Устройство для определения негерметичности колонны труб

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности при строительстве скважин. Устройство содержит корпус с присоединительной резьбой, уплотнительную манжетку, шток, седло, шар, опорную гайку и уплотнительные кольца. Внутри корпуса ниже присоединительной резьбы выполнен уступ, на который подвешен шток с навинченной на него гайкой, имеющей отверстия и верхнюю скошенную поверхность, опорная гайка навинчена на нижнюю часть штока и на нее установлена цилиндрической формы уплотнительная манжета, загумированная с металлической подвижной шайбой, на которую опирается труба с наборным поршнем, состоящим из чередующихся эластичных и металлических колец, зажатых гайкой. Опорная гайка с одной стороны по наружной поверхности имеет бортик со скошенной внутренней поверхностью. Изобретение повышает надежность и упрощает конструкцию устройства. 2 ил.

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности при строительстве скважин, в частности к устройствам для поиска мест негерметичности колонны обсадных труб.

Известно устройство для разобщения ствола скважины, содержащее герметизирующие элементы со стволами и фиксатором сжатого положения герметизирующих элементов, якорь и клапанный механизм, установленный на колонне труб, связанной с насосно-компрессорными трубами (НКТ) /1/.

Однако данное устройство ненадежно в работе, так как может происходить разгерметизация клапанного механизма.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство УИК-168 для определения места дефекта при испытании обсадной эксплуатационной колонны на герметичность /2/.

Устройство состоит из корпуса, опорной гайки, уплотнительной манжеты, распорного кольца, штока, седла клапана, шара, пружины. Опорная гайка после навинчивания на корпус закрепляется стопорными винтами. Верхний конец корпуса имеет внутреннюю резьбу для соединения с несущей колонной насосно-компрессорных труб (НКТ). Уплотнительная манжета армирована внутри упругими пластинами, которые способствуют возвращению ее в исходное нерабочее положение после снятия давления в системе. Распорное кольцо клиновидного сечения, входящее в уплотнительную манжету, соединено через продольные окна корпуса со штоком двумя установочными винтами и может перемешаться по наружной поверхности корпуса вместе со штоком. Седло клапана и шар совместно работают как клапан и вмонтированы они внутри установочного кольца. Седло клапана закреплено двумя стопорными винтами для создания необходимого уплотнения в кольцевых канавках штока, в седла клапана и установочного кольца вставлены резиновые уплотнительные кольца круглого сечения. Для уменьшения трения и регулирования усилия пружины под ней внутри штока установлена шайба.

Для проведения испытаний обсадной колонны устройство УИК-168 с установленным в нем шаром с помощью несущей колонны насосно-компрессорных труб спускается на заданную глубину.

Известное устройство имеет ряд недостатков: устройство состоит из большого числа элементов сложной конструкции, уплотнительная манжета сложна по своей конструкции и требует специального оборудования и инструментов для ее изготовления, распорное кольцо клиновидного сечения, входящее в уплотнительную манжету по своей конструкции и креплению не защищено от слома при спуско-подъемных операциях, особенно в искривленных и горизонтальных скважинах, использование пружины для возврата распорного кольца в исходное положение снижает надежность работы устройства в случае ее слома.

Целью изобретения является повышение надежности в работе и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для определения негерметичности колонны труб, содержащем корпус с присоединительной резьбой, уплотнительную манжету, шток, седло, шар, опорную гайку и уплотнительные кольца, согласно изобретению внутри корпуса ниже присоединительной резьбы, выполнен уступ, на который подвешен шток с навинченной на него гайкой, имеющей отверстия и верхнюю скошенную поверхность, опорная гайка навинчена на нижнюю часть штока, и на нее установлена цилиндрической формы уплотнительная манжета, загумированная с металлической подвижной шайбой, на которую опирается труба с наборным поршнем, состоящим из чередующихся эластичных и металлических колец, зажатых гайкой. Опорная гайка с одной стороны по наружной окружности имеет бортик со скошенной внутренней поверхностью.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство с продольным разрезом, на фиг. 2 - продольный разрез опорной гайки.

Устройство содержит корпус 1. уплотнительную манжету 2, шток 3, с гайкой 4, седло 5 под шар 6, поршень 7 с трубой 8, опорную гайку 9, шайбу 10.

Корпус 1 представляет собой цилиндр, в верхней части которого выполнена внутренняя присоединительная резьба, а ниже резьбы выполнен уступ, на который подвешен шток 3 с навинченной на него гайкой 4, имеющей отверстия и скошенную верхнюю поверхность. Скошенная верхняя поверхность выполнена для посадки шара 6 в седло 5.

