Устройство для перекрытия ствола скважин

 

О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Рес ублии " 717289 (61) Дополнительйое» к а вт. сеид-ву (22) Заявлено 12.12.77 (21) 2554440/22-03

В (51)М. Кл.

Е 21 В 43/00 с присоединением заявки М

Ввудврствевныв квинтет

CCCP вв делаи взебретаник и етврытвв (23) Приоритет

Опубликовано25.02,80. Бюллетень М 7 (53) УДК 622.276..53 (088.8) Дата опубликования описания 28.02.80

И. Г. Хангильдин, В. В. Нужных и C. С. Бадретдинов (72) Авторы изобретения

»

Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ СТВОЛА СКВАЖИН

Г -: »» --".-!

-I

Изобретение относится к области неф» тяного машиностроения, в частности к клапанным устройствам для перекрытия ствола фонтанирующих скважин при ремон те их без глушения, и может быть использовано как в нефтедобывающей, так и дру» гих отраслях народного хозяйства, osssiia ных с подьемом жидкости из фонтанирующих скважин механизированными спосИЭО

Известно устройство для перекрытия ствола скважины, содержащее корпус, в котором концентрично размещен патрубок " с каналом над его., заглушейным днищем, а в кольцевом пространстве между патруб1$, ком и корпусом установлен подпружиненный верхний поршень, в нижней части кор пуса расположен упорный диск, сквозь ко торый пропущен шток с вилкой нижнегО подпружиненною поршня (1).

Недостатком указанного устройства является низкая надежность работы из-за" большого количества взаимодействующйх деталей.

Наиболее близким решением as известных является устройство для перекрытия ствола скважины, содержащее пакер, раз-. мещенный внутри корпуса с фильтром эапорный элемент, выполненный в виде затвора с седлом $2).

Недостатками известного отсекателя являются довольно большие габариты, сложность койст»рук»йи и ненадежность взаимодействия ее элементов между собой при работе, невозможность проведения исследований и обработок забоя скважины..

При прекращении отбора жидкости тарельч4тый клапан с грузом садится в седло и дифференциальный плунжер при недостаточном весе не опускается в исходное положение по следующим причинам: из-эа лишнего обьема жидкости под ним, обус- ловленного наличием штока; накопления механических примесей под плунжером; наличия сил механического и статического трения в плунжерной паре и штока с уплотнением, обычно резиновым. Таким образом, роль дифференциального плунжера

3 7172 кек раэобщителя теряется и основным запорным элементом остается терельчетый клепан. с подвешенным грузом. Недостатком такого запорного элемента является то, что требуется большой вес груза для компенсации давления фонтенирования при заданном проходном сечении седла клепана, обеспечивающим минимальные гидравлические потери.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства путем обеспечения воэможности проведения исследований и обработки скважины.

Указанная цель достигается тем, что 15 устройство снабжено дополнительным сед лом, а запорный элемент снабжен допол. нительным затвором, выполненным в виде усеченного конуса, и выполнен с осевым и радиальными каналами, причем дополни- 2О тельное седло установлено в корпусе с возможностью осевого перемещении и перекрытия радиальных каналов запорного элемента. На внутренней поверхности кор-: пуса и наружной поверхности дополнитель- > ного седла выполнены бурты.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства при неработающей скважине; на фиг. 2 - общая схема компоновки устройства при работающей скважине, Зй

Устройство для перекрыл ия ствола скважины, установленное в эксплуатационной колонне, состоит из корпуса 1, соеди- ненного верхней частью с пакером 2.

Внутри корпуса размещен эапорный эле- . N мейт 3. В верхней части корпуса имеется ограничитель хода 4 клапанного узла, а в нижней части - неподвижное седло 5 и фильтр 6 с упором 7. Устройство снабжено свободно перемещающимся по вертикали дополнительным седлом 8, внутри которого расположен эапорный элемент 3, который снабжен дополнительным затвором

9, выполненным в виде усеченного конуса, и выполнен с осевым 10 и радиальными 11 каналами. На наружной поверхности запорного элемента 3 выполнены кольцевые проточки, в которых установлены уплотнительные кольна 12. Нижняя часть запорного элемента 3 выполнена в . виде диска 13 для,посадки на неподвижное седло 5 диаметром, ревнйм внутрен нему диаметру корпуса 1. В дополнительном седле 8 имеется отверстие 14 диаметром 3-5 мм, сообщающее внутреннюю полость седла с полостью корйуса. На вйешней поверхности дополнительного сед ле 8 и на внутренней поверхности корпу89 4 се 1 выполнены буртики 15, которые из меняют проходное сечение в полости у корпуса, обеспечивая тем самым плавучесть дополнительного седла 8.

Устройство работает следующим образом.

Пакер с устройством на насосных тру бах спускают до верхних дыр перфорации в обсадной колонне и оставляют. Затем глубинный насос подвешивают на заданной глубине. Устройство для перекрытия ствола скважины при этом находится в свободном положении, кек показано на фиг. 1, дополнительный зетвор 9 размещен внутри дополнительного седла 8, а нижняя

I часть. запорного элемента 3 — на упоре 7 фильтра 6.

После пуска глубинного насоса в работу давление в надпакерной зоне будет уменьшаться из-за понижения уровня жидкости в скважине. В результате снижения противодавления эксплуатируемый пласт скважины начнет работать, т.е. подавать жидкость через отверстие фильтра 6, полость корпуса 1 в надпакерную зону. Сни- ° жение уровня приведет к еще большему ,расходу и посадке диска 13 нижней части, запорного элемента 3 на неподвижное сед ло 5 и тем самым к перекрытию ствола скважины, так как сила полного напора потока через устройство для перекрытия действующего sa диск 10 запорного элемента 3 превысит его. собственный вес.

Дальнейшее снижение уровня приведет к увеличению перепада давлений между за« боем скважины и надпакерной зоной. При. достижении определенного перепада давлений, превышающего давление фонтанирования, дополнительное седло 8 приподнимается за счет действия давлении на разность площадей в сечениях уплотнительHbIx колец, установленных в кольцевых канавках конической и цилиндрической час тях запорного элемента. В это время поток жидкости направляется через осевой канал 14 и радиальные окна 11 в кольцевое сечение и за счет скоростного напора благодаря буртикам 14, которые перекрывают кольцевое сечение полости корпуса 1, седло 8 будет поддерживаться во взвешенном состоянии. При атом для дополнительного седле 8 имеется ограничитель ходе 4, йредотвращающий перекрытие седлом прохода жидкости в надпекерную зону. Благодаря буртикам 14 дополнитель ное седло 8 будет надежно удерживаться во взвешенном состоянии. При выходе из

717 строя насоса сила потока от давления фонтвнирования будет продолжать удерживать во взвешенном состоянии седло 8, в ei=""" порный алемент 3 в верхнем положении.

При атом отбор жидкости иэ скважины не будет прерван. Дла остановки фонтанироввния необходимо прервать поток жидко&= ти с помощью устьевой задвижки. Прекращение отбора приведет к посадке седйй

8 на верхнюю часть запорного элемейтв

3, а последний сядет на упор 7 фильгра

6. При этом за счет своего расчетного веса подвижное седло благодаря уплотнительным кольцам 12 плотно перекроет радиальные каналы ll, а эапорный алемент 1нижней частью откроет проходное сечение в неподвижном седле 5, оставляя гидравлическую связь через верхнее отверстие фильтра 6 забоя скважины с надпакерной зоной. Огкрытие задвижки позволит возоб-2О повить поток жидкости в надпвкерную зону, но под действием этого потока звпорный алемент 3 своим диском 13 сядет нв неподвижное седдэ, 5 и надежно разобщит нвдпакерную ..зону OT забоя скважины, 25 т.е. прекратит фонтанирование.

Величина заданного веса и разности сечений (диффереж;иала) внутренней полости конусной и цилиндрической части дополнительного седла и запорного элемента Зо ,рассчитаны на перепад давлений, превышающий давление фонтанирования, и.не позволит развить усилие от этого давле« ниа для преодоления упомянутого веса и тем самым открыть радиальные каналы з

11. Перед спуском устройства в сквйки-ну устанавливают уплотнительное кольцо в одну из расчетных кольцевых канавок конусной части запорного элемента, йахо-дя из давления нтанирования скважйны 40 (1 -200 кг/см и более).

Устройство позволяет управлять его работой с поверхности закрытием - откры тием устьевой звдвйжки и пуском или" 5c- тановкой работы глубинного насоса. Бали- 45 чие неподвижного седла в корпусе и выпол-. нение нижней части запорного элемента в виде диске для посадки в это седло позволяет производить исследование и обработку скважины.., 5с

Применение буртиков позволяет изменять кольцевое сечение в корпусе. и,увили» чить цлощадь сечения подвижного седла и благодаря этому затратить зе счет ско.ростного напора меньше энергии пласта

289 на поддержание доплнительного седла во взвешенном состоянии, что будет способ;ствовать снижению влияния веса седла на коэффициент продуктивности скважины,что в свою очередь отразится на повышении отбора жидкости из пласта.

УстройствО Дает ВОэможность произво дить подземный ремонт скважины без глу- шения пласта, что йсключает использование для этой цели специальных дорогостоящих и дефицитных химических реагентов для утяжеления растворов, и высвободить специализированную нефтепромысловую технику. Зто приводит к снижению стоимости подземных ремонтов,,сокрашению времени простаивания скважины в ожидании подземного ремонта и выводе на режим после его. окончания, т.е. уменьшатся потери нефти, Формула изобретения

1. Устройство для перекрытия ствола скважин, содержащее пакер, размещенный внутри корпуса с филЬтром запорный элемент, выполненный в виде затворе с седлом, о т л и ч в ю щ е е с я гем, что, с целью повышения нндежности работы устройства путем обеспечения возможности проведения исследований и обработки ркважин, оно снабжено дополнительным седлом, а запорный алемент снабжен до- полнительным затвором, выполненным в риде усеченного конуса, и выполнен с, осевым и рщйальнымй каналами, причем дополнительное седло установлено в корпусе с возможйостью осевого перемеще-— ниа и перекрйтиа радиальнйх каналов запорного элемента.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч ею щ е е с а тем, что, с целью повышения плавучести дополнительного седла в потоке жидкости, на внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности дополнительного седла выполнены бурты.

ИсгОчники инфОрмации» . принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

_#_) 184207, кл. Е 21 В 33/12, 1966.

2. Глубинный обтекатель для проиэвод« ства подземного ремонта скважин без за-. давки нефтяного: пласта. Проспект ВДНХ, изд. ВНИИОЭНГ, М 3769, 7-02699, 1970.

1 1-