Устройство для приведения пакера в рабочее положение



Устройство для приведения пакера в рабочее положение
Устройство для приведения пакера в рабочее положение

 


Владельцы патента RU 2599397:

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

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для изоляции пластов при креплении скважин. Техническим результатом является повышение надежности пакерования скважины. Устройство включает корпус, выполненный с возможностью соединения с колонной труб скважины и имеющий радиальное отверстие, по меньшей мере одно, перекрытое срезным полым штифтом, и продольные пазы на его наружной поверхности ниже радиального отверстия. Снаружи корпуса помещен составной кожух. Он образует с корпусом кольцевую полость. В кольцевой полости и между торцами составного кожуха помещен распределительный клапан с радиальным отверстием. Этот клапан жестко связан с составным кожухом. Распределительный клапан выполнен в виде гильзы с радиальными отверстиями, внутренней кольцевой проточкой и оппозитно установленных на ее концах перепускных уплотнительных элементов одностороннего действия - верхнего и нижнего. Имеется втулка, помещенная в кольцевой полости против распределительного клапана, жестко связанная с корпусом. На верхнем торце втулки помещена проставочная втулка. С ней жестко связан дифференциальный поршень. Его надпоршневое пространство заполнено маслом и имеет возможность увеличения его объема в процессе работы устройства. Одна часть подпоршневого пространства имеет возможность гидравлической связи с пространством за составным кожухом через радиальные отверстия распределительного клапана и его внутреннюю кольцевую проточку. Другая часть подпоршневого пространства имеет возможность гидравлической связи с полостью пакера. 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для изоляции пластов при креплении скважин.

Известно устройство для приведения пакера в рабочее положение, включающее корпус, патрубок с радиальными каналами и манжетой, образующий с корпусом кольцевую полость, в которой размещены втулки, поршень и гидравлический аккумулятор давления с заполненной воздухом эластичной трубой. В процессе продавки цементного раствора обеспечена гидравлическая связь полости обсадной колонны и рабочей полости пакера (SU 560968, 23.07.1977).

Недостатком известного устройства является его сложность, высокая вероятность отказа его узлов в процессе работы, особенно аккумулятора давления, по причине высокой текучести воздуха и повышенной разгерметизации этого узла. Другим недостатком известного устройства является невозможность корректировки давления пакерования в процессе приведения пакера в рабочее положение в конкретных условиях скважины. В результате выбранное заранее давление пакерования оказывается недостаточным.

Известно устройство для приведения пакера в рабочее положение, включающее корпус, связанный с колонной скважины, переводник, поршень и регулятор направления потока, образующий с поршнем и корпусом кольцевую камеру. Известное устройство имеет более простую конструкцию. В качестве рабочего тела для приведение пакера в рабочее положение предусмотрено использование вязкой и высокой плотности рабочей жидкости, используемой при тампонировании скважины, - тампонажного раствора (RU 2116431, 27.07.1998).

Недостатком известного решения является незначительный объем кольцевой камеры для порции тампонажного раствора, поступающего из заколонного пространства, после снятия избыточного давления в колонне. Малый объем кольцевой камеры обусловлен необходимостью обеспечения жесткой связи подвижного внутреннего корпуса и поршня при сохранении максимально допустимого проходного канала устройства для проведения дальнейших работ в скважине. В результате известное устройство не обеспечивает необходимой надежности пакерования с необходимым давлением пакерования.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности пакерования за счет возможности многократной порционной подачи рабочего тела в полость пакера с достижением давления до необходимой величины путем постепенной доводки, а также возможности самонастраивания устройства на реальные условия в скважине.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для приведения пакера в рабочее положение включает корпус, выполненный с возможностью соединения с колонной труб скважины и имеющий радиальное отверстие, по меньшей мере одно, перекрытое срезным полым штифтом, и продольные пазы на его наружной поверхности ниже радиального отверстия, составной кожух, помещенный снаружи корпуса и образующий с последним кольцевую полость, распределительный клапан, помещенный в кольцевой полости и между торцами составного кожуха, жестко связанный с ним и выполненный в виде гильзы с радиальными отверстиями, внутренней кольцевой проточкой и оппозитно установленных на ее концах перепускных уплотнительных элементов одностороннего действия - верхнего и нижнего, втулку, помещенную в кольцевой полости против распределительного клапана, жестко связанную с корпусом, проставочную втулку, помещенную на верхнем торце втулки, и дифференциальный поршень, связанный с проставочной втулкой срезным штифтом и образующий с корпусом и составным кожухом надпоршневое пространство с возможностью увеличения его объема в процессе работы устройства, гидравлически связанное с полостью срезного штифта и заполненное маслом, и подпоршневое пространство, одна часть которого имеет возможность гидравлической связи с пространством за составным кожухом, а другая часть имеет возможность гидравлической связи с полостью уплотнительного элемента пакера.

