Устройство для приведения в действие уплотнительного элемента пакера

Изобретение относится к устройствам для разобщения пластов с применением пакеров. Устройство включает ступенчатый по наружному диаметру корпус, выполненный с верхними, средними и нижними радиальными отверстиями. Снаружи корпуса помещен кожух, образующий с корпусом кольцевую камеру. В этой камере помещена дифференциальная втулка, зафиксированная на корпусе срезным элементом. Дифференциальная втулка совместно с корпусом обеспечивает возможность герметичного разделения кольцевой камеры на ее верхнюю, среднюю и нижнюю части в транспортном положении устройства. Ствол пакера, часть которого помещена внутри корпуса, образует с ним, по меньшей мере, один продольный проточный канал, связывающий верхнюю часть кольцевой камеры с полостью пакера через верхние радиальные отверстия корпуса. При этом средние радиальные отверстия корпуса против средней части кольцевой камеры перекрыты обратным клапаном. Нижние радиальные отверстия корпуса против нижней части кольцевой камеры перекрыты ступенчатым полым срезным винтом. Дифференциальная втулка и корпус по их взаимодействующей поверхности в периферийной части образуют, одна над другой, верхнюю и нижнюю конусообразные кольцевые полости, в последней из которых помещен кольцевой пружинный фиксатор. Он имеет возможность перезарядки - перемещения в верхнюю конусообразную кольцевую полость при осевом перемещении дифференциальной втулки в ее крайнее верхнее положение для обеспечения гидравлической связи полости корпуса с верхней частью кольцевой камеры через средние радиальные отверстия корпуса и среднюю часть кольцевой камеры. Предусмотрена возможность стопорения дифференциальной втулки в ее крайнем нижнем положении с герметичным разделением верхней части кольцевой камеры от ее средней части. Технический результат заключается в повышении надежности устройства. 1 ил.

 

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин и, в частности, к устройствам для разобщения пластов с применением пакеров.

Известно устройство для приведения в действие уплотнительного элемента пакера, включающее корпус-патрубок с полостью в его стенке, подпружиненный золотник с втулкой и упорами, смещенными относительно друг друга, между которыми установлен ограничитель перемещения золотника, выполненный в виде разрезного кольца с фигурными пазами [1].

Недостатком указанного устройства является его малая пропускная способность, обусловленная размещением последнего в боковой стенке корпуса ограниченной толщины. В результате небольшие кольцевые зазоры устройства при перепуске скважинной жидкости из ее полости (обсадной колонны) в полость уплотнительного элемента часто засоряются и не обеспечивают поступления достаточного количества жидкости в уплотнительный элемент пакера под необходимым давлением, что снижает его герметизирующую способность.

Известно устройство для приведения в действие уплотнительного элемента пакера, включающее полый корпус с радиальным ступенчатым отверстием, перекрытым пустотелым срезным элементом, позиционер, обеспечивающий заданный алгоритм положений устройства с помощью клапанного узла, выполненного в стенке корпуса в виде локального осевого звена с подпружиненным поршнем-толкателем [2].

Недостатками известного устройства является трудоемкость его изготовления, обусловленная необходимостью выполнения в боковой стенке корпуса осевых каналов значительной длины и размещения в них малогабаритных подпружиненных поршней с уплотнительными кольцами. В конструкции устройства заложено большое количество уплотнительных колец и пружин, существенно снижающих надежность (безотказность) его работы.

