УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕМОНТА СКВАЖИН Российский патент 1997 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к пакерующим устройствам для ремонта скважин, в т.ч. для селективной закачки изоляционных материалов при ликвидации заколонных перетоков и изоляции обводнившихся пластов, для поинтервальных обработок продуктивных пластов при освоении и эксплуатации скважин, для поинтервальных опрессовок обсадных колонн при поиске мест негерметичности и т.д.

Известен пакер, включающий полый корпус с радиальным каналом, жестко связанный с корпусом полый цилиндр, образующий с корпусом кольцевую полость, размещенную в кольцевой полости ступенчатую втулку, установленный на корпусе кольцевой конус со шлипсами, размещенный над кольцевым конусом уплотнительный элемент и установленную в полости корпуса втулку-седло под бросовый элемент [1] Устройство, включающее два вышеуказанных пакера и циркуляционный клапан, расположенный между ними, не может быть предназначено для ремонта скважин, поскольку каждый пакер состоит из неразбуриваемой и разбуриваемой частей, причем для извлечения неразбуриваемой части пакера из скважин колонну труб, на которой устройство устанавливают в скважине, вращают вправо до отделения ее от разбуриваемой части.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пакерующее устройство для ремонта скважин, включающее корпус и размещенные на нем два уплотнительных узла, клапанный узел, размещенный между уплотнительными узлами, и заглушку на нижнем торце устройства [2]
Недостаток данного пакерующего устройства заключается в сложной конструкции каждого его уплотнительного узла, включающего полый корпус с радиальными каналами, верхним и нижним продольными пазами на наружной поверхности, установленный на корпусе и образующий с ним рабочую камеру уплотнительный элемент с верхней концевой арматурой, образующей с корпусом кольцевую полость, и нижней кольцевой арматурой, установленной с возможностью продольного перемещения корпуса, фиксатор корпуса относительно верхней концевой арматуры и кольцевой подпружиненный поршень, установленный в кольцевой полости между корпусом и верхней концевой арматурой с возможностью сообщения при пакеровке рабочей камеры уплотнительного элемента с полостью корпуса, установленного с возможностью осевого перемещения относительно уплотнительного элемента при его распакеровке и сообщения при этом рабочей камеры уплотнительного элемента с полостью корпуса и пространством под пакером, причем устройство снабжено подпружиненным якорем, установленным на наружной поверхности верхней концевой арматуры и установленной в полости корпуса с возможностью ограниченного осевого перемещения подпружиненной дифференциальной втулки с кольцевой канавкой на наружной поверхности и пальцами-фиксаторами, а фиксатор ствола относительно верхней концевой арматуры уплотнительного элемента выполнен в виде подпружиненного стопора с усилием на срыв, меньшим усилия на срыв подпружиненного якоря, при этом в корпусе выполнены радиальные отверстия, на внутренней поверхности верхней концевой арматуры уплотнительного элемента выполнена кольцевая канавка, а пальцы-фиксаторы установлены в радиальных отверстиях корпуса с возможностью последовательного размещения их торцевых частей в кольцевой канавке дифференциальной втулки и в кольцевой канавке верхней концевой арматуры уплотнительного элемента при осевом перемещении дифференциальной втулки. Кроме того, для распакеровки и повторной запакеровки уплотнительных элементов устройства необходимы каждый раз технологические операции осевого перемещения вверх и вниз колонны насосно-компрессорных труб, на которой устройство устанавливают в заданных интервалах ствола скважины, что осложняет технологический процесс многократных поинтервальных опрессовок обсадных колонн при поиске мест негерметичности и снижает надежность работы устройства.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности устройства.

Решение задачи достигается тем, что в устройстве для ремонта скважин, включающем корпус и размещенные на нем два уплотнительных узла, клапанный узел, расположенный между уплотнительными узлами, и заглушку на нижнем торце устройства, каждый из уплотнительных узлов выполнен в виде корпуса с выступом, полого цилиндра, образующего с корпусом кольцевой канал, втулки с уплотнительным элементом, радиальным каналом и выступом, помещенной в кольцевом канале и образующей ее выступом и выступом корпуса кольцевую полость, сообщенную со скважиной через радиальный канал втулки.

