Устройство для перекрытия кольцевого пространства в обсадной колонне

 

(„)754044

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски и

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.06.78 (21) 2634829/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Е 21 В 33/12

Государственный комитет

СССР (53) УДК 622.245..4 (088.8) Опубликовано 07.08.80. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 15.08.80 по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. И. Добров и Е. А. Червонцев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ КОЛЬЦЕВОГО

ПРОСТРАНСТВА В ОБСАДНОЙ КОЛОННЕ

Настоящее изобретение относится к области бурения скважин, в частности, к устройствам для изоляции участков скважин.

Известно устройство для перекрытия кольцевого пространства в обсадной колонне, включающее верхний и нижний уплотнительные элементы, закрепленные иа колонне труб, размещенной в обсадной колонне, и механизм приведения уплотнительных элементов в рабочее положение (1).

Недостатком устройства является то, что

его уплотнительные элементы имеют наружный диаметр незначительно меньший внутреннего диаметра обсадной колонны, что затрудняет спуск и подъем такого устройства.

Наиболее близким аналогом изобретения является устройство для перекрытия кольцевого пространства в обсадной колонне, включающее несущую колонну, размещенный на ней с возможностью аксиального перемещения кожух.с верхними и нижними конусами и уплотнительными элементами (2).

Недостатком известного устройства является то, что для создания нагрузки на уплотнительные элементы необходимо иметь жесткую опору, что ограничивает область его применения и снижает надежность работы от механических воздействий.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности работы устройства в скважинах различной конструкции без опорьь

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено плунжером, который размещен в несущей колонне, распорные конусы установлены на кожухе, который выполнен заглушенным снизу и с косыми прорезями и радиальными заливочными отверстиями, под которые выполнены заливочные отверстия в несущей колонне, а уплотнительные элементы выполнены в виде разрезных колец, один конец которых закреплен на соотвествующем конусе, а другой — на несущей трубе через косые прорези кожуха; верхний конус выполнен с камерой, а несущая колонна — с дополнительным радиальным отверстием для сообщения ее внутрен20 него пространства с камерой, причем между отверстиями несущей колонны установлено посадочное седло; плунжер выполнен с подпружиненной откидной пробкой в верхней части, открывающей заливочные отверстия

754044

3 несущей колонны после и(рскрытия кольцевого пространства в обсадной колонне.

На фиг. I изображен оощий вид ус рпйст";I; »а фиг. 2 шо рабочее положение; на фиг. 3-- .;заимнос положение кожуха и несущей коло, и л: на фиг. 4 — взаимное положение ко к;ха и плЧн>кера.

Устройство для перекрытия кольцевого пространсir(à в обсаднои колонне включает в себя кожух 1, концентрично посаженный на нижнюю часть несу.цей колонны труб 2, с верхним уплотнительным элементом 3 и нижним уплотнительным элементом 4.

Кожух 1 имеет верхний распорный конус

5 и нижний распорный конус 6, между которыми в теле кожуха 1 выполнено окно 7.

Каждый из уплотннтельных элементов 3 и

4 выл<>анен в виде разрезного цилиндрического кольца из эластичного материала, армиРОв;IIIHOI СтаЛЬНЫМИ УПРУГИМИ ПОЛОСаМИ, прич(м концы разрезного кольца каждого из уll.tloòíèòåëüíûõ элементов 3 и 4 выполнены со скосами 8, прилегающими друг к другу при осевом сжатии уплотнительных элементов 3 и 4. Верхний конец разрезного кольца каждого уплотнительного элемента 3 и 4 шарнирно закреплен креплениями 9 на соответствующем распорном конусе 5 и 6. Нижний конец разрезного кольца каждого уплотнительного элемента 3 и 4 через пазы 10, выполненные в корпусе I, шарнирно закреплен нижним креплением 11 на нижней части несущей колонны 2, причем пазы 10 в корпус(1 выполнены со скосом по отношению к вертикальной оси, чтобы в рабочем полокении при перекрытии кольцевого пространс1ва обсадной колонны скошенные плоскости 8 уплотнительных элементов 3 и 4 плотно прилегали друг к другу (см. фиг. 2), а в транспортном положении (фиг. 1) разрезные кольца уплотнительных элементов 3 и

4 охватывали тело кожуха 1.

Внутри кожуха помещен плуHæср 12, размещенный в колонне труб 2 со скользящей посадкой. Плунжер 12 выполнен с огкидным элементом 13 в верхней части, подпружиненной пружиной 14, причем плоскость среза 15 откидного элемента 13 повторяет плоскость среза окна 7.

В теле нижней части несущей колонны 2 выполнено окно 16, по конфигурации повторяющее окно в кожухе 1 и совпадающее с ним в рабочем положении при перекрытии кольцевого пространства в обсадной колонне (см. фиг. 2) .

Кроме того, в несущей колонне 2 выше окна 16 имеются отверстия 17, сообщающие в рабочем положении устройства внутреннюю полость колонны 2 с полостью камеры реверса 18, выполненной в кожухе 1 выше верхнего распорного конуса 5. Непосредственно под отверстиями 17 во внутренней полости несущей колонны 2 выполнено кольцевое седло 19.

Устройство действует следук>щим образом.

В транспортное положение (фиг. 1 и фиг. 3) устройство для перекрытия кольцевого пространства в обсадной колонне приводят поступательным перемещением кожчха 1

1 вдоль несущей колонны 2 так, чтобы нижнее крепление 11 каждого уплотнительного элемента 3 и 4 упиралось в нижнюю часть паза IO.