Техническим результатом изобретения является упрощение устройства и повышение надежности его работы.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для приведения в действие уплотнительного элемента пакера включает ступенчатый по наружному диаметру корпус, выполненный с верхними, средними и нижними радиальными отверстиями, кожух, помещенный снаружи корпуса и образующий с последним кольцевую камеру, дифференциальную втулку, зафиксированную на корпусе срезным элементом и помещенную в кольцевой камере с обеспечением, совместно с корпусом, возможности герметичного разделения кольцевой камеры на ее верхнюю, среднюю и нижнюю части в транспортном положении устройства, ствол пакера, часть которого помещена внутри корпуса и образует с ним по меньшей мере один продольный проточный канал, связывающий верхнюю часть кольцевой камеры с полостью пакера через верхние радиальные отверстия корпуса, при этом средние радиальные отверстия корпуса против средней части кольцевой камеры перекрыты обратным клапаном, нижние радиальные отверстия корпуса против нижней части кольцевой камеры перекрыты ступенчатым полым срезным винтом, а дифференциальная втулка и корпус по их взаимодействующей поверхности в периферийной части образуют, одна над другой, верхнюю и нижнюю конусообразные кольцевые полости, в последней из которых помещен кольцевой пружинный фиксатор, который имеет возможность перезарядки - перемещения в верхнюю конусообразную кольцевую полость при осевом перемещении дифференциальной втулки в ее крайнее верхнее положение для обеспечения гидравлической связи полости корпуса с верхней частью кольцевой камеры через средние радиальные отверстия корпуса и среднюю часть кольцевой камеры, а также стопорения дифференциальной втулки в ее крайнем нижнем положении с герметичным разделением верхней части кольцевой камеры от ее средней части.

На фиг. 1 изображено устройство в транспортном положении.

Устройство для приведения в действие уплотнительного элемента пакера включает ступенчатый по наружному диаметру корпус 1. Корпус может быть выполнен составным, например, со втулкой в нижней его части или с переводником 2. Для упрощения в любом случае он именуется как корпус. Важным является то, что корпус 1 выполнен с верхними 3, средними 4 и нижними 5 радиальными отверстиями. Снаружи корпуса 1 помещен кожух 6. Этот кожух образует с корпусом 1 кольцевую камеру 7. В кольцевой камере 7 помещена дифференциальная втулка 8. Эта втулка зафиксирована на корпусе 1 срезным элементом 9. Дифференциальная втулка 8 совместно с корпусом 1 разделяет кольцевую камеру 7 на ее верхнюю 10, среднюю 11 и нижнюю часть 12. Такое относительное положение узлов и элементов устройства характеризует его транспортное положение. В этом положении средняя часть 11 кольцевой камеры 7 герметично отделена от верхней части 10 и, следовательно, отсутствует гидравлическая связь полости корпуса 1 с полостью уплотнительного элемента пакера (на чертеже собственно пакер условно не показан). Часть ствола 13 пакера помещена внутри корпуса 1 и образует с ним по меньшей мере один продольный проточный канал 14. Этот канал связывает верхнюю часть кольцевой камеры 10 с полостью пакера через верхние радиальные отверстия 3 корпуса 1. Средние радиальные отверстия 4 корпуса 1 против средней части 11 кольцевой камеры перекрыты обратным клапаном 15. Этот клапан может быть выполнен, например, тарельчатым или шаровым или, как показано на фиг 1, в виде эластично-упругой манжеты. Упруго-эластичная манжета - обратный клапан 15 может быть помещена в кольцевой проточке 16, выполненной в средней части 11 кольцевой камеры 7. Нижние радиальные отверстия 5 корпуса 1 против нижней части 12 кольцевой камеры 7 перекрыты ступенчатым полым срезным винтом 17 и связанным с ним сбивным элементом 18, выполненным, например, в виде шара. Дифференциальная втулка 8 выполнена в периферийной части, друг над другом, с верхней 19 и нижней 20 внутренними конусообразными кольцевыми проточками. Корпус 1, в частности его составная часть, например переводник 2, против упомянутых кольцевых проточек дифференциальной втулки 8 выполнен с ответными наружными конусообразными кольцевыми проточками 21 и 22. В результате совмещения друг против друга упомянутых конусообразных кольцевых проточек 19, 20 дифференциальной втулки и конусообразных кольцевых проточек 21 и 22 корпуса образованы верхняя и нижняя конусообразные кольцевые полости. В нижней из них в транспортном положении устройства помещен кольцевой пружинный фиксатор 23. Устройство выполнено с возможностью перезарядки - перемещения кольцевого пружинного фиксатора 23 в верхнюю конусообразную кольцевую полость в процессе работы устройства, т.е. при осевом перемещении дифференциальной втулки 8 в ее крайнее верхнее положение для обеспечения гидравлической связи полости корпуса 1 с верхней частью 10 кольцевой камеры 7 через средние радиальные отверстия 4 корпуса 1 и среднюю часть 11 кольцевой камеры 7. В этом положении с обеспечением надежной гидравлической связи полости корпуса с полостью уплотнительного элемента пакера через каналы необходимого сечения может быть подано необходимое количество жидкости в упомянутую полость пакера при заданном давлении. После приведения в действие уплотнительного элемента пакера (окончания процесса пакеровки) созданное избыточное давление в полости уплотнительного элемента пакера стопорит дифференциальную втулку 8 - возвращает эту втулку в ее крайнее нижнее положение с герметичным разделением верхней части 10 кольцевой камеры 7 от ее средней части 11. Это разделение предусмотрено с помощью уплотнительного элемента 24, помещенного, например, на уступе внутренней поверхности дифференциальной втулки 8, взаимодействующего с ответным уступом на наружной поверхности корпуса 1. Для обеспечения герметичности средней части 11 кольцевой камеры 7 предусмотрен уплотнительный элемент 24′.