На фиг. 1 и 2 изображен общий вид устройства перед установкой в скважине; на фиг. 3 и 4 то же после установки в скважине с запакерованными уплотнительными элементами при проведении ремонтных работ (поинтервальной опрессовке обсадной колонны, селективной закачке тампонажных материалов и т.д.); на фиг. 5 и 6 то же после сброса избыточного давления в устройстве и распакеровки уплотнительных элементов перед извлечением устройства из скважины.

Устройство состоит (фиг. 1 и 2) из верхнего и нижнего уплотнительных узлов и клапанного узла между ними. Уплотнительные узлы включают полый корпус 1 с заглушкой 2 на нижнем торце и радиальным каналом 3, полого цилиндра 4, ступенчатой втулки 5 с радиальным каналом 6, уплотнительного элемента 7 манжетного типа, упорной гайки 8, пружины 9. Между выступами корпуса 1 и втулки 5 размещена кольцевая полость 10. Клапанный узел включает полый корпус 11 с радиальным каналом 12, дифференциальную втулку 13 с радиальным каналом 14, пружину 15.

Устройство работает следующим образом.

В скважине с обсадной колонной 16 устройство устанавливают на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 17. Создают через НКТ с устья скважины во внутренней полости устройства избыточное давление P₁, которое обеспечивает запакеровку уплотнительных элементов 7 уплотнительных узлов устройства в обсадной колонне 16 за счет их сжатия ступенчатыми втулками 5. После запакеровки уплотнительных элементов 7 происходит сообщение внутренней полости устройства с кольцевой полостью скважины между уплотнительными узлами устройства при совмещении радиальных отверстий 12 корпуса 11 и 14 дифференциальной втулки 13 за счет ее перемещения вверх под воздействием избыточного давления P₁. При этом в кольцевой полости скважины между уплотнительными узлами устройства создается избыточное давление P₂, которое по величине всегда меньше избыточного давления P₁ на величину, необходимую для перемещения вверх дифференциальной втулки 13 (сжатия пружины 15) до совмещения радиальных отверстий 14 и 12.

При прекращении закачки жидкости в насосно-компрессорные трубы происходит выравнивание избыточного давления во внутренней полости устройства и избыточного давления в кольцевой полости скважины между уплотнительными узлами устройства. В результате дифференциальная втулка 13 под действием пружины 15 возвращается в исходное положение. При уменьшении избыточного давления во внутренней полости устройства до величины P₀ вплоть до нуля, т.е. заведомо меньшей величины P₂, ступенчатые втулки 5 верхнего уплотнительного узла перемещаются вниз, а нижнего вверх под действием избыточного давления P₂, действующего в кольцевых полостях 10. Это обеспечивает распакеровку уплотнительных элементов 7 верхнего и нижнего уплотнительных узлов устройства без применения вспомогательных клапанов, устанавливаемых над устройством для выравнивания давления в колонне насосно-компрессорных труб и кольцевой полости скважины над устройством.

Использование: в области нефтегазодобывающей промышленности, а именно в пакерующих устройствах для ремонта скважин. Обеспечивает повышение эксплуатационной надежности устройства. Сущность изобретения: устройство включает корпус. На нем размещены два уплотнительных узла. Между ними расположен клапанный узел. Каждый из уплотнительных узлов выполнен в виде корпуса, полого цилиндра и втулки с уплотнительным элементом, радиальным каналом и выступом. Полый цилиндр образует с корпусом кольцевой канал. Втулка помещена в кольцевом канале и образует ее выступом с выступом корпуса кольцевую полость. Она сообщена со скважиной через радиальный канал втулки. 6 ил.

Устройство для ремонта скважин, включающее корпус и размещенные на нем два уплотнительных узла, клапанный узел, расположенный между уплотнительными узлами, и заглушку на нижнем торце устройства, отличающееся тем, что каждый из уплотнительных узлов выполнен в виде корпуса с выступом, полого цилиндра, образующего с корпусом кольцевой канал, втулки с уплотнительным элементом, радиальным каналом и выступом, помещенной в кольцевом канале и образующей ее выступом и выступом корпуса кольцевую полость, сообщенную со скважиной через радиальный канал втулки.