ПАКЕРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ Российский патент 2005 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к средствам защиты обсадных колонн от воздействия высокого давления, и может найти применение при спуске дополнительных обсадных колонн в скважины, обсадные колонны которых пришли в негодность.

Известно пакерующее устройство, состоящее из деформируемого корпуса с эластичной манжетой и расширяющего узла, расположенного внутри корпуса, и замкового механизма (Полезная модель. Патент РФ №32182, МКИ 7 Е 21 В 33/12, 2003).

Недостатки устройства:

- невозможность создания значительной нагрузки на уплотнительный элемент, которая ограничивается грузоподъемностью вышки и возможностями подъемного механизма;

- при большой глубине скважины при натяжке инструмента может сработать «эффект пружины», который приведет к аварийной ситуации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны, содержащее деформируемый корпус с эластичной манжетой и расширителем, посадочный инструмент, включающий гидрокамеру, образованную штоком с поршнем и цилиндром с крышкой, якорный узел, включающий корпус с установленными в нем плашками (Полезная модель. Патент РФ №35124, МКИ 7 Е 21 В 33/12, 2003).

Недостатки устройства:

- сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества узлов и деталей;

- в случае, если дополнительная обсадная колонна оказалась негерметичной, невозможно будет поднять давление в гидроцилиндре до необходимой величины, что приведет к аварийной ситуации;

- при недостаточном осевом усилии вверх срезное кольцо 17 может не разрушиться, что приведет также к аварийной ситуации;

- в случае, если во время установки устройства его нижняя часть окажется под наклоном, нарушится соосность между осью воронки 9 и осью дополнительной обсадной колонны, что приведет к невозможности срабатывания устройства.

Задачей изобретения является создание устройства, обладающего более упрощенной конструкцией и имеющего повышенную надежность и работоспособность.

Указанная задача решается предлагаемым пакерующим устройством дополнительной обсадной колонны, содержащим деформируемый корпус с эластичной манжетой и расширителем, посадочный инструмент, включающий гидрокамеру, образованную штоком с поршнем и цилиндром с крышкой, якорный узел, включающий корпус с установленными в нем плашками.

Новым является то, что расширитель расположен в верхней части деформируемого корпуса, а якорный узел - выше гидрокамеры, цилиндр с крышкой установлен с возможностью перемещения относительно штока и имеет в нижней части заглушку с кольцевым упором, взаимодействующим с расширителем; корпус якорного узла с наружной стороны снабжен радиальными цилиндрическими гнездами, в которых установлены подпружиненные плашки, сообщающиеся через каналы с внутренним пространством устройства.

На чертеже изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.

Устройство состоит из корпуса 1, выполненного в виде патрубка из легко деформируемого материала, эластичной манжеты 2, пригуммированной к наружной поверхности корпуса, и расширителя 3.

В устройство входит посадочный инструмент, включающий шток 4 с поршнем 5, цилиндр 6 с крышкой 7, образующие гидрокамеру 8. В верхней части цилиндра находятся каналы 9, а нижняя его часть снабжена глухой заглушкой 10 с кольцевым упором 11.

Шток 4 верхней частью соединен с корпусом 12 якорного узла. В корпусе выполнены радиальные цилиндрические гнезда 13, в которые вставлены подпружиненные плашки 14. Каналами 15 гнезда сообщаются с внутренним пространством устройства.

Сопрягаемые поверхности деталей снабжены уплотнительными кольцами 16. Корпус 1 устройства и дополнительная обсадная колона 17 соединены между собой муфтой 18.

Устройство работает следующим образом.

После исследования старой обсадной колонны 19 вовнутрь ее на дополнительной обсадной колонне 17 (колона безмуфтовая с целью максимального использования сечения старой колонны) спускают пакерующий узел устройства с таким расчетом, чтобы эластичная манжета 2 оказалась ниже нарушений в колонне 19, и герметично фиксируют фланец 20 на фланце 21 колонны 19. После этого в колонну 17 на НКТ (насосно-компрессорных трубах) 22 спускают посадочный инструмент с якорным узлом до тех пор, пока кольцевой упор 11 не сядет на верхний торец расширителя 3. Индикатором веса на устье скважины будет зафиксировано снижение нагрузки на НКТ. После этого НКТ разгружают. Под воздействием нагрузки расширитель 3 перемещается вниз на определенную длину, расширяет корпус 1 и прижимает манжету 2 к стенкам обсадной колонны 19. А так как нагрузки от веса НКТ для полной запакеровки, как правило, недостаточно, создают дополнительную нагрузку. Для этого в НКТ повышают давление, под воздействием которого плашки 14 перемещаются в гнездах 13 и внедряются в стенки обсадной колонны 19 и тем самым заякоривают НКТ.

Избыточное давление одновременно распространяется и на гидрокамеру 8, под воздействием которого на ее цилиндр 6 и, соответственно, на расширитель 3, создается дополнительная нагрузка (которой можно широко варьировать), происходит дальнейшее перемещение расширителя 3 вниз и прижатие корпуса 1 и манжеты 2 к стенкам обсадной колонны 19. После этого давление сбрасывают, под воздействием пружин 23 плашки 14 возвращаются в исходное положение. Посадочный инструмент и якорный узел поднимают на поверхность.

В случае, если хода цилиндра 6 недостаточно для полной пакеровки, при нижнем положении цилиндра 6 давление сбрасывают, при этом плашки 14 отходят от обсадной колонны 19, после этого разгружают вновь колонну НКТ, затем опять создают избыточное давление, после чего происходит заякоривание и окончательная пакеровка.

Предлагаемое устройство значительно проще по конструкции, чем известное, и позволяет создавать значительные нагрузки при пакеровке. Все узлы и детали устройства обладают повышенной надежностью и работоспособностью.

Использование: при спуске дополнительных обсадных колонн в скважины, обсадные колонны которых пришли в негодность. Достигается упрощение конструкции, повышается надежность и работоспособность. Устройство состоит из пакера, посадочного инструмента и якорного узла. Особенностью устройства является то, что расширитель пакера установлен в верхней части корпуса, а якорный узел - выше гидрокамеры посадочного инструмента. Цилиндр гидрокамеры установлен с возможностью перемещения относительно штока и связан гидравлически с внутренним пространством устройства. Корпус якорного узла снабжен гнездами, в которых установлены подпружиненные плашки, которые срабатывают от гидровоздействия, создаваемого в колонне НКТ, на которых спускают устройство в скважину. 1 ил.

Пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны, содержащее деформируемый корпус с эластичной манжетой и расширителем, посадочный инструмент, включающий гидрокамеру, образованную штоком с поршнем и цилиндром с крышкой, якорный узел, включающий корпус с установленными в нем плашками, отличающееся тем, что расширитель расположен в верхней части деформируемого корпуса, а якорный узел - выше гидрокамеры, цилиндр с крышкой установлен с возможностью перемещения относительно штока и имеет в нижней части заглушку с кольцевым упором, взаимодействующим с расширителем; корпус якорного узла с наружной стороны снабжен радиальными цилиндрическими гнездами, в которых установлены подпружиненные плашки, сообщающиеся через каналы с внутренним пространством устройства.