Кроме того, на внешней поверхности корпуса выполнены продольные пазы 25 для гидравлического сообщения средней части 11 кольцевой полости 7 с ее верхней частью 10. Для удобства монтажа устройства дифференциальная втулка 8 выполнена с кольцом 26. Срезной элемент 9 может быть выполнен в виде винта. Для этого случая предусмотрено резьбовое отверстие 27 в теле дифференциальной втулки 8. Против этого отверстия в теле корпуса (переводника 2) выполнена кольцевая проточка 28. Дифференциальная втулка 8 выполнена с резьбовым радиальным отверстием 29, в которое помещена пробка - заглушка 30, необходимая для снятия избыточного давления в средней части 11 кольцевой полости 7 после опрессовки устройства. Для фиксации кожуха 6 предусмотрено упорное кольцо 31, связанное с корпусом (его переводником 2).

Устройство работает следующим образом.

После спуска колонны с устройством в скважину и закачки расчетного объема тампонажного раствора в колонну пускают разделительную пробку (на фиг. 1 не показана), которая разрушает ступенчатый полый срезной винт 17 (с помощью сбивного элемента 18) и перемещается вниз до посадки на «стоп-кольцо».

После окончания процесса цементирования в полости колонны создают избыточное давление, которое через разрушенный полый срезной винт 17 поступает в нижнюю часть 11 кольцевой полости 7. Под действием давления срезается полый срезной винт 9 и перемещается дифференциальная втулка 8 в ее крайнее верхнее положение. Дифференциальная втулка 8 (ее уступ с уплотнительным элементом 24) занимает такое положение, при котором внутренняя полость устройства сообщена со средней частью 11 кольцевой полости 7 через средние радиальные отверстия 4 с обратным клапаном - упруго-эластичной манжетой 15. В этом положении устройства средняя часть 11 кольцевой полости сообщена с ее верхней частью 10. Верхняя же часть 10 кольцевой полости постоянно связана с полостью уплотнительного элемента пакера через продольный проточный канал 14. При этом кольцевой пружинный фиксатор 23 из нижней конусообразной кольцевой полости, образованной проточками 20, 22, перемещается в верхнюю конусообразную кольцевую полость, образованную проточками 19, 21 (происходит перезарядка), а уплотнительный элемент 24 дифференциальной втулки 8 располагается на продольных пазах 25 корпуса 1.

Размеры каналов для гидравлического сообщения полости устройства с полостью уплотнительного элемента пакера могут быть выполнены необходимых размеров, они не ограничены толщиной стенок узлов устройства, не засоряются не создают значительных перепадов давления. Устройство максимально упрощено, не имеет избыточных узлов и потому практически безотказно в работе. Более того, каналы сообщения внутренней полости устройства (обсадной колонны) с полостью уплотнительного элемента пакера могут быть выполнены (позволяют габариты) с местными сужениями и/или уширениями и/или спиральными насечками или уступами для создания струйных эффектов и турбулентных потоков, исключающих образование осадков в полостях устройства из среды скважинной жидкости.

