размещенных между каждым пальцем цанги и освобождающим поршнем, причем освобождающие штоки выполнены с возможностью удержания пальцев по радиусу снаружи в зацеплении с осевым отверстием кожуха, когда часть освобождающего поршня с высадкой совмещена с концевым профилем каждого пальца.
5. Устройство по п.3, дополнительно содержащее хрупкую разрушаемую пробку с полой внутренней частью; и детонационный шнур, применяемый для проведения взрывной волны, расположенный в полой внутренней части хрупкой разрушаемой пробки и соединенный с перфорирующим устройством, при этом хрупкая разрушаемая пробка разрушается под действием взрывной волны, проводимой детонационным шнуром, а цанга выходит из зацепления с кожухом, когда хрупкая разрушаемая пробка разрушается и часть освобождающего поршня с высадкой сдвигается по оси из совмещения с концевым профилем каждого пальца цанги, причем перфорирующее устройство выполнено отсоединяемым от насосно-компрессорной трубы, когда цанга выходит из зацепления с кожухом.
6. Устройство по п.5, в котором упомянутая хрупкая разрушаемая пробка препятствует сдвигу части освобождающего поршня с высадкой из совмещения с концевым профилем каждого пальца цанги до разрушения хрупкой разрушаемой пробки.
7. Устройство по п.6, в котором оправка расположена в кожухе и определяет в нем камеру для удержания хрупкой разрушаемой пробки, причем оправка применяется для входа в зацепление с цангой и имеет нижний конец для соединения с переходником перфоратора.
8. Устройство по п.7, дополнительно содержащее нижний поршень, размещенный в кожухе ниже освобождающего поршня и выше переходника перфоратора, нижний поршень имеет осевое отверстие для размещения нижнего конца оправки, нижний конец оправки имеет выбранную площадь поперечного сечения А1, а нижний поршень имеет выбранную площадь поперечного сечения А2, при этом площадь поперечного сечения А1 нижнего конца оправки, по существу, равна площади поперечного сечения А2 нижнего поршня.
9. Устройство по п.8, дополнительно содержащее запорный фиксатор, соединенный с переходником перфоратора для предотвращения вращения переходника перфоратора по отношению к кожуху.
10. Устройство по п.2, в котором оправка дополнительно содержит захватывающий элемент с диаметром большим, чем диаметр внутреннего отверстия уплотнительной втулки, причем захватывающий элемент выполнен с возможностью входить в зацепление с уплотнительной втулкой и выводить ее из кожуха по мере перемещения оправки по оси вниз.
11. Устройство по п.1, в котором перфорирующим устройством является скважинный перфоратор.
12. Устройство по п.5, в котором детонационный шнур включает в себя верхний конец и нижний конец, причем верхний конец детонационного шнура находится в баллистическом соединении со стреляющей головкой, а нижний конец детонационного шнура находится в баллистическом соединении с перфорирующим устройством.
13. Устройство для подсоединения между приспособлением и насосно-компрессорной трубой, имеющей полое пространство внутри ствола скважины для освобождения приспособления от насосно-компрессорной трубы, причем между внутренним пространством насосно-компрессорной трубы и стволом скважины образуется перепад давления, при этом освобождающее устройство содержит хрупкое устройство с полым внутренним пространством; детонационный шнур, расположенный в полом внутреннем пространстве хрупкого устройства для проведения взрывной волны, причем упомянутая взрывная волна разрушает хрупкое устройство, когда взрывная волна проходит через хрупкое устройство; средство соединения для поддержания соединения между приспособлением и насосно-компрессорной трубой до разрушения хрупкого устройства и разрыва соединения между приспособлением и насосно-компрессорной трубой после разрушения хрупкого устройства; и уравновешивающее средство для устранения перепада давления между насосно-компрессорной трубой и стволом скважины для обеспечения отсоединения приспособления от насосно-компрессорной трубы.
14. Устройство по п.13, в котором уравновешивающее средство содержит уплотнение, образованное между насосно-компрессорной трубой и стволом скважины; и оправку с образованной на ней канавкой, причем оправка может перемещаться между первым положением, в котором сообщение между насосно-компрессорной трубой и стволом скважины прервано уплотнением, и вторым положением, в котором между насосно-компрессорной трубой и стволом скважины установлено сообщение через уплотнение посредством канавки.
15. Устройство по п.7, в котором приспособлением является скважинный перфоратор.
16. Способ автоматического освобождения перфорирующего устройства от насосно-компрессорной трубы для использования в стволе скважины, содержащей скважинные флюиды под давлением в скважине, при котором соединяют перфорирующее устройство с насосно-компрессорной трубой, причем насосно-компрессорная труба содержит флюиды под давлением в насосно-компрессорной трубе; детонируют перфорирующее устройство для отсоединения перфорирующего устройства от насосно-компрессорной трубы; и выравнивают давление в насосно-компрессорной трубе и давление в скважине для удаления перфорирующего устройства из насосно-компрессорной трубы.
17. Способ по п.16, при котором при детонации перфорирующего устройства проводят взрывную волну по детонационному шнуру, причем упомянутый детонационный шнур расположен внутри хрупкого элемента и соединен с перфорирующим устройством; направляют распространение взрывной волны первоначально через внутреннее пространство хрупкого элемента, а затем к перфорирующему устройству; разрушают хрупкий элемент под действием взрывной волны, проходящей через детонационный шнур; и отсоединяют перфорирующее устройство от насосно-компрессорной трубы только после разрушения хрупкого элемента.
18. Способ по п.17, при котором при отсоединении перфорирующего устройства от насосно-компрессорной трубы перемещают освобождающий поршень для сжатия цанги.
19. Способ по п.16, при котором при выравнивании давления в насосно-компрессорной трубе и давления в скважине для удаления перфорирующего устройства из насосно-компрессорной трубы перемещают оправку с осевой канавкой через уплотнение для установления гидравлического сообщения между насосно-компрессорной трубой и стволом скважины посредством канавки.
Приоритет по пунктам:
07.09.2004 по пп.1-19.
