Устройство для изоляции пласта в скважине



Устройство для изоляции пласта в скважине
Устройство для изоляции пласта в скважине

 


Владельцы патента RU 2592592:

Егоров Алексей Иванович (RU)
Носов Александр Николаевич (RU)
Мирошкин Михаил Алексеевич (RU)
Ванифатьев Владимир Иванович (RU)

Изобретение относится к устройствам для изоляции пласта в скважине. Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства, улучшении эксплуатационных характеристик. Устройство для изоляции пласта в скважине включает корпус с верхним радиальным отверстием, по меньшей мере одним, перекрытым полым срезным штифтом, нижним радиальным отверстием, по меньшей мере одним, перекрытым обратным клапаном, кожух с радиальным отверстием, по меньшей мере одним, помещенный снаружи корпуса и образующий с последним кольцевую камеру, в верхней части которой против радиального отверстия кожуха помещена подпружиненная ступенчатая втулка, в нижней части упомянутой камеры против нижнего радиального отверстия корпуса помещена дифференциальная втулка, на верхнем торце которой свободно помещен кольцевой толкатель, пакер с уплотнительным элементом, помещенный в нижней части корпуса. Наружная поверхность корпуса образует с внутренними поверхностями ступенчатой втулки и дифференциальной втулки по два кольцевых кармана - верхних и нижних, в первых из которых помещены фиксаторы с упорными фиксирующими лепестками, каждый из которых имеет возможность перезарядки - перемещения в нижний кольцевой карман при работе устройства. Фиксатор для ступенчатой втулки выполнен с возможностью взаимодействия его нижнего торца с верхним торцом кольцевого толкателя для обеспечения осевого механического перемещения дифференциальной втулки, открытия последней нижнего радиального отверстия корпуса и сообщения внутренней полости корпуса с полостью пакера. 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для изоляции пласта, по меньшей мере одного, в скважине как при ее креплении с применением операции цементирования обсадной колонны так и в виде отдельной независимой изоляционной операции, необходимой при реализации множества операций в скважине, когда необходимо, например, изолировать проявляющий или поглощающий пласт, которые могут привести к осложнениям в скважине.

Известно устройство для изоляции пласта в скважине, включающее полый корпус с радиальным отверстием, перекрытым полым срезным штифтом, пакер гидравлического действия с уплотнительным элементом, связанный с корпусом, втулку, установленную на корпусе и образующую с ним кольцевую полость, в которой помещена подпружиненная рабочая втулка, переключатель положения устройства с фигурным пазом и пальцем, жестко связанным одним концом с корпусом и размещенным другим концом в фигурном пазе (RU 2182957, 04.10.2001).

Недостатком известного устройства является сложность его изготовления, а также малая пропускная способность, обусловленная необходимостью заполнения полости уплотнительного элемента через отверстие узла полого разрушаемого штифта ограниченного сечения, что ведет к созданию больших гидравлических сопротивлений и ограничивает возможности надежного пакерования. Кроме того, возможность непроизвольного - случайного нарушения герметичности этого узла в процессе операций в скважине, в том числе цементирования, может привести к преждевременному срабатыванию пакера - по существу к аварийной ситуации.

Техническим результатом изобретения является упрощение устройства, повышение надежности его работы и улучшение эксплуатационных характеристик.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для изоляции пласта в скважине включает корпус с верхним радиальным отверстием, по меньшей мере одним, перекрытым полым срезным штифтом, нижним радиальным отверстием, по меньшей мере одним, перекрытым обратным клапаном, кожух с радиальным отверстием, по меньшей мере одним, помещенный снаружи корпуса и образующий с последним кольцевую камеру, в верхней части которой против радиального отверстия кожуха помещена подпружиненная ступенчатая втулка, в нижней части упомянутой камеры против нижнего радиального отверстия корпуса помещена дифференциальная втулка, на верхнем торце которой свободно помещен кольцевой толкатель, пакер с уплотнительным элементом, помещенный в нижней части корпуса, при этом наружная поверхность корпуса образует с внутренними поверхностями ступенчатой втулки и дифференциальной втулки по два кольцевых кармана - верхних и нижних, в первых из которых помещены фиксаторы с упорными фиксирующие лепестками, каждый из которых имеет возможность перезарядки - перемещения в нижний кольцевой карман при работе устройства, причем фиксатор для ступенчатой втулки выполнен с возможностью взаимодействия его нижнего торца с верхним торцом кольцевого толкателя для обеспечения осевого механического перемещения дифференциальной втулки, открытия последней нижнего радиального отверстия корпуса и сообщения внутренней полости корпуса с полостью пакера.