При этом уплотнительные элементы 3 и 4 будут охватывать внутреннюю поверхность тела кожуха 1 в виде витков цилиндрической спирали, внутренний диаметр которой будет равен или немногим больше наружного диаметра тела кожуха I, а наружный диаметр будет больше внутреннего на толщину уплотнительного элемента 3 или 4, но меньше внутреннего диаметра обсадной колонны 20, благодаря чему устройство может свободно проходить внутри обсадной колонны 20.

Окно 7 в кожухе будет перекрыто телом нижней части колонны 2.

В таком виде, как показано на фиг. 1, устройство для перекрытия кольцевого пространства в обсадной колонне опускают на г колонне 2 в обсадную колонну 20 на глубину, необходимую для производства работ.

В случае манжетного цементирования отверстие 21 в обсадной колонне 20 предпочтительно заранее, в процессе обсадки обозначить упором 22, как показано на фиг. 2.

После того, как устройство опустят в оосадную колонну 20 на необходимую глубину, в несущую колонну 2 под давлением подают рабочую жидкость (например, при ма жетцой цементации — цементный раст35

1!ол давлением рабочей жидкости на плунжер 12 кожух 1 устройства перемещается вдоль нижней части колонны 2, причем скошенные плоскости 8 уплотнительных элементов 3, 4 у каждого разрезного кольца

40 п1OTHO сходятся друг с другом, как показано на фиг. 2. Наружный диаметр образовавшегося при этом кольца каждого уплотнительного элемента 3 и 4 будет равен сумме диаметра рабочей поверхности конуса 5 и 6 и толщины уплотнительного элемента 3, 4.

Разность между суммой диаметра рабочей поверхности конуса 5 и 6 и толщины уплотнительного элемента 3 и 4 и внутренним диаметром обсадной колонны компенсируется упругими свойствами эластичного упы .лотнительного элемента 3 и 4.

Внутренняя поверхность кольца каждого уплотнительного элемента 3 и 4 плотно облегают рабочую поверхность соответствующего распорного конуса 5 и 6 и распирается ею.

Верхний и нижний уплотнительные элементы приводятся в рабочее положение одновременно, чем обеспечивается надежное пере75-! I

5 крытие колы.свого «ространства в обса IHGH колонне 20 между уплотнительными э.«ментамии 3 и 4.

Когда устройство полностью приведено в рабочее положение и кольцевое пространство в обсадной колонне перекрыто, показанное на фиг. 2 окно 16 в нижней части колонны устанавливается между откидным элементом 13 плу«жера 12 и окном 7 в кожухе 1. Давлением рабочей жидкости откидной элемент 13 плунжера 12 выорасывается в кольцевое пространство между «ожухом

1 устройства и обсадной колонно« 20, гидравлически сообщая тем самым полость колонны труб 2 с этим кольцевым «ространством, и через отверстие 21 в обсадной колонне 20 — с затрубным пространством скважины.

Этот момент определяется резким падением давления в несущей колонне 2, благодаря чему осуществляют контроль за перекрытием кольцевого пространства в обсадной колонне 20.

Для извлечения устройства из обсадной колонны 20, в колонну 2 с поверхности опускают шарик, который при посадке на кольцевое седло 19 перекрывает полость нижней части колонны 2 ниже отверстия 17 в колонне 2.

Давление рабочей жидкости через отверстия 17, воздействуюшее на стенки камеры реверса 18, способствует поступательному перемещению кожуха 1 вдоль колонны 2, приводя устройство в транспортное положение, показанное на фиг. 1.

Приведение устройства в тра«спор гное положение контролируется «о резкому и l ышению давления в колонне труб 2.

Формула изоб)!) е гения ! . Устройство для перекрытия коль«евон) пространства в обсадной колонне, вкл. аюгцее несущую колонну, размегценный на ней с возможностью аксиалыюго перемсILñlI;.ÿ кожу. с распорными конусами и уплот«итсль5 ными элементами, от.гичаюигееея теM, «То, с целью повышения надежности работы устройства в скважинах различной конструк«ии без опоры, оно снабжено плунжером, который размещен в несущей колон«е, рас«орные конуса установлены «а кожу»е, который выполнен заглушенным снизу и с косыми прорезями и радиальными заливочными оТверстиями, под K01орые выполнены заливочные отверстия в несущей колонне, à v«лотнительные эле.",1енты выполнены в виде разрезных колец, один конец которы» закреплен на соответствуюгцем конусе. а другой— на несущей трубе через косые прорезг кожуха.

2. У:тройство Ilo п. 1, огяич«Y)ii(cc"." Tt м, ITo Bcp»II II! конус выполнен с камерой, а несугцая кслонна — с дополнительным радиальным отверстием для сообгцени" ее внутритрубного пространства с камерой, причем между отверстиями несущей колонны установлено «осадочное седло.

2s 3. Ус, ройство по п. 1, от.гичаюгггееся тем, ".-«, «лунжер выполнен с подпружиненной с. к, ной гробкой .в верхней части, открыв.l,olllåé заливочные отверстия несущей колонны после перекрытия кольцевого llpoст!>анств» в обсадной колонне. зо

Источники информации, «ринятые во внимание при экспертизе !. Авторское свидетельство СССР

5 8432, кл. E 21 В 33/12, 1975.

2 «йцев Ю. В. и др. Пакеры и техноло:.че::.: с с ";»I»I и» установок. М., ВНИИ ЭИГ

1;)6) 9, с. 85 (и ро тот и и ) .

754РЛ4!

РФ-(Составитель В. Григианов

Техред К. Шуфрич Корректор М. Пожо

Тираж 526 Подписное

Редактор Т. Авдейчик

Заказ 4873/28

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж-- 35, Раугнская наб., д. 4, 5

Филиал ППП <Патент» г. Ужгород, ул. Проектная, 4