Общий вид устройства показан на фиг. 1.

Устройство включает корпус 1 с радиальным отверстием 2, по меньшей мере одним. Корпус 1 выполнен с возможностью соединения с колонной труб скважины. Эта колонна на фиг. 1 условно не показана. В радиальном отверстии 2 установлен срезной полый штифт 3. Ниже радиального отверстия 2 корпус 1 на его наружной поверхности выполнен с продольными пазами 4. Снаружи корпуса 1 помещен составной кожух в виде верхней его части 5 и нижней его части 6 (функцию нижней части кожуха выполняет наружный элемент ствола пакера). Кожух 5-6 образует с корпусом 1 кольцевую полость 7. В этой полости и между торцами составного кожуха 5-6 помещен распределительный клапан, выполненный в виде гильзы 8 с радиальными отверстиями 9, внутренней кольцевой проточкой 10 и оппозитно установленных на ее концах перепускных уплотнительных элементов одностороннего действия - верхнего 11 и нижнего 12. Распределительный клапан - его гильза 8 жестко связана с кожухом 5-6. Против распределительного клапана - его гильзы 8 в кольцевой полости 7 помещена втулка 13. Эта втулка частично перекрывает продольные пазы 4 корпуса 1 и жестко связана с этим корпусом (условно не показано). На верхнем торце втулки помещена проставочная втулка 14. С проставочной втулкой 14 связан дифференциальный поршень 15 срезным штифтом 16. Дифференциальный поршень 15 образует надпоршневое пространство (на фиг. 1 оно совпадает с поз. 7, обозначающей кольцевую полость). Надпоршневое пространство дифференциального поршня 15 гидравлически связано с полостью срезного штифта 3 и заполнено маслом. Дифференциальный поршень 15 образует и подпоршневое пространство. Одна часть его 17 имеет возможность гидравлической связи с пространством за составным кожухом (заколонным пространством) через радиальные отверстия 9 гильзы 8 и внутреннюю кольцевую проточку 10. Другая часть подпоршневого пространства 18 имеет возможность гидравлической связи с полостью пакера через канал 19.

Кроме того, на фиг. 1 показаны наружная кольцевая проточка 20 в зоне радиального отверстия 2 корпуса 1, упорная втулка 21, ствол пакера 22 (включает наружный элемент, выполняющий функцию кожуха 6) и уплотнительные элементы 23.

Устройство работает следующим образом.

Осуществляют гидравлические операции в скважине, в частности тампонирования колонны, например, обсадной с применением цементировочной пробки. При прохождении через устройство цементировочная пробка (на фиг. 1 условно не показана) срезает полый штифт 3. И внутренняя полость устройства, а следовательно, и колонны скважины, с которой связано устройство, сообщается с кольцевой полостью 7. После окончания цементирования и снятия давления в цементировочной головке дифференциальный поршень 15 под действием заколонного давления, передаваемого через радиальные отверстия 9 гильзы 8 распределительного клапана и кольцевую проточку 10, перемещается вверх, вытесняя масло из надпоршневой полости дифференциального поршня 15 внутрь устройства. Тампонажный раствор из заколонного пространства, отгибая оторочку верхнего перепускного уплотнительного элемента одностороннего действия 11, поступает в подпоршневое пространство 17. При повышении давления в обсадной колонне с помощью продавочной жидкости дифференциальный поршень перемещается вниз и тампонажный раствор через продольные пазы 4, отгибая оторочку нижнего перепускного уплотнительного элемента одностороннего действия 12, по каналу 19 поступает в уплотнительный элемент пакера, расширяя его. При снижении давления в цементировочной головке перепускной уплотнительный элемент одностороннего действия 12, воспринимая избыточное давление со стороны уплотнительного элемента пакера, запирается и не дает возможности тампонажному раствору выйти из уплотнительного элемента пакера. Необходимое расширение уплотнительного элемента пакера обеспечено возможностью закачки в него нескольких порций тампонажного раствора из заколонного пространства.