После приведения в действие уплотнительного элемента пакера (окончания процесса пакеровки), созданное избыточное давление в полости уплотнительного элемента возвращает дифференциальную втулку 8 в исходное положение. Ее проточки выполнены таким образом, что они обеспечивают беспрепятственное перемещение в ее крайнее нижнее положение по лепесткам кольцевого пружинного фиксатора 23. При этом лепестки кольцевого пружинного фиксатора 23 выполнены тоже таким образом, что, размещаясь в верхней конусообразной кольцевой полости, исключают повторное перемещение дифференциальной втулки 8 при создании в полости устройства (колонне скважины) избыточного давления любой природы.

Источники информации

RU 2096583, С1, 20.11.2007

RU 2424417 С1, 20.07.2011

Устройство для приведения в действие уплотнительного элемента пакера, включающее ступенчатый по наружному диаметру корпус, выполненный с верхними, средними и нижними радиальными отверстиями, кожух, помещенный снаружи корпуса и образующий с последним кольцевую камеру, дифференциальную втулку, зафиксированную на корпусе срезным элементом и помещенную в кольцевой камере с обеспечением совместно с корпусом возможности герметичного разделения кольцевой камеры на ее верхнюю, среднюю и нижнюю части в транспортном положении устройства, ствол пакера, часть которого помещена внутри корпуса и образует с ним, по меньшей мере, один продольный проточный канал, связывающий верхнюю часть кольцевой камеры с полостью пакера через верхние радиальные отверстия корпуса, при этом средние радиальные отверстия корпуса против средней части кольцевой камеры перекрыты обратным клапаном, нижние радиальные отверстия корпуса против нижней части кольцевой камеры перекрыты ступенчатым полым срезным винтом, а дифференциальная втулка и корпус по их взаимодействующей поверхности в периферийной части образуют, одна над другой, верхнюю и нижнюю конусообразные кольцевые полости, в последней из которых помещен кольцевой пружинный фиксатор, который имеет возможность перезарядки - перемещения в верхнюю конусообразную кольцевую полость при осевом перемещении дифференциальной втулки в ее крайнее верхнее положение для обеспечения гидравлической связи полости корпуса с верхней частью кольцевой камеры через средние радиальные отверстия корпуса и среднюю часть кольцевой камеры, а также стопорения дифференциальной втулки в ее крайнем нижнем положении с герметичным разделением верхней части кольцевой камеры от ее средней части.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к способу и устройству для установки надувного пакера в субгидростатической скважине. Сборка для установки надувного пакера содержит гибкую трубу, надувной пакер, клапан обратного давления и дренажный клапан.

Изобретение относится к заглушкам для буровой скважины, в которой текучая среда течет вверх. Заглушка (102) со стенками (104) содержит трубу (112), которая может вводиться в буровую скважину (102), по меньшей мере одну диафрагму (106) из непроницаемого для текучих сред материала.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована для разобщения полостей скважин при проведении ремонтных работ. Пакер-пробка содержит ствол с кольцевым выступом и манжетой, заглушку, кольцевое уплотнение с верхним и нижним упорами, шлипсы и конусы, фиксатор сжатого кольцевого уплотнения, буферную втулку и размещенное в ее расточке пружинистое кольцо, взаимодействующее с кольцевыми насечками на стволе.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при установке гидравлического пакера в скважинах, оборудованных забойным гравийным фильтром.

Группа изобретений относится к горному делу, в частности к скважинным пакерным установкам. Скважинное оборудование содержит корпус, два проточных канала, уплотнение, установленное с возможностью перемещения на корпусе, узел клинового захвата, поддерживаемый на корпусе, канал в корпусе и промежуточный модуль.