Сущность изобретения.

Устройство по изобретению предусматривает возможность эффективной и безопасной работы за счет использования двух систем радиальных отверстий. Через верхнее радиальное отверстие, по меньшей мере одно, перекрытое полым срезным штифтом, предусмотрено приведение устройства в готовность к работе его узлов. Через нижнее радиальное отверстие, по меньшей мере одно, перекрытое обратным клапаном, предусмотрено приведение пакера в его рабочее положение. При этом двойная система защиты в виде жесткой и надежной фиксации ступенчатой и дифференциальной втулок исключает возможность преждевременного срабатывания пакера при случайном разрушении полого срезного штифта. Более того, отверстие полого срезного штифта имеет ограниченные гидравлические пропускные возможности по причине неизбежного нахождения в нем остатков фрагментов разрушения. Пропустить через это отверстие необходимый объем жидкости в заданное время для обеспечения надежного пакерования не всегда представляется возможным. С использованием же для этого свободного нижнего радиального отверстия для прямого гидравлического сообщения полости корпуса с полостью уплотнительного элемента пакера обеспечена возможность создания в ней безынерционного регламентированного давления пакерования. При этом предусмотрена надежная система работы ступенчатой втулки за счет использования не только пружины, но и гидростатического давления в скважине. Предусмотрена также оригинальная система механического осевого перемещения дифференциальной втулки с помощью вышерасположенного фиксатора ступенчатой втулки, выполненного с упорными фиксирующих лепестками в верхней части и хвостовиком в нижней части. Устройство в целом выполнено с повышенной надежностью его работы при своевременном срабатывании пакера.

На чертеже изображено устройство в доходном транспортном положении.

Устройство для изоляции пласта в скважине включает корпус 1 с верхним радиальным отверстием 2, по меньшей мере одним. Верхнее радиальное отверстие 1 перекрыто полым срезным штифтом 3 (далее полый штифт 3). Корпус 1 имеет также нижнее радиальное отверстие 4, по меньшей мере одно. Нижнее радиальное отверстие 4 перекрыто обратным клапаном 5. Этот обратный клапан может быть выполнен шаровым или, например, как показано на фиг. 1 - в виде манжеты. Снаружи корпуса 1 помещен кожух 6, который выполнен с радиальным отверстием 7, по меньшей мере одним. Кожух 6 образует с корпусом 1 кольцевую камеру 8. В верхней части кольцевой камеры 8 против радиального отверстия 7 кожуха 6 помещена подпружиненная ступенчатая втулка 9 (далее ступенчатая втулка 9). В нижней части кольцевой камеры 8 против нижнего радиального отверстия 4 корпуса 1 помещена дифференциальная втулка 10. На верхнем торце дифференциальнй втулки 9 свободно помещен кольцевой толкатель 11. В нижней части корпуса 1 помещен пакер с уплотнительным элементом (на фиг. 1 условно не показаны). Наружная поверхность корпуса 1 образует с внутренней поверхностью ступенчатой втулки 9 верхний кольцевой карман. Этот карман образован наружной кольцевой канавкой 12 корпуса 1 и совмещенной с ней внутренней кольцевой канавкой 13 ступенчатой втулки 9. В упомянутый верхний кольцевой карман помещен фиксатор 14 ступенчатой втулки 9, по меньшей мере один, его верхней частью с упорными лепестками (нижняя часть этого фиксатора выполнена с упорным хвостовиком необходимой длины и прочности). Кроме того, наружная поверхность корпуса 1 образует с внутренней поверхностью ступенчатой втулки 9 нижний кольцевой карман. Нижний кольцевой карман образован наружной кольцевой канавкой 15 корпуса 1 и совмещенной с ней внутренней кольцевой канавкой 16 (на фиг. 1 показана условно) ступенчатой втулки 9. Аналогичным образом наружная поверхность корпуса 1 образует с внутренней поверхностью дифференциальной втулки 10 верхний кольцевой карман, образованный наружной кольцевой канавкой 17 корпуса 1 и совмещенной с ней внутренней кольцевой канавкой 18 дифференциальной втулки 10. В упомянутый верхний кольцевой карман против дифференциальной втулки 10 помещен фиксатор 19 дифференциальной втулки, по меньшей мере один, его частью в виде упорных лепестков. Нижняя часть этого фиксатора тоже может иметь хвостовик, но его характеристики могут быть обусловлены только собственной функцией этого фиксатора. Кроме того, наружная поверхность корпуса 1 образует с внутренней поверхностью дифференциальной втулки 10 нижний кольцевой карман, образованный наружной кольцевой канавкой 20 корпуса 1 и совмещенной с ней внутренней кольцевой канавкой 21 дифференциальной втулки 10. Каждый из упомянутых фиксаторов 14, 19 имеет возможность перезарядки - перемещения из соответствующего верхнего кольцевого кармана в соответствующий нижний кольцевой карман в процессе работы устройства. Фиксатор 14 ступенчатой втулки 9 выполнен с возможностью взаимодействия его нижнего торца - его хвостовой части (хвостовика) с верхним торцом кольцевого толкателя 11 для обеспечения осевого механического перемещения дифференциальной втулки 10, открытия последней нижнего радиального отверстия 4 корпуса 1 и сообщения внутренней полости корпуса с полостью пакера. Кроме того, корпус 1 выполнен с упором 22 для посадки ступенчатой втулки 9 при работе устройства. Ступенчатая втулка 9 подпружинена с помощью пружины 23, помещенной нижней частью в проставочной втулке 24. Кожух 6 против верхней части дифференциальной втулки 10 выполнен с технологическим отверстием 25. Сама дифференциальная втулка 10 зафиксирована на кожухе 6 с помощью срезного штифта 26, по меньшей мере одного, и выполнена по ее внутренней поверхности против нижнего радиального отверстия 4 с кольцевой проточкой 27. Корпус 1 в зоне его нижнего радиального отверстия 4 выполнен с кольцевой проточкой 28, а под его нижним радиальным отверстием 4 - с продольными пазами 29, против которых в кольцевой камере 8 помещена перепускная втулка 30, ниже которой на фиг. 1 показан фрагмент пакера 31. Необходимая герметичность устройства обеспечена уплотнительными кольцами 32. Для подсоединения устройства к обсадной колонне предназначен переводник 33.

Устройство работает следующим образом.

После спуска обсадной колонны с устройством в скважину и закачки в нее расчетного объема тампонажного раствора в колонну пускают разделительную пробку (на фиг. не показана), которая, срезая полый штифт 3, перемещается вниз по обсадной колонне до посадки на "стоп"-кольцо (не показано). Через разрушенный полый штифт 3 жидкость из полости обсадной колонны под действием избыточного давления поступает в кольцевую камеру 8, перемещая при этом ступенчатую втулку 9 с ее фиксатором 14, оснащенным упорными лепестками, до упора 22 корпуса 1. При этом происходит сжатие пружины 23 и перемещение упорных лепестков фиксатора 14 из верхнего кармана, образованного кольцевыми канавками 12, 13, в нижний карман, образованный кольцевыми канавками 15, 16. После окончания процесса цементирования и сброса давления в обсадной колонне - полости корпуса 1, ступенчатая втулка 9, под действием пружины 23 и давления столба тампонажного раствора в затрубном пространстве обсадной колонны, передаваемого через радиальное отверстие 7 кожуха 6, возвращается в исходное положение, а упорные лепестки фиксатора 14 перемещаются в нижний кольцевой карман ступенчатой втулки 9. При повторном повышении давления в обсадной колонне ступенчатая втулка 9 с фиксатором 14, сжимая пружину 23, перемещается вниз, при этом нижняя торцевая поверхность фиксатора 14 (его хвостовик) взаимодействует с верхним торцом кольцевого толкателя 11, срезая штифт 26, перемещает дифференциальную втулку 10 до упора в перепускную втулку 30. После перемещения вниз дифференциальной втулки 10 упорные лепестки фиксатора 19 из верхнего кармана кольцевых канавок 17, 18 перемещаются в нижний карман кольцевых канавок 20, 21, а жидкость из обсадной колонны через радиальные отверстия 4 корпуса 1, эластичную манжету 11, кольцевую проточку 27 и сообщенные с ней продольные пазы 29 поступает в уплотнительный элемент пакера 31, приводя его в рабочее положение. После сброса давления в обсадной колонне - корпусе 1 дифференциальная втулка 10 под действием избыточного давления в уплотнительном элементе пакера возвращается в исходное положение, а упорные лепестки фиксатора 19 из верхнего кольцевого кармана дифференциальной втулки 10, который образован наружной кольцевой канавкой 17 корпуса 1 и совмещенной с ней внутренней кольцевой канавкой 18 дифференциальной втулки 10, перемещаются в нижний кольцевой карман дифференциальной втулки 10, который образован наружной кольцевой канавкой 20 корпуса 1 и совмещенной с ней внутренней кольцевой канавкой 21 дифференциальной втулки 10. При таком положении фиксатора 19 исключается повторное перемещение дифференциальной втулки 10.

Устройство для изоляции пласта в скважине, включающее корпус с верхним радиальным отверстием, по меньшей мере одним, перекрытым полым срезным штифтом, нижним радиальным отверстием, по меньшей мере одним, перекрытым обратным клапаном, кожух с радиальным отверстием, по меньшей мере одним, помещенный снаружи корпуса и образующий с последним кольцевую камеру, в верхней части которой против радиального отверстия кожуха помещена подпружиненная ступенчатая втулка, в нижней части упомянутой камеры против нижнего радиального отверстия корпуса помещена дифференциальная втулка, на верхнем торце которой свободно помещен кольцевой толкатель, пакер с уплотнительным элементом, помещенный в нижней части корпуса, при этом наружная поверхность корпуса образует с внутренними поверхностями ступенчатой втулки и дифференциальной втулки по два кольцевых кармана - верхних и нижних, в первых из которых помещены фиксаторы с упорными фиксирующими лепестками, каждый из которых имеет возможность перезарядки - перемещения в нижний кольцевой карман при работе устройства, причем фиксатор для ступенчатой втулки выполнен с возможностью взаимодействия его нижнего торца с верхним торцом кольцевого толкателя для обеспечения осевого механического перемещения дифференциальной втулки, открытия последней нижнего радиального отверстия корпуса и сообщения внутренней полости корпуса с полостью пакера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин и, в частности, к устройствам для разобщения пластов с применением пакеров. Технический результат - повышение надежности работы устройства.

Группа изобретений относится к трубным исполнительным системам и способам приведения в действие множества трубных исполнительных механизмов. Техническим результатом является уменьшение негативного воздействия на поток в стволе скважины.

Группа изобретений относится к затрубным барьерам, скважинным системам и способам сохранения уплотнения. Технический результат заключается в увеличении уплотнительной способности затрубного барьера.

Группа изобретений относится к кольцевым барьерам, расширяемым в кольцевом пространстве между трубчатой конструкцией скважины и внутренней стенкой ствола скважины, а также к кольцевым барьерным системам и системам ствола скважины, содержащим указанный кольцевой барьер.

Пакер // 2590171
Изобретение относится к пакерам. Техническим результатом является обеспечение возможности эффективной работы заявленного устройства при высоких рабочих давлении и температуре.

Изобретение относится к механическим пакерам. Техническим результатом является повышение надежности герметизации трубного и затрубного пространств за счет достижения и проверки полной герметизации в месте кабельного ввода, обеспечение защиты кабеля от повреждения, регулирование усилия срабатывания пакера при его посадке, ориентирование и предотвращение от свободного вращения на внешнем стволе пакера заякоривающего узла.

Изобретение относится к устройствам для разобщения отдельных участков ствола скважины. Техническим результатом является обеспечение возможности работы при высоких давлении и температуре.

Изобретение относится к пакерам. Техническим результатом является обеспечение возможности работы устройства при высоких давлении и температуре.

Изобретение относится к заглушкам для буровой скважины. Техническим результатом является изоляция буровой скважины.

Пакер // 2584712
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для разобщения пластов в процессе строительства скважин. Технический результат заключается в повышении надежности разобщения пластов в процессе строительства скважин.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для изоляции пласта, по меньшей мере одного, в скважине как при ее креплении с применением операции цементирования обсадной колонны, так и в виде отдельной независимой изоляционной операции. Технический результат - упрощение устройства, повышение его надежности и улучшение эксплуатационных характеристик. Устройство включает корпус с верхним радиальным отверстием, по меньшей мере одним, перекрытым полым срезным штифтом. Корпус имеет также нижнее радиальное отверстие, по меньшей мере одно, перекрытое обратным клапаном. Между упомянутыми радиальными отверстиями корпус выполнен с верхними и нижними продольными пазами. Снаружи корпуса помещен кожух, образующий с корпусом кольцевую камеру. В верхней части кольцевой камеры помещена верхняя подпружиненная дифференциальная втулка, жестко связанная с корпусом срезным штифтом, по меньшей мере одним. В нижней части кольцевой камеры помещена нижняя дифференциальная втулка, жестко связанная с корпусом срезным элементом, по меньшей мере одним, и перекрывающая нижнее радиальное отверстие корпуса. В нижней части корпуса помещен пакер с уплотнительным элементом. При этом устройство выполнено таким образом, что предусмотрена возможность после разрушения полого срезного штифта расфиксации верхней дифференциальной втулки, передача давления через верхние продольные пазы на нижнюю дифференциальную втулку, расфиксация последней и обеспечение гидравлической связи полости корпуса с полостью уплотнительного элемента пакера через нижнее радиальное отверстие корпуса и его нижние продольные пазы. После приведения пакера в его рабочее положение предусмотрена возможность перекрытия нижнего радиального отверстия корпуса нижней дифференциальной втулкой с использованием давления в полости уплотнительного элемента пакера. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию для проведения работ по изоляции межтрубного пространства скважины. Техническим результатом является повышение надежности установки пакера за счет исключения воздействия на него колонны НКТ. Двуствольный пакер с проходом кабеля содержит силовой кабель, внешний и внутренний стволы, вставленные один в другой и скрепленные между собой с образованием внутреннего кольцевого пространства, шарнирно-разъемный узел герметизации, включающий уплотнительные элементы с каналами для силового кабеля и трубки для закачки химреагентов, гидравлический привод, состоящий из поршня и цилиндра, толкатель, пакерный и якорный узлы. Поршень гидравлического привода установлен с возможностью осевого перемещения и снабжен наружной упорной резьбой. На внутренней поверхности нижней части цилиндра, установленного неподвижно, выполнен паз, в котором размещена разрезная гайка с ответной упорной резьбой, взаимодействующей с поршнем. Гидравлический привод расположен между узлом герметизации и толкателем, опирающимся сверху на пакерный узел. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к уплотнительным устройствам и способам для герметизации зоны нарушения в стволе скважины. Техническим результатом является изоляция участков ствола скважины. Уплотнительные устройства содержат трубный элемент, расширяющийся элемент и деформирующийся уплотнительный элемент, при этом посредством давления текучей среды происходит расширение или надувание расширяющегося элемента, который переводит деформирующийся уплотнительный элемент из его формы спуска в скважину в форму затвердевания. Управляющее воздействие, например изменение температуры, действует на деформирующийся уплотнительный элемент, обеспечивая изменение формы уплотнительного элемента, а при удалении управляющего воздействия обеспечивается оставление формы затвердевшего уплотнительного элемента, причем после этого трубный элемент и расширяющийся элемент можно убрать, оставив только деформированный затвердевший уплотнительный элемент в стволе скважины для герметизации зоны нарушения. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области добычи нефти и газа. Техническим результатом является повышение рабочих давления и температуры. Устройство для разобщения отдельных участков ствола скважины содержит опорный элемент, уплотнительный элемент, установленный концентрично НКТ между нею и обсадной трубой, подвижный элемент сжатия уплотнительного элемента, установленный концентрично НКТ под элементом сжатия. Устройство содержит два отрезка НКТ, выполненных из титана по обе стороны от опорного элемента, опорную сопло-муфту в нижней части НКТ, а уплотнительный элемент выполнен из базальтового волокна, имеющего диаметр от 0,5 до 3,5 мкм, при этом базальтовое волокно насыщено частицами металла. 10 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к разработке пластовых залежей нефти, осложненных вертикальными разломами, вытеснением рабочим агентом. Технический результат - повышение эффективности разработки за счет экономии рабочего агента и энергии для его закачки в нефтеносный участок пласта от использования жидкости и энергии близлежащих участков. По способу определяют гипсометрические отметки пласта. Размещают вертикальные и горизонтальные добывающие, нагнетательные скважины за исключением зон максимального падения гипсометрических отметок пласта в непосредственной близости от разломов. Вдоль них размещают вертикальные добывающие скважины. Осуществляют закачку вытесняющего агента в нагнетательные скважины и отбор продукции из добывающих скважин. Переводят вертикальные добывающие скважины в нагнетательные при снижении в них дебита ниже уровня рентабельности. Осуществляют бурение дополнительных горизонтальных стволов, направленных в сторону линии разлома. При этом определяют непроницаемые границы разломов в залежи, разбивающие пласт на участки с различным пластовым давлением. Перед переводом обводнившихся добывающих скважин под нагнетание рабочего агента для поддержания пластового давления дополнительные горизонтальные стволы бурят со вскрытием непроницаемой границы разломов из обводнившегося участка пласта с более высоким пластовым давлением в нефтеносный участок пласта выше уровня водонефтяного контакта. Осуществляют переток жидкости из одного участка пласта в другой участок с пониженным пластовым давлением по дополнительным горизонтальным стволам. Объем закачиваемого с поверхности вытесняющего агента через нагнетательные скважины в участок с пониженным давлением снижают. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр., 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к разработке и эксплуатации нефтяных пластов с зонами различной проницаемости в горизонтальных скважинах. Техническим результатом является исключение аварийности при установке устройства в горизонтальной скважине и разобщении открытого ствола горизонтальной скважины на отдельные участки. Устройство для разобщения открытого ствола горизонтальной скважины на отдельные участки включает соединенные продольно-гофрированные трубы с замкнутыми по периметру герметизирующими элементами, верхний и нижний цилиндрические участки, верхний из которых снабжен уплотненным поршнем с фиксатором, а нижний - снизу нерасширяемой втулкой, во внутреннюю полость которой герметично вставлен с возможностью перемещения ниппель, снабженный клапаном и соединенный сверху полой тягой с поршнем. Между верхними и нижними продольно-гофрированными трубами, расширяемыми до рабочего размера внутренним давлением, герметично размещена втулка с внутренним продольным отверстием, состоящим из большего верхнего и нижнего цилиндрических участков. При этом верхний поршень установлен в верхний цилиндрический участок с упором в сужение верхней продольно-гофрированной трубы с возможностью перемещения вниз с тягой после расширения этой трубы до рабочего диаметра. Нижняя втулка ниже ниппеля оснащена боковыми отверстиями и нижним полым упором, выполненным с возможностью взаимодействия с ниппелем при перемещении его вниз вместе с тягой и поршнем и открытием боковых отверстий. Тяга снабжена плунжером, установленным в больший цилиндрический участок отверстия втулки и выполненным с возможностью герметичного входа в меньший цилиндрический участок отверстия втулки при перемещении вниз вместе с тягой и поршнем. В тяге между плунжером и ниппелем выполнены боковые каналы. 3 ил.
Наверх