УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ КРОССОВЕРА Российский патент 2008 года по МПК E21B43/04 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в процессе заканчивания и капитального ремонта скважин в составе комплекса подземного технологического оборудования при сооружении гравийно-намывных фильтров для сообщения трубного и затрубного пространства выше пакера при организации перекрестного потока рабочей жидкости, а также для опрессовки гидравлического пакера.

Известно устройство для создания кроссовера, содержащее нагнетательный клапан с промывочными окнами, клапан перекрестного потока с намывными окнами и золотником, пакер и намывную трубку с окнами, имеющую сквозное проходное отверстие и расположенную внутри корпусов нагнетательного клапана, клапана перекрестного потока и пакера ("Комплекс оборудования УГФ-168 для создания гравийного фильтра в скважинах ПХГ". Инструкция по применению. Москва, 1988, ВНИИГАЗ, 46 стр.)

Недостатками известного устройства являются его низкие функциональные возможности, так как клапан нагнетательный не может быть установлен и спущен в скважину одновременно с другими элементами комплекса подземного технологического оборудования, что требует проведения дополнительных спускоподъемных операций. Кроме того, в нагнетательном клапане не предусмотрена возможность опрессовки гидравлического пакера, а конструкция клапана перекрестного потока и намывной трубки не позволяет обеспечить точного совпадения всех намывных окон, необходимых для циркуляции рабочей жидкости.

Технический результат, который обеспечивает предлагаемое изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей устройства и улучшении технологичности ведения работ с его использованием. Это достигается возможностью проведения дополнительных технологических мероприятий, а именно заменой бурового раствора в скважине и полной промывки призабойной зоны при уменьшении количества необходимых спускоподъемных операций. При этом повышается качество гравийного массива и увеличивается безремонтный период эксплуатации скважины.

Данный технический результат достигается благодаря тому, что в устройстве для создания кроссовера, содержащем нагнетательный клапан с промывочными окнами, клапан перекрестного потока с намывными окнами и золотником, пакер и намывную трубку с окнами, имеющую сквозное проходное отверстие и расположенную внутри корпусов нагнетательного клапана, клапана перекрестного потока и пакера, нагнетательный клапан снабжен подвижной втулкой, перекрывающей промывочные окна в его корпусе, а также подвижной пробкой, соединенной с намывной трубкой, верхняя часть золотника клапана перекрестного потока выполнена в виде зубчатого наконечника, а верхняя часть намывной трубки выполнена в виде зубчатого оголовка, при этом зубцы наконечника золотника клапана перекрестного потока находятся в зацеплении с зубцами зубчатого оголовка намывной трубки с возможностью проворота намывной трубки вокруг своей оси для совмещения намывных окон корпуса клапана перекрестного потока и окон намывной трубки, а на нижней стороне золотника клапана перекрестного потока размещена цанга, входящая в зацепление с корпусом намывной трубки. Подвижная втулка выполнена с возможностью открытия промывочных окон в нагнетательном клапане при ее смещении относительно корпуса нагнетательного клапана при создании избыточного давления в затрубном пространстве над пакером. Подвижная пробка может быть соединена с намывной трубкой посредством резьбового соединения.

Сущность изобретения поясняется фигурами:

- на фиг.1 изображено устройство для создания кроссовера в исходном положении;

- на фиг.2 изображено устройство для создания кроссовера в положении запакерования и опрессовки гидравлического пакера;

- на фиг.3 изображено устройство для создания кроссовера в положении открытия намывных окон;

- на фиг.4 изображено устройство для создания кроссовера после завершения всех технологических операций;

- на фиг.5 изображена трубка намывная;

- на фиг.6 изображен клапан перекрестного потока.

Устройство для создания кроссовера (фиг.1) состоит из клапана нагнетательного 1, клапана перекрестного потока 2, пакера гидравлического 3 и трубки намывной 4.

Конструкция клапана нагнетательного состоит из следующих элементов: корпуса 5 с промывочными окнами 6, подвижной втулки 7, зафиксированной срезными винтами 8, образующей механизм опрессовки пакера и подвижной пробки 9. Подвижная пробка 9 предназначена для подвески внутри корпуса клапана нагнетательного 1 трубки намывной 4, которая связана с ней посредством резьбового соединения, а также для герметизации и разобщения внутренней полости трубки намывной от внешнего кольцевого пространства 10. Пробка 9 обладает возможностью вращения, а также осевого перемещения внутри корпуса 5.

Трубка намывная 4 предназначена для создания вместе с нагнетательным клапаном, пакером гидравлическим и клапаном перекрестного потока двух каналов с целью организации перекрестного потока рабочей жидкости - кроссовера.

Конструкция трубки намывной состоит из следующих элементов (фиг.5): штока 11, втулки 12, винта срезного 13, зубчатого оголовка 14, трубки соединительной 15. Втулка 12, удерживаемая срезным винтом 13, перекрывает окна 16 в штоке 11. Клапан перекрестного потока 2 предназначен для сообщения трубного и затрубного пространства ниже гидравлического пакера 3 при организации перекрестного потока рабочей жидкости.

Клапан перекрестного потока - двухпозиционный, золотникового типа. Осевое перемещение золотника осуществляется с помощью трубки намывной 4.

Конструкция клапана перекрестного потока состоит из следующих элементов (фиг.6): корпуса 17, золотника 18 с цангой 19 и зубчатого наконечника 20.

Возможность прохождения рабочей жидкости в прямом и обратном направлениях через клапан перекрестного потока обеспечивается конструктивным исполнением корпуса 17, выполненного в виде цилиндра и вставки. Золотник 18, размещенный внутри корпуса 17, в верхнем положении перекрывает намывные окна 21, выполненные в корпусе 17, и удерживается цангой 19. Золотник 18 имеет на верхнем конце зубчатый наконечник 20, а трубка намывная в своей верхней части снабжена оголовком с ответными зубьями 14, позволяющими при вхождении трубки намывной в золотник и взаимодействии зубцов, образующими механизм автоматического совмещения намывных окон, осуществлять автоматический проворот трубки намывной для полного совпадения окон трубки намывной и клапана перекрестного потока. В верхнем положении золотника цанга 19 находится в нормальном, несжатом состоянии и не препятствует свободному прохождению сквозь нее штока 11 трубки намывной. Продвижение трубки намывной 4 совместно с золотником 18 вниз внутри клапана перекрестного потока 2 приводит к сжатию лепестков цанги 19, при этом кулачки на концах лепестков входят в проточку на штоке 11 трубки намывной. В нижнем положении соответствующие намывные окна в трубке намывной, золотнике и корпусе намывного клапана полностью совпадают. Возвращение золотника 18 в верхнее положение осуществляется при перемещении вверх трубки намывной 4. Трубка намывная выталкивает золотник благодаря зацеплению с кулачками на лепестках цанги 19. Кулачки не могут выйти из зацепления до тех пор, пока золотник не будет возвращен в свое первоначальное положение и цанга не примет свою нормальную, первоначальную форму, тем самым гарантируя закрытие намывных окон. Открытие и закрытие клапана перекрестного потока 2, то есть перемещение золотника 18, может производиться многократно.

Устройство для создания кроссовера работает следующим образом. При сборке устройства все промывочные окна 6 (фиг.1) в нагнетательном клапане 1 и намывные окна 21 в клапане перекрестного потока 2 находятся в закрытом состоянии. Для запакерования гидравлического пакера 3 во внутреннюю полость устройства для создания кроссовера сбрасывают малый шар 22 (фиг.2), который садится на соответствующие седло в трубке намывной и перекрывает ее сквозное проходное отверстие, что позволяет создать импульс давления. При создании давления во внутренней полости устройства для создания кроссовера происходит запакерование гидравлического пакера 3 и одновременно перемещение трубки намывной 4 в нижнее положение. Благодаря наличию механизма автоматического совмещения намывных окон происходит их строгое совпадение вне зависимости от того, какое положение они занимали при сборке устройства. При этом намывные окна 21 клапана перекрестного потока остаются перекрытыми втулкой 12, что позволяет избежать падения давления в его внутренней полости устройства для создания кроссовера. Для опрессовки гидравлического пакера 3 создается давление снаружи устройства для создания кроссовера выше пакера. Так как в клапане нагнетательном 1 промывочные окна 6 перекрыты втулкой 7, то в случае качественной пакеровки падения давления происходить не должно. При дальнейшем повышении давления снаружи устройства для создания кроссовера происходит срез винтов 8, удерживающих втулку 7, и открытие промывочных окон 6 в клапане нагнетательном 1. Для окончательной подготовки устройства для создания кроссовера к организации перекрестного потока рабочей жидкости при сооружении гравийно-намывного фильтра в его внутреннюю полость 24 сбрасывают большой шар 23 (фиг.3), который садится на втулку 12 трубки намывной 4. Теперь при создании импульса давления во внутренней полости устройства для создания кроссовера срезаются винты 13, удерживающие втулку 12, которая перемещается в нижнее положение, открывая намывные окна 21 в клапане перекрестного потока 2. Организацию перекрестного потока устройством для создания кроссовера осуществляют следующим образом. Рабочую жидкость подают во внутреннюю полость устройства 24. Пройдя по трубке соединительной 15 и трубке намывной 4 до шара 23, жидкость выходит наружу ниже гидравлического пакера 3 через намывные окна 21 клапана перекрестного потока 2, перенося гравий для создания гравийного фильтра. Освободившись от гравия, рабочая жидкость попадает через трубку намывную 4, приподнимая малый шар 22, и систему каналов 25, расположенных внутри клапана перекрестного потока 2, в кольцевое пространство 26, образованное внутренней полостью гидравлического пакера 3 и трубкой соединительной 15, откуда через промывочные окна 6 нагнетательного клапана 1 выходит из устройства для создания кроссовера выше пакера. По завершении процесса транспортирования гравия нагнетательный клапан 1 с трубкой намывной 4 отсоединяют от гидравлического пакера 3 и извлекают из скважины (фиг.4). При этом трубка намывная перемещает золотник 18 клапана перекрестного потока, который перекрывает намывные окна 21 в корпусе клапана перекрестного потока 2.

Изобретение может быть использовано в процессе заканчивания и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин при сооружении гравийно-намывных фильтров для сообщения трубного и затрубного пространства при организации перекрестного потока рабочей жидкости, а также для опрессовки гидравлического пакера. Обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства и улучшение технологичности ведения работ с его использованием. Устройство содержит нагнетательный клапан с промывочными окнами, клапан перекрестного потока с намывными окнами и золотником, пакер и намывную трубку с окнами, имеющую сквозное проходное отверстие и расположенную внутри корпусов нагнетательного клапана, клапана перекрестного потока и пакера. Нагнетательный клапан снабжен подвижной втулкой, перекрывающей промывочные окна в его корпусе, а также подвижной пробкой, соединенной с намывной трубкой. Верхняя часть золотника клапана перекрестного потока выполнена в виде зубчатого наконечника. Верхняя часть намывной трубки выполнена в виде зубчатого оголовка. Зубцы наконечника золотника клапана перекрестного потока находятся в зацеплении с зубцами зубчатого оголовка намывной трубки с возможностью проворота намывной трубки вокруг своей оси для совмещения намывных окон корпуса клапана перекрестного потока и окон намывной трубки. На нижней стороне золотника клапана перекрестного потока размещена цанга, входящая в зацепление с корпусом намывной трубки. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для создания кроссовера, содержащее нагнетательный клапан с промывочными окнами, клапан перекрестного потока с намывными окнами и золотником, пакер и намывную трубку с окнами, имеющую сквозное проходное отверстие и расположенную внутри корпусов нагнетательного клапана, клапана перекрестного потока и пакера, отличающееся тем, что нагнетательный клапан снабжен подвижной втулкой, перекрывающей промывочные окна в его корпусе, а также подвижной пробкой, соединенной с намывной трубкой, верхняя часть золотника клапана перекрестного потока выполнена в виде зубчатого наконечника, а верхняя часть намывной трубки выполнена в виде зубчатого оголовка, при этом зубцы наконечника золотника клапана перекрестного потока находятся в зацеплении с зубцами зубчатого оголовка намывной трубки с возможностью проворота намывной трубки вокруг своей оси для совмещения намывных окон корпуса клапана перекрестного потока и окон намывной трубки, а на нижней стороне золотника клапана перекрестного потока размещена цанга, входящая в зацепление с корпусом намывной трубки.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижная втулка выполнена с возможностью открытия промывочных окон в нагнетательном клапане при ее смещении относительно корпуса нагнетательного клапана при создании избыточного давления в затрубном пространстве над пакером.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижная пробка соединена с намывной трубкой посредством резьбового соединения.