Изобретение относится к технике для добычи нефти и может быть использовано для установки оборудования, в том числе пакерно-якорного, в нефтяную, газовую или газоконденсатную скважину.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено в качестве устройства для фиксации оборудования в скважине. Якорь включает полый корпус с верхней резьбой для соединения с колонной труб, выдвижные плашки и нижнюю резьбу для соединения с гидродомкратом.

Изобретение относится к оборудованию для ремонта и эксплуатации буровых скважин и может быть применено при установке пакеров. .

Изобретение относится к устройствам для фиксации и удержания внутрискважинного оборудования, например пакеров. .

Изобретение относится к устройствам для фиксации оборудования в скважине и может быть применено в скважинном гидродомкрате. Якорь включает полый корпус с конусными выборками и верхней резьбой для соединения с колонной труб, телескопически снизу вставленный с возможностью продольного перемещения вверх на корпус полый толкатель с нижней резьбой для соединения с гидродомкратом, и направляющими для плашек с наклонными поверхностями внутри, выполненными с возможностью перемещения по конусным выборкам корпуса вверх вместе с толкателем, которым подперты снизу с возможностью радиального перемещения по направляющим, и упругий элемент, поджимаемый сверху корпусом, а снизу - упором. Причем упор выполнен в виде шайбы, опирающейся снизу на верхние торцы плашек. Упругий элемент выполнен в виде пружины сжатия, установленной с возможностью опоры на корпус выше конусных выборок. Полый корпус выполнен с возможностью сообщения только с наружным пространством. При этом усилие сжатия пружины подобрано достаточным для возвращения гидродомкрата в рабочее положение. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности якоря. 1 ил.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для разрушаемого скважинного инструмента. Элемент в форме конической призмы включает в себя металлический композит, который имеет сотовую наноматрицу, содержащую материал наноматрицы с металлическими свойствами; металлическую матрицу, размещенную в сотовой наноматрице; и первый участок в форме конической призмы. При этом элемент в форме конической призмы имеет скорость разрушения от около 1 мг/см2/ч до около 10000 мг/см2/ч. Способ изготовления элемента в форме конической призмы включает в себя соединение порошка металлической матрицы, разрушающей добавки и металлического материала наноматрицы для образования композиции; прессование композиции для образования прессованной композиции; спекание прессованной композиции и прессование спеченной композиции для образования элемента в форме конической призмы, имеющего сужающийся участок на наружной поверхности элемента в форме конической призмы. Элемент в форме конической призмы можно применять, вводя в контакт участок в форме конической призмы элемента в форме конической призмы с сужающейся поверхностью изделия; прикладывая давление к элементу в форме конической призмы; вдавливая элемент в форме конической призмы в направлении относительно изделия, обеспечивающем расширение радиального размера изделия; и вводя в контакт элемент в форме конической призмы с текучей средой для разрушения элемента в форме конической призмы. Технический результат заключается в повышении эффективности инструмента, содержащего элемент в форме конической призмы. 8 н. и 22 з.п. ф-лы, 25 ил.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для разрушаемого скважинного инструмента. Разрушающаяся трубная заанкеривающая система содержит элемент в форме конической призмы; втулку по меньшей мере с одной первой поверхностью, радиально изменяющейся в ответ на продольное перемещение элемента в форме конической призмы относительно втулки, причем первая поверхность может взаимодействовать со стенкой конструкции; уплотнение по меньшей мере с одной второй радиально изменяющейся поверхностью и гнездо, имеющее контактную площадку, взаимодействующую с уплотнением со съемной пробкой, спускаемой на нее враспор. Элемент в форме конической призмы, втулка, уплотнение и гнездо являются разрушающимися и независимо содержат металлический композит, который включает в себя сотовую наноматрицу, содержащую материал наноматрицы с металлическими свойствами и металлическую матрицу, размещенную в сотовой наноматрице. Способ изоляции конструкции содержит установку разрушающейся трубной заанкеривающей системы в конструкции, радиальное изменение втулки для взаимодействия с поверхностью конструкции и радиальное изменение уплотнения для изоляции конструкции. Технический результат заключается в повышении эффективности инструмента, содержащего разрушающуюся трубную заанкеривающую систему. 4 н. и 27 з.п. ф-лы, 25 ил.