В условиях высоких температур расширяющийся объем масла в надпоршневом пространстве дифференциального поршня 15 и возрастающее в результате этого давление в нем действует на дифференциальный поршень 15. В результате разрушается штифт 16 и дифференциальный поршень 15 перемещается вниз, увеличивая объем надпоршневого пространства с маслом и обеспечивая тем самым возможность самонастраивания устройства на реальные условия в скважине без разрушения устройства.

Устройство для приведения пакера в рабочее положение, включающее корпус, выполненный с возможностью соединения с колонной труб скважины и имеющий радиальное отверстие, по меньшей мере одно, перекрытое срезным полым штифтом, и продольные пазы на его наружной поверхности ниже радиального отверстия, составной кожух, помещенный снаружи корпуса и образующий с последним кольцевую полость, распределительный клапан, помещенный в кольцевой полости и между торцами составного кожуха, жестко связанный с ним и выполненный в виде гильзы с радиальными отверстиями, внутренней кольцевой проточкой и оппозитно установленных на ее концах перепускных уплотнительных элементов одностороннего действия - верхнего и нижнего, втулку, помещенную в кольцевой полости против распределительного клапана, жестко связанную с корпусом, проставочную втулку, помещенную на верхнем торце втулки, и дифференциальный поршень, связанный с проставочной втулкой срезным штифтом и образующий с корпусом и составным кожухом надпорпшевое пространство с возможностью увеличения его объема в процессе работы устройства, гидравлически связанное с полостью срезного штифта и заполненное маслом, и подпоршневое пространство, одна часть которого имеет возможность гидравлической связи с пространством за составным кожухом, а другая часть имеет возможность гидравлической связи с полостью уплотнительного элемента пакера.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к системам герметизирующего элемента для скважинного инструмента и способу уплотнения ствола скважины. Техническим результатом является улучшение поддержки уплотнительного элемента.

Группа изобретений относится к затрубным барьерам, предназначенным для обеспечения изоляции, скважинным системам и способам разжимания затрубных барьеров. Техническим результатом является исключение вероятности нежелательного утончения разжимной муфты.

Группа изобретений относится к кольцевым перегородкам, системам с использованием кольцевых перегородок, способам размещения и использования кольцевых перегородок.

Изобретение относится к разобщениию отдельных участков ствола скважины. Техническим результатом является обеспечение возможности эффективной работы устройства при высоких рабочих давлении и температуре.

Группа изобретений относится к скважинным закачивающим инструментам, скважинным системам с указанным инструментом и к способам для формования в скважине цементной пробки.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к разработке и эксплуатации нефтяных пластов с зонами различной проницаемости в горизонтальных скважинах.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к разработке пластовых залежей нефти, осложненных вертикальными разломами, вытеснением рабочим агентом.

Изобретение относится к области добычи нефти и газа. Техническим результатом является повышение рабочих давления и температуры.

Группа изобретений относится к уплотнительным устройствам и способам для герметизации зоны нарушения в стволе скважины. Техническим результатом является изоляция участков ствола скважины.

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.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при доразработке нефтяной залежи преимущественно с повышенной и высокой вязкостью нефти. Технический результат - повышение нефтеотдачи залежи. По способу осуществляют бурение проектного числа нагнетательных и добывающих скважин. Обеспечивают заводнение залежи и извлечение нефти на поверхность с последующим бурением дополнительных добывающих горизонтальных скважин или горизонтальных стволов со старых скважин в область застойных зон нефти. При этом бурение горизонтальных скважин производят в зоны остаточных запасов нефти, которые определяют по данным исследований, после обводнения добываемой продукции ниже предела рентабельной эксплуатации и определения соответствующих нагнетательных скважин - источников обводнения. Бурение дополнительных скважин или стволов производят в направлении ближайших добывающих скважин так, чтобы источник обводнения оставался между дополнительными скважинами или стволами. При этом продуктивная часть дополнительной скважины или ствола должна быть расположена на примерно равном расстоянии от добывающих скважин и занимать 30-70% от этого расстояния. Отбор нефти из дополнительных горизонтальных скважин осуществляют при небольшой депрессии. При обводнении дополнительных горизонтальных скважин длину их продуктивной части изменяют в ходе эксплуатации, изолируя интервалы поступления воды. 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 2 ил.
Наверх