Верхняя часть II штока 3 выполнена с меньшим внутренним диаметром под седло 5 для усиления места крепления гайки 4 и уменьшения диаметра шара для его свободного прохода через подвеску насосно-компрессорных труб (НКТ). Диаметр шара 6 зависит от диаметра используемых НКТ.

На нижнюю часть штока 3 навинчивается гайка 9, имеющая с одной стороны по наружной окружности бортик со скошенной внутренней поверхностью, то есть имеет форму типа "ласточкиного хвоста". Такая форма опорной гайки 9 позволяет лучше удерживать уплотнительную манжету 2 на штоке 3 и препятствует ее порыву.

Уплотнительная манжета 2 имеет цилиндрическую форму и установлена на опорную гайку 9, обточена по наружному диаметру для свободного прохода по внутреннему диаметру исследуемой колонны.

Верхняя часть уплотнительной манжеты 2 вместе с установленной на ней загумированной металлической шайбой 10 является подвижной.

На шайбу 10 опирается труба 8 с наборным поршнем 7, выполненным из чередующихся эластичных и металлических колец, зажатых гайкой, что позволяет его использовать в малых кольцевых зазорах.

Пространство между штоком 3 и трубой 8 герметизируется уплотнительными кольцами 12 круглого сечения.

Устройство может быть выполнено из бурильных труб, диаметры которых определяются внутренним диаметром исследуемой колонны. Также можно использовать серийные детали: пакерную резину, бурильные и насосно-компрессорные трубы, резиновые уплотнительные кольца, корпус устройства из утяжеленных бурильных труб.

Устройство работает следующим образом: Устройство навинчивается на колонну насосно-компрессорных труб и спускается в исследуемую колонну. После спуска в скважину трубное пространство НКТ на устье соединяют с выкидом насосного агрегата и производят промывку скважины, затем в колонну НКТ вбрасывается шар.

При движении жидкости шар 6 скатывается по скошенной поверхности гайки 4 и садится в седло 5, герметизируя трубное пространство от затрубного.

Через отверстия гайки 4 давление передается на поршень 7, который двигаясь вниз, через трубу 8 создает давление на шайбу 10, далее на уплотнительную манжету 2. За счет сжатия, происходит поперечное расширение уплотнительной манжеты и герметизируется затрубное пространство. Для того чтобы уплотнительная манжета оставалась в сжатом состоянии, задвижку в трубном пространстве НКТ закрывают, не стравливая давление. Затем насосный агрегат подсоединяют к затрубному пространству и создают в нем давление.

Если обсадная колонна герметична, то пропуск (порыв колонны) находится ниже устройства. Меняя местоположение устройства, находят место пропуска с точностью до 0,5 м.

После определения места пропуска перед подъемом устройства из скважины шар необходимо вымыть обратной промывкой или же производить постоянный долив жидкости в обсадную колонну во избежание распакеровки устройства при подъеме.

Использование предлагаемого изобретения позволит повысить надежность работы устройства при определении мест негерметичности колонны труб. Данное изобретение упрощает конструкцию устройства, что позволяет облегчить работы при его изготовлении.

Конструкция предлагаемого устройства позволяет его использовать многократно.

Предлагаемое изобретение позволяет использовать для его изготовления детали серийного производства: отработанные бурильные трубы, НКТ, УБТ, что упрощает его производство и позволяет снизить стоимость устройства.

Источники информации 1. А.С. N 1576686, кл. E 21 B 33/12, 1990 2. А. А. Мамедов. Предотвращение нарушений обсадных колонн. М.: Недра, 1990, с. 235-238 - прототип.

Формула изобретения

Устройство для определения негерметичности колонны труб, содержащее корпус с присоединительной резьбой, уплотнительную манжету, шток, седло, шар, опорную гайку, уплотнительные кольца и манометры с запорными клапанами, установленные на линии трубного и затрубного пространства, отличающееся тем, что внутри корпуса ниже присоединительной резьбы выполнен уступ, на который подвешен шток с навинченной на него гайкой, имеющей отверстия и верхнюю скошенную поверхность, опорная гайка навинчена на нижнюю часть штока и на нее установлена цилиндрической формы уплотнительная манжета, загуммированная с металлической подвижной шайбой, на которую опирается труба с наборным поршнем, состоящим из чередующихся эластичных металлических колец, зажатых гайкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2