Группа изобретений относится к посадочному инструменту, установленному снаружи по отношению к подземной трубе для избирательной посадки связанного с ним инструмента, а также к способу установки подземного инструмента при помощи посадочного инструмента. Технический результат заключается в надежном приведении в действие посадочного инструмента. Посадочный инструмент, установленный снаружи по отношению к подземной трубе для избирательной посадки связанного с ним инструмента, содержит трубу, ограниченную стенкой без отверстий, противоположные концы которой выполнены с возможностью соединения с трубчатой колонной, и образующую неотъемлемую напорную часть колонны, становясь ее каналом; корпус, установленный на противоположной от указанного канала стороне стенки и содержащий привод, расположенный с внешней стороны на трубчатой колонне и оперативно присоединенный к связанному с ним инструменту для избирательного управления связанным с ним инструментом без наличия текучей среды между указанными каналом и приводом. Привод выполнен с возможностью избирательного устранения физического барьера для осуществления посадки связанного с ним инструмента в ответ на инициирующий сигнал от указанных канала или стенки, при этом указанная текучая среда находится под давлением в приводе в момент задействования привода. 2 н. и 34 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена в компоновке низа бурильной колонны для выполнения операции в забойной зоне скважины. Инструмент сброса пробки включает в себя корпус, образующий камеру, пробку, изначально установленную в камере, и элемент, установленный с корпусом. Элемент выполнен с возможностью приведения в действие для выборочного обеспечения связи между камерой и кольцевым пространством, по меньшей мере частично образованным корпусом. Пробка перемещается в кольцевое пространство, когда обеспечивается связь. Технический результат заключается в повышении эффективности проведения скважинной операции за счет новой доставки пробки к забою. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности в составе комплектов подземного оборудования для механизированного способа добычи нефти, а именно для разъединения надпакерной части лифтовой колонны от пакерной секции. Технический результат – уменьшение влияния отложений компонентов добываемого продукта, обеспечение обслуживания разъединителя колонны с пакерной системой с последующим повторным спуском и герметичным соединением. Разъединитель колонны включает корпус с резьбой, захватывающий элемент, соединенный с корпусом, внутри которого расположен уплотнительный элемент, наконечник с резьбой, установленный внутри корпуса с кольцевым выступом на внешней поверхности. Захватывающий элемент расположен снаружи наконечника и вместе с присоединенным к нему корпусом и уплотнительным элементом имеет возможность перемещения по внешней поверхности наконечника вверх и вниз в состоянии соединения, образуя во внутренней полости наконечника и корпуса в состоянии соединения гладкую, без уступов, цилиндрическую поверхность проходного канала. При этом захватывающий элемент в нижней части выполнен в виде цанги, упругие лепестки которой образованы поясом глухих продольных пазов. Причем упругие лепестки цанги в средней части имеют кольцевые выступы трапецеидального профиля с внутренней стороны, а кольцевой выступ наконечника имеет трапецеидальный профиль. 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для фиксирования колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) в обсадной колонне и устранения волнообразного изгиба колонны НКТ при добыче пластового флюида скважинными штанговыми насосными установками. Якорь состоит из корпуса, конуса, плашек, установленных на конус с помощью ласточкиного хвоста, кожуха, срезных штифтов. На конусе вдоль ласточкиного хвоста выполнены канавки, в которых размещены подвижно ролики, установленные в обойму, причем плашки своим основанием опираются на ролики. Конус зафиксирован от перемещения относительно корпуса с помощью цанги или пружинного разрезного кольца. Цанга или пружинное разрезное кольцо своим нижним торцом упирается в кольцо, установленное на буртике нижнего корпуса, а своим коническим выступом - в упорное кольцо, установленное на внутреннем буртике конуса. Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении надежности работы якоря для НКТ при добыче пластового флюида скважинными штанговыми насосными установками. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх