ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] В данном документе описаны скважинные инструменты, используемые в нефтегазовой промышленности, а более конкретно, устройства изолирования ствола скважины, в которых используются расширяемые системы уплотнения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] При бурении, заканчивании и интенсификации добывающих углеводородных скважин применяются различные скважинные инструменты. Например, часто требуется герметизировать предназначенные для обработки части ствола скважины. Например, во время операций по гидроразрыву пласта в обсадную колонну с поверхности нагнетают и вытесняют в окружающий подземный пласт различные флюиды и суспензии, но жидкость для гидроразрыва должна подаваться только к некоторым требуемым интересующим зонам. Таким образом, существует необходимость в герметизации ствола скважины и, следовательно, в обеспечении зонного изолирования для целевой обработки в требуемой зоне. Устройства для изолирования ствола скважины, такие как пакеры, пакер-пробки и пробки для гидроразрыва пласта (т.е. пробки для ГРП) разработаны для этих основных целей и хорошо известны в данной области добычи углеводородов, таких как нефть и газ. Такие устройства для изолирования ствола скважины могут применяться в непосредственном контакте с поверхностью пласта ствола скважины с обсадной колонной, проходящей и закрепленной в стволе скважины, или с перфорированной трубой или металлической сеткой. Из публикации US 2019/0071949 известны устройство и способ для изолирования ствола скважины. Однако эти известные решения обладают рядом недостатков. В частности, они не обеспечивают должную степень герметизации между оправкой паркера и внутренней частью ствола скважины из-за недостаточного уплотнительного контакта используемых в них уплотнительных элементов со стволом скважины.
[0003] Устройства для изолирования ствола скважины, такие как пакеры, пакер-пробки и пробки для ГРП, обеспечивают уплотнительную систему между наружной поверхностью основной части устройства для изолирования и внутренней поверхностью обсадной трубы для предотвращения протекания флюида за пределы насосно-компрессорной трубы, используемой при скважинных операциях. Узел пакера может обеспечить протекание флюида через его оправку и, следовательно, через насосно-компрессорную трубу, к которой он присоединен. Пакер-пробка может иметь твердую оправку и блокировать весь поток флюида в насосно-компрессорной трубе. В пробке для ГРП предусмотрен односторонний клапан для одностороннего потока вверх через насосно- компрессорную трубу путем регулирования потока через оправку пробки для ГРП, которая находится в сообщении по текучей среде с насосно-компрессорной трубой.
[0004] Устройства для изолирования ствола скважины могут содержать уплотнительную систему и систему крепления. Уплотнительные системы могут опираться на один элемент или множество элементов для образования изолирующего уплотнения. Система крепления может содержать один или два комплекта шлипсов для крепления к насосно-компрессорной трубе.
[0005] После завершения требуемой скважинной операции уплотнение, образованное устройством для изолирования ствола скважины, может быть ослаблено, система крепления освобождена, а сам инструмент может быть извлечен из ствола скважины. Извлечение устройства для изолирования ствола скважины может обеспечить возможность начала операций по добыче углеводородов без препятствий, связанных с присутствием скважинного инструмента. Извлечение устройства для изолирования ствола скважины может быть осуществлено посредством инструмента для извлечения, который расцепляет узел, операции по извлечению, которая включает фрезерование или выбуривание части устройства изолирования ствола скважины, или разложения материала устройства для изолирования ствола скважины путем растворения, эрозии или коррозии.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0006] Для более полного понимания данного изобретения приведена ссылка на следующее краткое описание, рассматриваемое в связи с прилагаемыми графическими материалами и подробным описанием, в которых одинаковые ссылочные позиции представляют собой одинаковые части.
[0007] На Фиг. 1 представлен вид с вырезом одного варианта реализации устройства для изолирования ствола скважины в соответствии с одним вариантом реализации.
[0008] На Фиг. 2 представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации пробки для ГРП в стволе скважины.
[0009] На Фиг. 3A-3B представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации устройства для изолирования ствола скважины.
[0010] На Фиг. 4A-4B представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации опорного кольца устройства для изолирования ствола скважины.
[0011] На Фиг. 5A-5B представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации устройства для изолирования ствола скважины.
[0012] На Фиг. 6 представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации опорного кольца устройства для изолирования ствола скважины.
[0013] На Фиг. 7A-7B представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации устройства для изолирования ствола скважины.
[0014] На Фиг. 8A-8B представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации устройства для изолирования ствола скважины.
[0015] На Фиг. 9A-9B представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации устройства для изолирования ствола скважины.
[0016] На Фиг. 10A-10B представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации устройства для изолирования ствола скважины.
[0017] На Фиг. 11A-11B представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации устройства для изолирования ствола скважины.
[0018] На Фиг. 12 представлен вид в поперечном разрезе одного варианта реализации опорного кольца устройства для изолирования ствола скважины.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0019] Вначале следует понимать, что хотя ниже приведено иллюстративное применение одного или более вариантов реализации, описанные системы и способы могут быть применены с использованием любого количества методов, известных или существующих в настоящее время. Данное изобретение никоим образом не должно ограничиваться иллюстративными вариантами реализации, графическими материалами и методами, проиллюстрированными ниже, но может быть модифицировано в пределах объема прилагаемой формулы изобретения вместе с полным объемом ее эквивалентов.
[0020] Если не указано иное, любое использование любых форм терминов «присоединять», «входить в зацепление», «соединять», «прикреплять» или любого другого термина, описывающего взаимодействие между элементами, не подразумевает ограничение взаимодействия прямым взаимодействием между элементами и может также включать в себя косвенное взаимодействие между описанными элементами. В последующем обсуждении и в формуле изобретения термины «включающий» и «содержащий» используются в неограничивающей форме и, таким образом, должны интерпретироваться как означающие «включая, но не ограничиваясь...». Ссылка на «вверх» или «вниз» будет сделана для целей описания, причем «вверх», «верхний», «направленный вверх» или «выше» означает направление к поверхности ствола скважины, а термины «вниз», «нижний», «направленный вниз», или «ниже» означают направление к забойному концу скважины, независимо от ориентации ствола скважины. Ссылка на «внутрь» или «наружу» будет сделана для целей описания, причем термины «в», «внутренний» или «направленный внутрь» означают направление к центру или центральной оси ствола скважины, а термины «снаружи», «наружный» или «направленный наружу» означают направление к трубчатому элементу ствола скважины и/или стенке ствола скважины. Ссылка на «продольный», «в продольном направлении» или «в осевом направлении» означает направление, по существу выровненное с основной осью ствола скважины и/или трубчатого элемента ствола скважины. Ссылка на «радиальный» или «радиально» означает направление, по существу выровненное с линией между основной осью ствола скважины и/или трубчатым элементом ствола скважины и стенкой ствола скважины, которая по существу перпендикулярна основной оси ствола скважины и/или трубчатого элемента ствола скважины, хотя радиальное направление не обязательно должно проходить через центральную ось ствола скважины и/или трубчатого элемента ствола скважины. Различные характеристики, упомянутые выше, а также другие признаки и характеристики, более подробно описанные ниже, будут очевидны для специалистов в данной области техники при помощи данного изобретения при ознакомлении с последующим подробным описанием вариантов реализации и при обращении к прилагаемым графическим материалам. Кроме того, в данном изобретении также рассматриваются комбинации вариантов реализации, описанных в данном документе.
[0021] Пакеры используют в добывающих скважинах для обеспечения кольцевого уплотнения между наружной частью эксплуатационной насосно-компрессорной колонны и внутренней частью обсадной трубы скважины. Пакеры обычно размещают в забое скважины рядом с тем местом, где добываемые флюиды, например нефть и газ, вводятся в скважину через перфорационные отверстия или необсаженную секцию. Добываемые флюиды могут также содержать коррозионно-активные элементы, такие как песок, вода и кислоты, которые добывают с поступлением на поверхность вместе с требуемыми углеводородами. Кольцевое уплотнение изолирует коррозионно-активные добываемые флюиды от обсадной трубы скважины выше пакера к поверхности и направляет поток добываемых флюидов к присоединенной эксплуатационной насосно-компрессорной трубе.
[0022] В пакерах могут использовать шлипсы для закрепления или захвата обсадной трубы скважины. В шлипсовой системе обычно используют одну часть с зубьями, называемую шлипсом, которую можно протолкнуть вверх по конической части, называемой отклоняющим клином, для вхождения в зацепление с обсадной трубой скважины. Шлипс удерживает пакер на месте в противодействие гидравлическим силам кольцевого уплотнения.
[0023] Пакеры представляют собой один из типов скважинного инструмента, который обеспечивает изоляцию ствола скважины при помощи уплотнительных элементов и шлипсов. Эксплуатационные пакеры защищают ствол скважины от добываемых флюидов на протяжении всего срока эксплуатации скважины. Извлекаемые пакеры для технического обслуживания могут быть временно размещены в скважине для операций технического обслуживания скважины, таких как закупоривание цементом, кислотная обработка, гидроразрыв пласта и испытание скважины. Пакеры-пробки используют в качестве временных пробок для изолирования части скважины или для закупорки скважины для временной ликвидации. Пробки для ГРП изолируют давление сверху, но пропускают поток снизу. Пробки для ГРП изолируют нижнюю зону скважины таким образом, чтобы можно было провести гидроразрыв верхней зоны с использованием воды и песка. Все эти инструменты являются примерами устройств для изолирования ствола скважины.
[0024] В устройствах для изолирования ствола скважины используют расширяемые уплотнительные системы для обеспечения герметизации между оправкой пакера и внутренней частью обсадной трубы. Системы уплотнительных элементов обычно содержат металлическое опорное кольцо и пластиковые, эластомерные или резиновые уплотнительные элементы. Эти системы элементов расширяются от инструмента для герметизации напротив обсадной трубы. Величина расширения в общем ограничивается конструкцией опорного кольца.
[0025] В данном документе описано устройство для изолирования ствола скважины с вариантами реализации, описывающими систему уплотнительных элементов для герметизации и изолирования частей ствола скважины. Расширяемые уплотнительные системы содержат металлическое опорное кольцо и пластиковые, эластомерные или резиновые уплотнительные элементы и могут обеспечивать расширение уплотнительных систем через большие зазоры и, следовательно, обеспечивать различные преимущества по сравнению с традиционными эластомерными или резиновыми уплотнительными элементами. Например, расширяемые уплотнительные системы, описанные в данном документе, способны обеспечить уплотнение через гораздо более широкий зазор между наружной поверхностью изолирующего устройства и внутренней поверхностью обсадной трубы внутри ствола скважины, что может обеспечить использование устройства для изолирования ствола скважины в обсадной трубе большего размера при одновременном использовании меньшего количества частей. Металлическое опорное кольцо расширяется для контакта с обсадной трубой и содержит пластиковые, эластомерные или резиновые уплотнительные элементы, чтобы предотвратить проскальзывание, растекание или потерю материала уплотнительных элементов из-за повышенного давления или температур. Металлическое опорное кольцо может также прикреплять устройство для изолирования ствола скважины к обсадной трубе путем захвата внутренней поверхности при его расширении. Уплотнительные элементы могут быть изготовлены из разлагаемых или неразлагаемых материалов. Металлическое опорное кольцо может быть изготовлено из разлагаемых или неразлагаемых материалов.
[0026] Со ссылкой на Фиг. 1 проиллюстрирована скважина, которая может реализовать или иным образом использовать один или более принципов данного изобретения в соответствии с одним или более вариантами реализации. Как проиллюстрировано, скважинная система 100 может содержать буровую установку 2 для технического обслуживания, которая может быть расположена на земной поверхности 4 и проходит над стволом 6 скважины, проникающим в подземный пласт 8, и вокруг него. Буровая установка 2 может представлять собой буровую установку, установку для заканчивания, установку для капитального ремонта скважин и т.п. В некоторых вариантах реализации буровая установка 2 для технического обслуживания может быть опущена и заменена стандартной наземной устьевой системой или установкой для заканчивания без отступления от объема данного изобретения. Хотя скважинная система 100 изображена как работающая на суше, следует понимать, что принципы данного изобретения могут быть в равной степени применены в любом морском или подводном применении, причем буровая установка 2 для технического обслуживания может представлять собой плавучую платформу или подземную устьевую установку, в общем известную в данной области техники.
[0027] Ствол 6 скважины может быть пробурен в подземный пласт 8 с использованием любого подходящего метода бурения и может проходить в по существу вертикальном направлении от земной поверхности 4 над вертикальной частью 10 ствола скважины. В определенной точке ствола 6 скважины вертикальная часть 10 ствола скважины может отклоняться от вертикали относительно земной поверхности 4 и переходить в по существу горизонтальную часть 12 ствола скважины. В некоторых вариантах реализации в стволе 6 скважины может быть осуществлено заканчивание путем цементирования обсадной колонны 14 внутри ствола 6 скважины вдоль всего ствола скважины или его части. Однако в других вариантах реализации обсадная колонна 14 может быть опущена во всем стволе 6 скважины или его части, и принципы данного изобретения могут в равной степени применяться к среде «необсажеиного ствола скважины». Термин «ствол скважины» может относиться к обсадной колонне или среде необсаженного ствола скважины.
[0028] Скважинная система 100 может дополнительно содержать устройство 16 для изолирования ствола скважины, которое может транспортироваться в ствол 6 скважины на устройстве 18 транспортировки, которое проходит от буровой установки 2 для технического обслуживания. Устройство 16 для изолирования ствола скважины может включать в себя или иным образом содержать любой тип обсадной трубы или устройство для изолирования ствола скважины, известное специалистам в данной области техники, включая, но не ограничиваясь этим, пробку для ГРП, пакер-пробку, пакер для ствола скважины, скребковую пробку, цементную пробку или любую их комбинацию. Устройство 18 транспортировки, которое доставляет устройство 16 для изолирования ствола скважины вниз скважины, может представлять собой, но не ограничиваясь этим, каротажный кабель, тросовый канат, электрическую линию, гибкую насосно-компрессорную трубу, бурильную трубу, эксплуатационную насосно-компрессорную трубу и т.п.
[0029] Устройство 16 для изолирования ствола скважины может транспортироваться вниз скважины к целевому местоположению (не показано) внутри ствола 6 скважины. В целевом местоположении устройство для изолирования ствола скважины может быть приведено в действие или «установлено» для герметизации ствола 6 скважины и может иным образом обеспечивать точку изолирования флюида внутри ствола 6 скважины. В некоторых вариантах реализации устройство 16 для изолирования ствола скважины может быть закачано в целевое местоположение с помощью гидравлического давления, прилагаемого буровой установкой 2 для технического обслуживания на земной поверхности 4. В таких вариантах реализации устройство 18 для транспортирования служит для поддержания управления устройством 16 для изолирования ствола скважины, когда оно пересекает ствол 6 скважины, и может обеспечивать питание для приведения в действие и установки устройства 16 для изолирования ствола скважины после достижения целевого местоположения. В других вариантах реализации устройство 16 для изолирования ствола скважины свободно падает в заданное местоположение под действием силы тяжести, пересекая весь ствол 6 скважины или его часть.
[0030] Специалистам в данной области техники будет понятно, что, хотя на Фиг. 1 показано устройство 16 для изолирования ствола скважины, установленное и работающее в горизонтальной части 12 ствола скважины ствола 6 скважины, варианты реализации, описанные в данном документе, в равной степени применимы для использования в частях ствола 6 скважины, которые являются вертикальными, отклоненными или иным образом наклонными. Кроме того, термины направления, такие как «выше», «ниже», «верхний», «нижний», «направленный вверх», «направленный вниз», «вверх по стволу скважины», «вниз по стволу скважины» и т.п., используется в отношении иллюстративных вариантов реализации, как они изображены на фигурах, причем направление вверх или вверх по стволу скважины относится к направлению к верхней части соответствующий фигуры, а направление вниз относятся к направлению к нижней части соответствующей фигуры, направление вверх по стволу скважины относится к направлению к поверхности скважины, а направление вниз по стволу скважины относится к направлению к носку скважины.
[0031] Далее со ссылкой на Фиг. 2 и с дальнейшей ссылкой на Фиг. 1 проиллюстрирован вид в поперечном разрезе приводимого в качестве примера устройства 200 для изолирования ствола скважины, в котором можно использовать один или более принципов данного изобретения в соответствии с одним или более вариантами реализации. Устройство 200 для изолирования ствола скважины может быть аналогичным устройству 16 для изолирования ствола скважины, показанному на Фиг. 1. Соответственно, устройство 200 для изолирования ствола скважины может быть выполнено с возможностью прохождения в ствол 6 скважины в целевом местоположении и его герметизации, и, таким образом, предотвращения протекания флюида за устройство 200 для изолирования ствола скважины для операций по заканчиванию ствола скважины и/или интенсификации притока. Как проиллюстрировано, ствол 6 скважины может быть обсажен обсадной колонной 14 или другим типом хвостовика ствола скважины или насосно-компрессорной трубы, в которых может быть подходящим образом установлено устройство 200 для изолирования ствола скважины.
[0032] Устройство 200 для изолирования ствола скважины в общем изображено и описано в данном документе как пробка для ГРП. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что принципы данного изобретения могут быть в равной степени применены к любому из других вышеупомянутых типов обсадной трубы или устройств для изолирования ствола скважины без отступления от объема данного изобретения. Действительно, устройство 200 для изолирования ствола скважины может представлять собой пробку для ГРП, пакер-пробку, пакер для ствола скважины, пакер для необсаженного ствола скважины, скребковую пробку, цементную пробку или любую их комбинацию в соответствии с принципами данного изобретения.
[0033] Как проиллюстрировано, устройство 200 для изолирования ствола скважины может содержать шаровую коробку 22, отходящую от верхнего конца оправки 24 или иным образом соединенную с ним. Уплотнительный шар или шар 26 для ГРП расположен в шаровой коробке 22, а оправка 24 образует центральный проточный канал 28. Оправка 24 также образует посадочное место 30 для шара на своем верхнем конце. В других вариантах реализации шаровая коробка 22 может быть опущена, а шар 26 в качестве альтернативы может быть спущен в ствол скважины в другое время, чем остальная часть устройства 200 для изолирования ствола скважины. Одно или более разделительных колец 32 (показано одно) могут быть прикреплены к оправке 24 и иным образом проходить вокруг нее. Разделительное кольцо 32 обеспечивает опору, которая в осевом направлении фиксирует набор верхних шлипсов 34А, которые также расположены по окружности вокруг оправки 24. Как проиллюстрировано, набор нижних шлипсов 34В может быть расположен более дистально от верхних шлипсов 34А.
[0034] Один или более отклоняющих клиньев 36 шлипсов (показаны как верхний отклоняющий клин 36А шлипса и нижний отклоняющий клин 36В шлипса соответственно) также могут быть расположены по окружности вокруг оправки 24, а один или более уплотнительных элементов 38 могут быть расположены между верхним отклоняющим клином 36А шлипса и нижним отклоняющим клином 36В шлипса и иным образом расположены вокруг оправки 24. В некоторых вариантах реализации один из верхнего отклоняющего клина шлипса и верхнего отклоняющего клина 36А шлипса может быть заменен радиальным уступом (не показан), обеспеченным оправкой 24. В таких вариантах реализации один конец уплотнительных элементов 38 может смещаться и иным образом входить в зацепление с радиальным уступом во время работы. Хотя на Фиг. 2 показаны три уплотнительных элемента 38, принципы данного изобретения в равной степени применимы к устройствам для изолирования ствола скважины, в которых используют более или менее трех уплотнительных элементов 38, без отступления от объема данного изобретения.
[0035] Посадочный башмак 40 может быть расположен на оправке 24 или иным образом прикреплен к ней на ее нижнем или дистальном конце. Следует понимать, что самая нижняя часть устройства 20 для изолирования ствола скважины не обязательно должна представлять собой посадочный башмак 40, а может представлять собой секцию любого типа, которая служит для завершения конструкции устройства 20 для изолирования ствола скважины или иным образом служит в качестве соединителя для соединения устройства 20 для изолирования ствола скважины с другими инструментами, такими как клапан, насосно-компрессорная труба или другое скважинное оборудование.
[0036] В некоторых вариантах реализации пружина 42 может быть расположена внутри камеры 44, образованной в оправке 24, и может быть иным образом расположена соосно с центральным проточным каналом 28 и соединена с ним по текучей среде. На одном конце пружина 42 входит в зацепление с уступом 48, образованным камерой 44, а на противоположном конце пружина 42 смещает и иным образом поддерживает шар 26. Шаровая коробка 22 может образовывать множество отверстий 46 (показаны три), которые обеспечивают протекание флюидов через них, таким образом обеспечивая протекание флюидов по всей длине устройства 20 для изолирования ствола скважины через центральный проточный канал 28.
[0037] Когда устройство 200 для изолирования ствола скважины опускают в ствол 6 скважины, пружина 42 предотвращает вхождение шара 26 в зацепление с посадочным местом 30 для шара. В результате флюиды могут проходить через устройство 200 для изолирования ствола скважины; т.е. через отверстия 46 и центральный проточный канал 28. Шаровая коробка 22 фиксирует шар 26 таким образом, что он не теряется во время перемещения в ствол 6 скважины к его целевому местоположению. Как только устройство 200 для изолирования ствола скважины достигает целевого местоположения, можно использовать установочный инструмент (не показан) известного в данной области техники типа для перемещения устройства 200 для изолирования ствола скважины из его неустановленного положения (показанного на Фиг. 2) в установленное положение. Установочный инструмент может действовать с помощью различных механизмов для закрепления устройства 200 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины, включая, но не ограничиваясь этим, гидравлическую установку, механическую установку, установку гидростатическим давлением в скважине, установку путем набухания, установку путем надувания и т.п.
[0038] В некоторых вариантах реализации устройство 200 для изолирования ствола скважины может содержать механизм для установки устройства 200 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины. То есть устройство 200 для изолирования ствола скважины может иметь механизм для перемещения из неустановленного положения (показанного на Фиг. 2) в установленное положение. Механизм установки устройства 200 для изолирования ствола скважины может включать в себя генератор механической силы, такой как сжатая пружина, генератор гидравлической силы, такой как внутренний поршень, приводимый в действие поверхностным давлением, генератор гидростатической силы, такой как внутренний поршень с камерой под атмосферным давлением, устройство для транспортирования с электродвигателем, такое как электродвигатель с продольным винтом, или любую комбинацию этих способов. Механизм установки устройства 200 для изолирования ствола скважины можно приводить в действие дистанционно с поверхности для перемещения устройства 200 для изолирования ствола скважины из неустановленного положения в установленное положение.
[0039] Установка устройства 200 для изолирования ствола скважины перемещает части из положения спуска в ствол скважины, показанного на Фиг. 2, в установленное или рабочее положение. Установочное усилие, создаваемое установочным инструментом (не показано), давит на шлипсы 34А-В для перемещения шлипсов 34А-В в осевом и радиальном направлении вверх на наклонную поверхность отклоняющих клиньев 36А-В шлипсов для приведения их в контакт со стволом 6 скважины. Отклоняющие клинья 36А-В шлипсов давят на уплотнительный элемент 38 для сжатия и радиального расширения уплотнительного элемента 38. Установочное усилие, прилагаемое к уплотнительному элементу 38, создает контактное напряжение в стволе 6 скважины. Прилагаемое установочное усилие может обеспечить уплотнительное зацепление с уплотнительными элементами 38 и привести к вхождению шлипсов в жесткое зацепление со стволом 6 скважины.
[0040] После установки устройства 200 для изолирования ствола скважины давление флюида внутри ствола 6 скважины может быть увеличено для преодоления усилия пружины указанной пружины 42, когда шар 26 прижимается к пружине 42. Преодоление усилия пружины может обеспечить вхождение шара 26 в зацепление с посадочным местом 30 для шара и герметизацию с ним и таким образом препятствует сообщению по текучей среде через центральный проточный канал 28. Когда шар 26 находится в уплотнительном зацеплении с посадочным местом 30 для шара, флюиды внутри ствола 6 скважины могут быть вытеснены в другие области ствола скважины или окружающий пласт для одной или более операций по заканчиванию ствола скважины и/или интенсификации притока. После операции по заканчиванию ствола скважины и/или интенсификации притока давление флюида может быть уменьшено внутри ствола 6 скважины, что таким образом обеспечивает выведение пружиной 42 шара 26 из зацепления с посадочным местом 30 для шара.
[0041] Как будет объяснено более подробно в следующих вариантах реализации, металлическое опорное кольцо может поддерживать уплотнительный элемент 38, когда устройство 200 для изолирования ствола скважины установлено в стволе 6 скважины. Установочное усилие, прилагаемое к уплотнительному элементу 38, радиально расширяет уплотнительный элемент 38, обеспечивая уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Уплотнительный элемент 38 перекрывает зазор между наружным диаметром устройства 200 для изолирования ствола скважины и внутренним диаметром ствола 6 скважины. Перепад давления в кольцевом пространстве ствола скважины между текучей средой кольцевого пространства вверх по стволу скважины и текучей средой кольцевого пространства вниз по стволу скважины вызывает перемещение уплотнительного элемента 38 со стороны высокого давления на сторону низкого давления. Направление вверх по стволу скважины относится к стороне уплотнительного элемента 38, которая является ближайшей к поверхностному устью скважины. Направление вниз по стволу скважины относится к стороне уплотнительного элемента 38, которая обращена к забою ствола скважины. Повышенный перепад давления в кольцевом пространстве может привести к перемещению материала элемента в зазор между наружным диаметром устройства 200 для изолирования ствола скважины и внутренним диаметром ствола 6 скважины. Уплотнительный элемент 38 был нагружен усилием сжатия, приложенным установочным механизмом для радиального расширения уплотнительного элемента 38 в ствол 6 скважины. Перепад давления в стволе скважины между кольцевым пространством вверх по стволу скважины и кольцевым пространством вниз по стволу скважины увеличивает напряжение внутри уплотнительного элемента 38. Когда материал элемента перемещается в зазор, находящийся под напряжением материал становится неподдерживаемым и начинает разрушаться из-за выдавливания, когда небольшая часть материала отрывается или выдавливается через зазор. Металлическое опорное кольцо может перекрывать зазор между наружным диаметром устройства 200 для изолирования ствола скважины и стволом 6 скважины для поддержки материала элемента и предотвращения перемещения уплотнительного элемента 38 в зазор.
[0042] Далее со ссылкой на Фиг. 3А, вариант реализации устройства 300 для изолирования ствола скважины содержит уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 60, нижний отклоняющий клин 36В шлипса, нижний шлипс 34В и торцевое кольцо 62. Уплотнительный элемент 38 установлен на наружную поверхность 54 оправки 24 и упирается в уступ 52 оправки. Уплотнительный элемент 38 показан как одиночный элемент, однако можно использовать два, три или любое количество уплотнительных элементов. Металлическое опорное кольцо 60 посажено со скольжением на наружную поверхность 54 оправки для приведения уплотнительного элемента 38 в контакт с торцевой поверхностью 73 вверх по стволу скважины. Нижний отклоняющий клин 36В шлипса посажен со скольжением на наружную поверхность 54 оправки и входит в контакт с металлическим опорным кольцом 60 с торцевой поверхностью 64. Нижний шлипс 34 В посажен со скольжением на наружную поверхность 54 оправки в соединении с конической поверхностью 37В с внутренней поверхностью 35 В отклоняющего клина. Торцевое кольцо 62 посажено со скольжением на наружную поверхность 54 оправки 24, чтобы оно упиралось в нижний шлипс 34В. Радиальный зазор G измеряют между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Уплотнительный элемент 38 и нижний шлипс 34В перекрывают радиальный зазор G для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины, когда устройство 300 для изолирования ствола скважины установлено в стволе скважины.
[0043] Металлическое опорное кольцо 60, более детально показанное на Фиг. 4А, может иметь в общем перевернутую U-образную форму, которая помещена со скольжением на наружную поверхность 54 оправки и упирается в уплотнительный элемент 38. Металлическое опорное кольцо 60 может иметь наружную поверхность 78 опоры вверх по стволу скважины и наружную поверхность 76 опоры вниз по стволу скважины. Сторона вверх по стволу скважины будет представлять собой сторону, которая является ближайшей к поверхностному устью скважины вдоль оси металлического опорного кольца 60 или оси оправки 24. Аналогичным образом, сторона вниз по стволу скважины будет представлять собой сторону, которая является ближайшей к забою скважины вдоль оси части или оправки 24. Верхний радиус 67 представляет собой наружную кривую, где сходятся наружная поверхность 78 опоры вверх по стволу скважины и наружная поверхность 76 опоры вниз по стволу скважины. Высоту кольца Н измеряют от верхнего радиуса 67 до нижнего края 74, перпендикулярного нижнему краю 74. Угол А, измеренный между наружной опорой вверх по стволу скважины и осью части в общем составляет от 15 до 45 градусов. Наружная поверхность 78 опоры вверх по стволу скважины и наружная поверхность 76 опоры вниз по стволу скважины имеют в общем одинаковую длину и угол с осью. Внутренняя поверхность 68 опоры вверх по стволу скважины представляет собой внутреннюю поверхность опоры вверх по стволу скважины. Внутренняя поверхность 66 опоры вниз по стволу скважины представляет собой внутреннюю поверхность внутренней опоры.
[0044] Металлическое опорное кольцо 60 может состоять из разлагаемого металлического материала, представляющего собой разлагаемый сплав, причем разлагаемый сплав представляет собой сплав магния и сплав алюминия или их комбинацию. Другие компоненты пробки для ГРП могут дополнительно состоять из разлагаемого материала, включая любой разлагаемый металлический материал (например, разлагаемый сплав) или разлагаемый эластомер, такой как пакерный элемент, без отступления от объема данного изобретения.
[0045] Металлическое опорное кольцо 60 может состоять из мягкого материала, поддающегося фрезерованию или бурению для удаления с помощью бурового долота или фрезы, например, из сплава латуни, сплава бронзы, сплава магния и сплава алюминия или их комбинаций. Другие компоненты пробки для ГРП могут дополнительно состоять из поддающегося фрезерованию или бурению материала, включая любые мягкие металлические материалы (например, сплав латуни, сплав алюминия или сплав магния) или композитный полимерный материал (например, стеклопластик, композиты из углеродного волокна), без отступления от объема данного изобретения.
[0046] Конфигурация металлического опорного кольца 60 может быть изменена, как показано на Фиг. 4В, после расширения до увеличенной высоты Н' со сложенными вместе опорами вверх по стволу скважины и вниз по стволу скважины. Установочное усилие, прилагаемое к устройству 300 для изолирования ствола скважины, передается металлическому опорному кольцу 60 торцевой поверхностью 72 вниз по стволу скважины и торцевой поверхностью 73 вверх по стволу скважины. Торцевая поверхность 72 вниз по стволу скважины может контактировать с торцевым кольцом 62, нижним отклоняющим клином 36 В шлипса, уплотнительным элементом 38 или вторым металлическим опорным кольцом 60 в зависимости от варианта реализации. Торцевая поверхность 73 вверх по стволу скважины может контактировать с уступом 52 оправки, отклоняющим клином 36А, уплотнительным элементом 38 или вторым металлическим опорным кольцом 60 в зависимости от варианта реализации. Установочное усилие, прилагаемое к соединительным частям, может передаваться от торцевой поверхности 72 вниз по стволу скважины через кольцо к торцевой поверхности 73 вверх по стволу скважины. Металлическое опорное кольцо 60 будет радиально расширяться и отклоняться в осевом направлении, когда установочное усилие превысит предел текучести материала. Металлическое опорное кольцо 60 будет радиально расширяться от исходной высоты Н, показанной на Фиг. 4А, до увеличенной высоты Н', показанной на Фиг. 4В. В расширенном состоянии внутренняя поверхность 68 опоры вверх по стволу скважины и внутренняя поверхность 66 опоры вниз по стволу скважины отклоняются друг к другу и могут входить в контакт друг с другом. Верхний радиус 67 и нижний радиус 70 могут уменьшаться в размере или иным образом отклоняться при радиальном изменении высоты с Н на Н'. Хотя увеличение высоты показано в виде свободно стоящего кольца на Фиг. 4В, понятно, что радиальное изменение высоты может быть ограничено внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины таким образом, что новая высота Н' может представлять собой образованную, радиально расширенную высоту до внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины.
[0047] Далее со ссылкой на Фиг. 3В, уплотнительный элемент 38' может расширяться под действием усилия сжатия, прилагаемого установочным инструментом, адаптированным к устройству 300 для изолирования ствола скважины. Установочный инструмент создает осевое усилие сжатия F, которое может быть передано с помощью комплекта переходников (не показан) на торцевое кольцо 62. Осевое усилие F передается через торцевое кольцо 62, толкая нижний шлипс 34В на конической поверхности 37 В нижнего отклоняющего клина 36В шлипса и приводя его в зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Торцевое кольцо 62 может фиксировать осевое усилие F с помощью блокирующего кольца (не показано), которое блокирует или фиксирует положение торцевого кольца 62 на оправке 24. Осевое усилие сжатия F передается через торцевую поверхность 64 нижнего отклоняющего клина 36В шлипса на торцевую поверхность 72 вниз по стволу скважины металлического опорного кольца 60 и на металлическое опорное кольцо 60, уплотнительный элемент 38 и на уступ 52 оправки. Осевое усилие сжимает уплотнительный элемент 38 между уступом 52 оправки и металлическим опорным кольцом 60, приводя его в уплотнительный контакт с внутренней поверхностью 50 обсадной трубы. Осевое усилие сжимает металлическое опорное кольцо 60 между уплотнительным элементом 38 и торцевой поверхностью 64 на нижнем отклоняющем клине 36В шлипса и расширяет металлическое опорное кольцо 60 в расширенное состояние. Зацепление уплотнительных элементов 38 между внутренней поверхностью обсадной трубы, наружной поверхностью 54 оправки, уступом 52 оправки и расширенным металлическим опорным кольцом 60' под действием осевого усилия F может создавать высокое контактное напряжение. В результате уплотнительные элементы 38 могут обеспечивать уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Контактное напряжение внутри уплотнительного элемента 38 может привести к перемещению находящегося под напряжением материала 39 элемента в зазор G между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Расширенный уплотнительный элемент 38' изолирует верхнюю окружающую ствол скважины среду WA (давление и состав флюида) от окружающей ствол скважины среды WB вниз по стволу скважины (давление и состав флюида).
[0048] В одном варианте реализации металлическое опорное кольцо 60' может расширяться в процентном отношении зазора G. Металлическое опорное кольцо 60 и уплотнительный элемент 38 расширяются под действием усилия сжатия, прилагаемого установочным инструментом, адаптированным к устройству 300 для изолирования ствола скважины. Осевое усилие сжимает уплотнительный элемент 38 между уступом 52 оправки и металлическим опорным кольцом 60, приводя его в уплотнительный контакт с внутренней поверхностью 50 обсадной трубы. Осевое усилие сжимает металлическое опорное кольцо 60 между уплотнительным элементом 38 и торцевой поверхностью 64 на нижнем отклоняющем клине 36В шлипса и расширяет металлическое опорное кольцо 60 в расширенное состояние с расширенной высотой Н', а опоры вверх по стволу скважины и вниз по стволу скважины складываются вместе. Радиальное изменение высоты с Н на Н' может расширить зазор G на 80%, но не для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. В одном варианте реализации расширенная высота Н' металлического опорного кольца 60' может находиться в пределах 2,286 мм (0,09 дюйма) от внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины. В одном варианте реализации расширенная высота Н' металлического опорного кольца 60' может упираться во внутреннюю поверхность 50 ствола 6 скважины в одном или более местоположениях, но не по всей внутренней окружности. Хотя радиальное изменение высоты с Н на Н' может расшириться на 80%, понятно, что процентное отношение может представлять собой любое число от 80% до 100%. Хотя расширенная высота Н' может составлять 2,286 мм (0,09 дюйма) от внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины, понятно, что данное расстояние может представлять собой любое число от 2,286 мм (0,09 дюйма) со снижением до нуля.
[0049] Устройство 300 для изолирования ствола скважины, показанное на Фиг. 3В, изолирует более высокое давление окружающей скважину среды WA вверх по стволу скважины от окружающей скважину среды WB вниз по стволу скважины. Более высокое давление от окружающей скважину среды WA вверх по стволу скважины может сместить находящийся под напряжением материал 39 элемента уплотнительного элемента 38 из зазора G между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины и привести его в контакт с расширенным металлическим опорным кольцом 60'. Расширенное металлическое опорное кольцо 60' поддерживает уплотнительный элемент 38 путем заполнения зазора G и предотвращения перемещения неподдерживаемого уплотнительного элемента 38. Однако элемент не поддерживается ради высокого давления с противоположного направления. То есть высокое давление среды WB вниз по стволу скважины может перемещать находящийся под напряжением материал 39 элемента уплотнительного элемента 38 в зазор G между наружным диаметром 53 и внутренней поверхностью 50. Находящийся под напряжением материал 39 элемента может стать неподдерживаемым и начать отрываться или выдавливаться.
[0050] На Фиг. 5А представлен вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий предпочтительный вариант реализации устройства 400 для изолирования ствола скважины, содержащего уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 60 и торцевое кольцо 62. Уплотнительный элемент 38 установлен на наружную поверхность 54 оправки и упирается в уступ 52 оправки. Металлическое опорное кольцо 60 посажено со скольжением на наружную поверхность 54 оправки для приведения уплотнительного элемента 38 в контакт с торцевой поверхностью 73 вверх по стволу скважины. Торцевое кольцо 62 посажено со скольжением на наружную поверхность 54 оправки и приводит в контакт металлическое опорное кольцо 60 с торцевой поверхностью 64. Радиальный зазор G измеряют между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины.
[0051] Далее со ссылкой на Фиг. 5В, уплотнительный элемент 38 может расширяться под действием усилия сжатия, прилагаемого установочным инструментом, адаптированным к устройству 400 для изолирования ствола скважины. Установочный инструмент создает осевое усилие сжатия F, которое может быть передано с помощью комплекта переходников (не показан) на торцевое кольцо 62. Осевое усилие F передается через торцевое кольцо 62 на металлическое опорное кольцо 60, уплотнительный элемент 38 и уступ 52 оправки. Осевое усилие сжимает уплотнительный элемент 38 между уступом 52 оправки и металлическим опорным кольцом 60, приводя его в уплотнительный контакт с внутренней поверхностью 50 обсадной трубы. Осевое усилие сжимает металлическое опорное кольцо между уплотнительным элементом 38 и торцевой поверхностью 64 на торцевом кольце 62 и расширяет металлическое опорное кольцо 60 в расширенное состояние. Торцевое кольцо 62 может фиксировать осевое усилие F с помощью блокирующего кольца (не показано), которое блокирует или фиксирует положение торцевого кольца 62 на оправке 24. Зацепление уплотнительных элементов 38 между внутренней поверхностью обсадной трубы, наружной поверхностью 54 оправки, уступом 52 оправки и расширенным металлическим опорным кольцом 60' под действием осевого усилия F может создавать высокое контактное напряжение. В результате уплотнительные элементы 38 могут обеспечивать уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Контактное напряжение внутри уплотнительного элемента 38 может привести к перемещению находящегося под напряжением материала 39 элемента в зазор G между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Расширенный уплотнительный элемент 38' изолирует верхнюю окружающую ствол скважины среду WA (давление и состав флюида) от окружающей ствол скважины среды WB вниз по стволу скважины (давление и состав флюида).
[0052] Расширенное металлическое опорное кольцо 60 может прикреплять устройство 400 для изолирования ствола скважины к внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины. Альтернативный вариант реализации расширенного металлического опорного кольца 60 показан на Фиг. 6. Наружная поверхность может иметь абразивное гравийное покрытие 92 на всей или части наружной поверхности. Гравий может состоять из частиц твердого сплава, таких как карбид вольфрама, керамических частиц, таких как спеченный боксит или оксид алюминия, или других подходящих высокопрочных частиц. Размер частиц гравия может оставлять от 37 до 400 мкм. Абразивное гравийное покрытие 92 может быть нанесено плазменным напылением металла или эпоксидной смолы. Когда металлическое опорное кольцо 60 расширяется и входит в контакт с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины, гравий может быть вдавлен материалом металлического опорного кольца 60' в материал внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины. Гравий может проникать в поверхность материала ствола скважины на глубину до 400 мкм. Гравий в комбинации с напряжением сжатия между расширенным металлическим опорным кольцом 60' и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины может закрепить устройство 400 для изолирования ствола скважины в определенном местоположении в стволе 6 скважины.
[0053] На Фиг. 7А представлен вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий один вариант реализации устройства 500 для изолирования ствола скважины, содержащего верхний шлипс 34А, верхний отклоняющий клин 36А шлипса, металлическое опорное кольцо 60А, уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 60В, нижний отклоняющий клин 36 В шлипса, нижний шлипс 34В и торцевое кольцо 62. Верхний шлипс 34А и верхний отклоняющий клин 36А шлипса могут быть установлены на оправку 24, причем верхний шлипс 34А упирается в уступ 52 оправки. Металлическое опорное кольцо 60А, уплотнительный элемент 38 и металлическое опорное кольцо 60В могут быть установлены на оправку 24, причем металлическое опорное кольцо 60А находится в контакте с верхним отклоняющим клином 36А шлипса. Нижний отклоняющий клин 36В шлипса, нижний шлипс 34В и торцевое кольцо 62 могут быть установлены таким образом, что торцевая поверхность 64 нижнего отклоняющего клина 36В шлипса находится в контакте с торцевой поверхностью 72 вниз по стволу скважины металлического опорного кольца 60В. Металлическое опорное кольцо 60А может быть прикреплено к стороне вверх по стволу скважины уплотнительного элемента 38. Металлическое опорное кольцо 60В может быть прикреплено к стороне вниз по стволу скважины уплотнительного элемента 38. Металлическое опорное кольцо 60В, уплотнительный элемент 38 и нижнее металлическое опорное кольцо 60В посажены со скольжением на наружную поверхность 54 оправки. Радиальный зазор G измеряют между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины.
[0054] Далее со ссылкой на Фиг. 7В, уплотнительный элемент 38 может радиально расширяться в уплотнительное зацепление из-за усилия сжатия, прилагаемого установочным инструментом, адаптированным к устройству 500 для изолирования ствола скважины. Установочный инструмент создает осевое усилие сжатия F, которое может быть передано с помощью комплекта переходников (не показан) на торцевое кольцо 62. Осевое усилие F передается через торцевое кольцо 62 для радиального расширения верхнего шлипса 34А на верхний отклоняющий клин 36А шлипса и для захвата внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины. Осевое усилие сжатия F расширяет металлическое опорное кольцо 60А, уплотнительный элемент 38 и металлическое опорное кольцо 60В, приводя их в зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Осевое усилие F расширяет нижний шлипс 34 В на нижний отклоняющий клин 36В шлипса и перемещает торцевое кольцо 62 в контакт с нижним шлипсом 34В. Металлическое опорное кольцо 60А, уплотнительный элемент 38 и металлическое опорное кольцо 60В могут быть расширены в уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Торцевое кольцо 62 может фиксировать осевое усилие F с помощью блокирующего кольца (не показано), которое блокирует или фиксирует положение торцевого кольца 62 на оправке 24. Зацепление уплотнительного элемента 38 между внутренней поверхностью обсадной трубы, наружной поверхностью 54 оправки, расширенным металлическим опорным кольцом 60'А и расширенным металлическим опорным кольцом 60'В под действием осевого усилия F может создавать высокое контактное напряжение, и в результате уплотнительные элементы 38 могут обеспечивать уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Расширенный уплотнительный элемент 38 изолирует верхнюю окружающую стволу скважины среду WA (давление и состав флюида) от окружающей скважину среды WB вниз по стволу скважины (давление и состав флюида). Расширенные металлические опорные кольца 60'А и 60'В могут быть уплотнены относительно ствола 6 скважины. Расширенные металлические опорные кольца 60'А и 60'В могут иметь гравийное покрытие и крепиться к внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины.
[0055] На Фиг. 8А представлен вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий вариант реализации устройства 600 для изолирования ствола скважины, содержащего металлическое опорное кольцо 60А, уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 60 В и торцевое кольцо 62. Металлическое опорное кольцо 60А, уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 60В и торцевое кольцо 62 устанавливают на оправку 24, причем металлическое опорное кольцо 60А упирается в уступ 52 оправки. Металлическое опорное кольцо 60А может быть прикреплено к стороне вверх по стволу скважины уплотнительного элемента 38, а металлическое опорное кольцо 60В может быть прикреплено к стороне вниз по стволу скважины уплотнительного элемента 38. Металлическое опорное кольцо 60В, уплотнительный элемент 38 и нижнее металлическое опорное кольцо 60В посажены со скольжением на наружную поверхность 54 оправки. Радиальный зазор G измеряют между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины.
[0056] Далее со ссылкой на Фиг. 8В, уплотнительный элемент 38 может радиально расширяться в уплотнительное зацепление из-за усилия сжатия, прилагаемого установочным инструментом, адаптированным к устройству 600 для изолирования ствола скважины. Установочный инструмент создает осевое усилие сжатия F, которое может быть передано с помощью комплекта переходников (не показан) на торцевое кольцо 62. Осевое усилие F расширяет металлическое опорное кольцо 60А, уплотнительный элемент 38 и металлическое опорное кольцо 60В, приводя их в зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Торцевое кольцо 62 может фиксировать осевое усилие F с помощью блокирующего кольца (не показано), которое блокирует или фиксирует положение торцевого кольца 62 на оправке 24. Зацепление уплотнительного элемента 38' между внутренней поверхностью обсадной трубы, наружной поверхностью 54 оправки, расширенным металлическим опорным кольцом 60'А и расширенным металлическим опорным кольцом 60'В под действием осевого усилия F может создавать высокое контактное напряжение, и в результате уплотнительные элементы 38' могут обеспечивать уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Расширенный уплотнительный элемент 38' изолирует верхнюю окружающую ствол скважины среду WA (давление и состав флюида) от окружающей ствол скважины среды WB вниз по стволу скважины (давление и состав флюида). Расширенные металлические опорные кольца 60'А и 60'В могут находиться в уплотнительном контакте со стволом 6 скважины. Расширенные металлические опорные кольца 60'А и 60'В могут иметь гравийное покрытие и крепиться к внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины.
[0057] На Фиг. 9А представлен вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий вариант реализации устройства 700 для изолирования ствола скважины, содержащего уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 144, металлическое опорное кольцо 146 и торцевое кольцо 62. Уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 144, металлическое опорное кольцо 146 и торцевое кольцо 62 посажены со скольжением на наружную поверхность 54 оправки 24, причем уплотнительный элемент 38 упирается в уступ 52 оправки. Металлическое опорное кольцо 144 может быть прикреплено к стороне вниз по стволу скважины уплотнительного элемента 38. Радиальный зазор G измеряют между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины.
[0058] Далее со ссылкой на Фиг. 9В, уплотнительный элемент 38 может радиально расширяться в уплотнительное зацепление из-за усилия сжатия, прилагаемого установочным инструментом, адаптированным к устройству 700 для изолирования ствола скважины. Установочный инструмент создает осевое усилие сжатия F, которое может быть передано с помощью комплекта переходников (не показан) на торцевое кольцо 62. Осевое усилие F расширяет уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 144 и металлическое опорное кольцо 146, приводя их в зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 144 и металлическое опорное кольцо 146 могут быть расширены в уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Торцевое кольцо 62 может фиксировать осевое усилие F с помощью блокирующего кольца (не показано), которое блокирует или фиксирует положение торцевого кольца 62 на оправке 24. Зацепление уплотнительного элемента 38' между внутренней поверхностью обсадной трубы, наружной поверхностью 54 оправки и расширенным металлическим опорным кольцом 144' под действием осевого усилия F может создавать высокое контактное напряжение, и в результате уплотнительные элементы 38' могут обеспечивать уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Расширенный уплотнительный элемент 38' изолирует верхнюю окружающую ствол скважины среду WA (давление и состав флюида) от окружающей ствол скважины среды WB вниз по стволу скважины (давление и состав флюида). Расширенные металлические опорные кольца 144' и 146' могут находиться в уплотнительном контакте со стволом 6 скважины. Расширенные металлические опорные кольца 144' и 146' могут иметь гравийное покрытие и прикреплять устройство 700 для изолирования ствола скважины к внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины.
[0059] На Фиг. 10А представлен вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий вариант реализации устройства 800 для изолирования ствола скважины, содержащего уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 118 и торцевое кольцо 62. Уплотнительный элемент 38 установлен на наружную поверхность 54 оправки и упирается в уступ 52 оправки. Металлическое опорное кольцо 118 посажено со скольжением на наружную поверхность 54 оправки 24 для приведения уплотнительного элемента 38 в контакт с торцевой поверхностью 122. Металлическое опорное кольцо 118 имеет наружную поверхность 136 опоры вниз по стволу скважины и наружную поверхность 138 опоры вверх по стволу скважины, которые сходятся на верхнем радиусе 130. Металлическое опорное кольцо 118 имеет исходную высоту Н, измеренную от верхнего радиуса 130 до нижней поверхности 124. Металлическое опорное кольцо 118 имеет внутреннюю поверхность 126 опоры вниз по стволу скважины и внутреннюю поверхность 128 опоры вверх по стволу скважины, которые сходятся на нижнем радиусе 120. Внутренняя поверхность 128 опоры вверх по стволу скважины имеет внутренний выступ 134 вверх по стволу скважины, который проходит внутрь по направлению к внутренней поверхности 126 опоры вниз по стволу скважины. Внутренняя поверхность 126 опоры вниз по стволу скважины имеет внутренний выступ 132 вниз по стволу скважины, который проходит внутрь по направлению к внутренней поверхности 128 опоры вверх по стволу скважины. Торцевое кольцо 62 посажено со скольжением на наружную поверхность 54 оправки и приводит в контакт металлическое опорное кольцо 118 с торцевой поверхностью 64. Радиальный зазор G измеряют между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины.
[0060] Далее со ссылкой на Фиг. 10В, уплотнительный элемент 38 может расширяться под действием усилия сжатия, прилагаемого установочным инструментом, адаптированным к устройству 800 для изолирования ствола скважины. Установочный инструмент создает осевое усилие сжатия F, которое может быть передано с помощью комплекта переходников (не показан) на торцевое кольцо 62. Осевое усилие F передается через торцевое кольцо 62 на металлическое опорное кольцо 118, уплотнительный элемент 38 и уступ 52 оправки. Осевое усилие сжимает уплотнительный элемент 38 между уступом 52 оправки и металлическим опорным кольцом 118, приводя его в уплотнительный контакт с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Осевое усилие сжимает металлическое опорное кольцо 118 между уплотнительным элементом 38 и торцевой поверхностью 64 на торцевом кольце 62 и расширяет металлическое опорное кольцо 118 в расширенное состояние с расширенной высотой Н'. Расширенную высоту Н' измеряют от верхнего радиуса 130' до наружной поверхности 54 оправки. Металлическое опорное кольцо 118 деформируется в осевом направлении таким образом, что внутренний выступ 132 вниз по стволу скважины входит в контакт с внутренним выступом 134 вверх по стволу скважины. Осевое отклонение металлического опорного кольца 118 может быть ограничено таким образом, что внутренняя поверхность 128 опоры вверх по стволу скважины может приближаться, но не контактировать с внутренней поверхностью 126 опоры вниз по стволу скважины. Торцевое кольцо 62 может фиксировать осевое усилие F с помощью блокирующего кольца (не показано), которое блокирует или фиксирует положение торцевого кольца 62 на оправке 24. Зацепление уплотнительных элементов 38' между внутренней поверхностью обсадной трубы, наружной поверхностью 54 оправки, уступом 52 оправки и расширенным металлическим опорным кольцом 60' под действием осевого усилия F может создавать высокое контактное напряжение. В результате уплотнительные элементы 38' могут обеспечивать уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Контактное напряжение внутри уплотнительного элемента 38' может привести к перемещению находящегося под напряжением материала 39 элемента в зазор G между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Расширенный уплотнительный элемент 38 изолирует верхнюю окружающую стволу скважины среду WA (давление и состав флюида) от окружающей скважину среды WB вниз по стволу скважины (давление и состав флюида).
[0061] На Фиг. 11А представлен вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий вариант реализации устройства 900 для изолирования ствола скважины, содержащего уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 140 и торцевое кольцо 62. Уплотнительный элемент 38 установлен на наружную поверхность 54 оправки и упирается в уступ 52 оправки. Металлическое опорное кольцо 140 посажено со скольжением на наружную поверхность 54 оправки для приведения уплотнительного элемента 38 в контакт с торцевой поверхностью 152. Металлическое опорное кольцо 140 имеет наружную поверхность 166 опоры вниз по стволу скважины и наружную поверхность 168 опоры вверх по стволу скважины, которые сходятся на верхнем радиусе 160. Металлическое опорное кольцо 140 имеет исходную высоту Н, измеренную от верхнего радиуса 160 до нижней поверхности 154. Металлическое опорное кольцо 140 имеет внутреннюю поверхность 156 опоры вниз по стволу скважины и внутреннюю поверхность 158 опоры вверх по стволу скважины, которые сходятся на нижнем радиусе 150. Наружная поверхность 166 опоры вниз по стволу скважины может быть длиннее, чем наружная поверхность 168 опоры вверх по стволу скважины, угол между внутренней поверхностью 158 опоры вверх по стволу скважины и наружной поверхностью 54 оправки может быть больше, чем угол между внутренней поверхностью 156 опоры вниз по стволу скважины и наружной поверхностью 54 оправки. Разница по длине между опорой вверх по стволу скважины и опорой вниз по стволу скважины может обеспечить отклонение или деформацию более короткой опоры, опоры вверх по стволу скважины, перед более длинной опорой, которая представляет собой опору вниз по стволу скважины. Торцевое кольцо 62 посажено со скольжением на наружную поверхность 54 оправки и приводит в контакт металлическое опорное кольцо 118 с торцевой поверхностью 64. Радиальный зазор G измеряют между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины.
[0062] Далее со ссылкой на Фиг. 11В, уплотнительный элемент 38 может расширяться под действием усилия сжатия, прилагаемого установочным инструментом, адаптированным к устройству 900 для изолирования ствола скважины. Установочный инструмент создает осевое усилие сжатия F, которое может быть передано с помощью комплекта переходников (не показан) на торцевое кольцо 62. Осевое усилие F передается через торцевое кольцо 62 на металлическое опорное кольцо 140, уплотнительный элемент 38 и уступ 52 оправки. Осевое усилие сжимает уплотнительный элемент 38 между уступом 52 оправки и металлическим опорным кольцом 140, приводя его в уплотнительный контакт с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Осевое усилие сжимает металлическое опорное кольцо 140 между уплотнительным элементом 38 и торцевой поверхностью 64 на торцевом кольце 62 и расширяет металлическое опорное кольцо 140 в расширенное состояние с расширенной высотой Н'. Расширенную высоту Н' измеряют от верхнего радиуса 160' до наружной поверхности 54 оправки. Металлическое опорное кольцо 140 деформируется в осевом направлении таким образом, что более короткая опора, наружная поверхность 168 опоры вверх по стволу скважины, сначала контактирует с уплотнительным элементом 38 перед более длинной опорой, наружная поверхность 166 опоры вниз по стволу скважины расширяет верхний радиус 160' в зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Более длинная опора металлического опорного кольца 140 может останавливать осевую деформацию и радиальное расширение опорного кольца, когда верхний радиус 160' контактирует со стволом 6 скважины, путем вклинивания наружной поверхности 166 опоры вниз по стволу скважины между внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины и наружной поверхностью 54 оправки. Торцевое кольцо 62 может фиксировать осевое усилие F с помощью блокирующего кольца (не показано), которое блокирует или фиксирует положение торцевого кольца 62 на оправке 24. Зацепление уплотнительных элементов 38 между внутренней поверхностью обсадной трубы, наружной поверхностью 54 оправки, уступом 52 оправки и расширенным металлическим опорным кольцом 140' под действием осевого усилия F может создавать высокое контактное напряжение. В результате уплотнительные элементы 38' могут обеспечивать уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины. Контактное напряжение внутри уплотнительного элемента 38' может привести к перемещению находящегося под напряжением материала 39 элемента в зазор G между наружным диаметром 53 оправки и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Расширенный уплотнительный элемент 38 изолирует верхнюю окружающую стволу скважины среду WA (давление и состав флюида) от окружающей скважину среды WB вниз по стволу скважины (давление и состав флюида).
[0063] Далее со ссылкой на Фиг. 12, описан альтернативный вариант реализации металлического опорного кольца 180. Опора вверх по стволу скважины и опора вниз по стволу скважины металлического опорного кольца 180 могут быть изготовлены отдельно и соединены друг с другом на верхнем радиусе 210 с помощью механического соединения, операции сварки, химического связующего или аналогичных способов соединения для образования поперечного сечения в общем перевернутой U-образной формы или перевернутой V-образной формы. Механическое соединение относится к любому способу, резьбам или крепежным элементам для присоединения или прикрепления опоры вверх по стволу скважины к опоре вниз по стволу скважины. Процедура сварки в общем относится к соединению опоры вверх по стволу скважины и опоры вниз по стволу скважины с помощью электрода, который подает поток материала в ответ на электрический ток, подаваемый через части. Химическое связующее в общем относится к любому способу склеивания вместе опоры вверх по стволу скважины и опоры вниз по стволу скважины. Опора вверх по стволу скважины и опора вниз по стволу скважины могут иметь форму усеченного конуса с прямыми краями. В одном варианте реализации опора вверх по стволу скважины и опора вниз по стволу скважины могут иметь криволинейные стороны. В одном варианте реализации угол А, образованный между каждой наружной поверхностью и наружной поверхностью 54 оправки, может составлять в общем от 15 до 45 градусов. Металлическое опорное кольцо 180 имеет наружную поверхность 206 опоры вниз по стволу скважины и наружную поверхность 208 опоры вверх по стволу скважины, которые сходятся там, где приварены или сцеплены обе части, на верхнем радиусе 210. Металлическое опорное кольцо 200 имеет исходную высоту Н, измеренную от верхнего радиуса 210 до нижней поверхности 194. Металлическое опорное кольцо 180 имеет внутреннюю поверхность 196 опоры вниз по стволу скважины и внутреннюю поверхность 198 опоры вверх по стволу скважины, которые сходятся на нижнем радиусе 190. Нижняя поверхность 194 имеет посадку со скольжением, посадку, которая обеспечивает перемещение, с наружной поверхностью 54 оправки. Каждая опора металлического опорного кольца может быть подвергнута механической обработке, прессованию, спеканию, ковке, формованию или изготовлению с использованием процесса аддитивного производства. Металлическое опорное кольцо 180 имеет торцевую поверхность 192, которая в общем является плоской и вертикальной, и нижнюю поверхность 194, которая в общем параллельна наружной поверхности 54 оправки. Металлическое опорное кольцо 180 может иметь посадку с зазором, которая входит в зацепление со скольжением с наружной поверхностью 54 оправки. Металлическое опорное кольцо 180 может иметь наружную поверхность 208 опоры вверх по стволу скважины и наружную поверхность 206 опоры вниз по стволу скважины, которые имеют в общем одинаковую длину. Один вариант реализации металлического опорного кольца 180 может иметь одну сторону длиннее другой. Вариант реализации металлического опорного кольца 180 может иметь покрытие из гравия на всей или части наружной поверхности.
[0064] Снова со ссылкой на Фиг. 1, с дальнейшей ссылкой на другие фигуры, рассматриваемые в данном документе, устройство 16 для изолирования ствола скважины может транспортироваться в скважину на каротажном кабеле, гибкой насосно-компрессорной трубе, насосно-компрессорной трубе или бурильной трубе для операций по заканчиванию или интенсификации притока. Устройство 16 для изолирования ствола скважины может быть прикреплено к установочному инструменту или может иметь встроенное в него средство для приведения в действие. Устройство 16 для изолирования ствола скважины устанавливают внутри ствола 6 скважины для изолирования окружающей скважину среды вверх по стволу скважины от окружающей скважину среды вниз по стволу скважины. В некоторых случаях устройство 16 для изолирования ствола скважины представляет собой пакер с центральным проточным каналом 28. В других случаях устройство 16 для изолирования ствола скважины представляет собой мостовую пробку с заблокированным центральным проточным каналом 28. В других случаях устройство 16 для изолирования ствола скважины представляет собой пробку для ГРП с клапаном в центральном проточном канале 28, который пропускает поток с одного направления, но блокирует поток с противоположного направления.
[0065] Устройство 16 для изолирования ствола скважины может иметь одно или более металлических опорных колец 60, которые радиально расширяются для поддержки уплотнительного элемента 38, которые радиально расширяются для герметизации внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины. Устройство 16 для изолирования ствола скважины может приводиться в действие усилием сжатия, прилагаемым установочным инструментом или встроенным в него установочным механизмом. Когда устройство 16 для изолирования ствола скважины расположено в местоположении в непосредственной близости от представляющей интерес зоны, к устройству 16 для изолирования ствола скважины, встроенному в него установочному инструменту или установочному механизму прикладывается усилие сжатия.
[0066] В варианте реализации, показанном с устройством 300 для изолирования ствола скважины, осевое усилие сжатия F перемещает нижний шлипс 34В на коническую поверхность 37В нижнего отклоняющего клина 36В шлипса и в радиальное зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины для закрепления в стволе 6 скважины. Осевое усилие сжатия F сжимает уплотнительный элемент 38 и металлическое опорное кольцо 60 между нижним отклоняющим клином 36В шлипса и уступом 52 оправки для радиального расширения уплотнительного элемента 38 и металлического опорного кольца 60 для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Металлическое опорное кольцо 60 деформируется в осевом направлении, причем внутренняя поверхность 66 опоры вниз по стволу скважины перемещается в непосредственной близости от внутренней поверхности 68 опоры вверх по стволу скважины, когда верхний радиус 67 радиально расширяется от исходной высоты Н до расширенной высоты Н'. Расширенное металлическое опорное кольцо 60' поддерживает расширенный уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за расширенное металлическое опорное кольцо 60'. Металлическое опорное кольцо 60 может контактировать с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины без контактного напряжения или с уровнем напряжения, достаточным для обеспечения уплотнительного зацепления со стволом 6 скважины. В первом варианте реализации нижние шлипсы 34В закрепляют устройство 16 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины, уплотняющие элементы 38 герметизируют устройство 16 для изолирования ствола скважины со стволом 6 скважины, а металлическое опорное кольцо 60 поддерживает уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за металлическое опорное кольцо 60. Устройство 16 для изолирования ствола скважины изолирует окружающую ствол скважины среду с одного направления; то есть со стороны вверх по стволу скважины к стороне вниз по стволу скважины, но не со стороны вниз по стволу скважины к стороне вверх по стволу скважины.
[0067] В другом варианте реализации, показанном с устройством 400 для изолирования ствола скважины, осевое усилие сжатия F перемещает уплотнительный элемент 38 и металлическое опорное кольцо 60 между торцевым кольцом 62 и уступом 52 оправки для радиального расширения уплотнительного элемента 38 и металлического опорного кольца 60 для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Металлическое опорное кольцо 60 деформируется в осевом направлении, причем внутренняя поверхность 66 опоры вниз по стволу скважины перемещается в непосредственной близости от внутренней поверхности 68 опоры вверх по стволу скважины, когда верхний радиус 67 радиально расширяется от исходной высоты Н до расширенной высоты Н'. Расширенное металлическое опорное кольцо 60' поддерживает расширенный уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за расширенное металлическое опорное кольцо 60'. В альтернативном варианте реализации металлическое опорное кольцо 60 может иметь покрытие с абразивным гравием 92, нанесенное на всю наружную поверхность или ее часть. Металлическое опорное кольцо 60 может контактировать с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины без контактного напряжения или с уровнем напряжения, достаточным для обеспечения уплотнительного зацепления со стволом 6 скважины, или с уровнем напряжения, достаточным для захвата абразивного гравия между расширенным металлическим опорным кольцом 60 и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины для закрепления устройства 400 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины. Устройство 200 для изолирования ствола скважины изолирует окружающую ствол скважины среду с одного направления; то есть со стороны вверх по стволу скважины к стороне вниз по стволу скважины, но не со стороны вниз по стволу скважины к стороне вверх по стволу скважины.
[0068] В другом варианте реализации, показанном с устройством 500 для изолирования ствола скважины, осевое усилие сжатия F перемещает нижний шлипс 34В на коническую поверхность 37В нижнего отклоняющего клина 36В шлипса и в радиальное зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины для закрепления устройства 300 для изолирования ствола скважины в стволе скважины. Осевое усилие сжатия F сжимает уплотнительный элемент 38 между металлическим опорным кольцом 60А и металлическим опорным кольцом 60В для радиального расширения уплотнительного элемента 38 и металлического опорного кольца 60А и металлического опорного кольца 60В для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины путем передачи осевого усилия F через нижний отклоняющий клин 36В шлипса. Верхний шлипс 34А перемещается на коническую поверхность 37А верхнего отклоняющего клина 36А шлипса и в радиальное зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины, когда осевое усилие F сжимает верхний шлипс 34А между уступом 52 оправки и металлическим опорным кольцом 60А. Металлические опорные кольца 60А и 60В деформируются в осевом направлении, причем внутренняя поверхность 66 опоры вниз по стволу скважины перемещается в непосредственной близости от внутренней поверхности 68 опоры вверх по стволу скважины, когда верхний радиус 67 радиально расширяется от исходной высоты Н до расширенной высоты Н'. Расширенные металлические опорные кольца 60А' и 60В' поддерживают расширенный уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за расширенное металлическое опорное кольцо 60А' и 60В'. Металлическое опорное кольцо 60А' и 60В' может контактировать с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины без контактного напряжения или с уровнем напряжения, достаточным для обеспечения уплотнительного зацепления со стволом 6 скважины. В одном варианте реализации верхние шлипсы 34А и нижние шлипсы 34В закрепляют устройство 16 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины, уплотнительные элементы 38 герметизируют устройство 16 для изолирования ствола скважины со стволом 6 скважины, а металлические опорные кольца 60А и 60В поддерживают уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за металлические опорные кольца 60А и 60В. Устройство 16 для изолирования ствола скважины изолирует окружающую ствол скважины среду с обоих направлений; то есть со стороны вверх по стволу скважины к стороне вниз по стволу скважины и со стороны вниз по стволу скважины к стороне вверх по стволу скважины.
[0069] В другом варианте реализации, показанном с устройством 600 для изолирования ствола скважины, осевое усилие сжатия F сжимает уплотнительный элемент 38 между металлическим опорным кольцом 60А и металлическим опорным кольцом 60В для радиального расширения уплотнительного элемента 38 и металлического опорного кольца 60А и металлического опорного кольца 60В для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Осевое усилие F передается от торцевого кольца 62 на металлическое опорное кольцо 60 В, на уплотнительный элемент 38, на металлическое опорное кольцо 60А и на уступ 52 оправки. Металлические опорные кольца 60А и 60В деформируются в осевом направлении, причем внутренняя поверхность 66 опоры вниз по стволу скважины перемещается в непосредственной близости от внутренней поверхности 68 опоры вверх по стволу скважины, когда верхний радиус 67 радиально расширяется от исходной высоты Н до расширенной высоты Н'. Расширенные металлические опорные кольца 60А' и 60В' поддерживают расширенный уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за расширенное металлическое опорное кольцо 60А' и 60В'. Металлическое опорное кольцо 60А' и 60В' может контактировать с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины без контактного напряжения, с уровнем напряжения, достаточным для обеспечения уплотнительного зацепления со стволом 6 скважины. В альтернативном варианте металлическое опорное кольцо 60 может иметь абразивное гравийное покрытие 92, нанесенное на всю наружную поверхность или ее часть. Металлическое опорное кольцо 60 может контактировать с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины с уровнем контактного напряжения, достаточным для улавливания абразивного гравия между расширенным металлическим опорным кольцом 60 и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины для закрепления устройства 400 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины. В одном варианте реализации металлические опорные кольца 60А и 60В закрепляют устройство 16 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины, уплотнительные элементы 38 герметизируют устройство 16 для изолирования ствола скважины со стволом 6 скважины, а металлические опорные кольца 60А и 60В поддерживают уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за металлические опорные кольца 60А и 60В. Устройство 16 для изолирования ствола скважины изолирует окружающую ствол скважины среду с обоих направлений; то есть со стороны вверх по стволу скважины к стороне вниз по стволу скважины и со стороны вниз по стволу скважины к стороне вверх по стволу скважины.
[0070] В другом варианте реализации, показанном с устройством 700 для изолирования ствола скважины, осевое усилие сжатия F перемещает уплотнительный элемент 38, металлическое опорное кольцо 144 и металлическое опорное кольцо 146 между торцевым кольцом 62 и уступом 52 оправки для радиального расширения уплотнительного элемента 38, металлического опорного кольца 144 и металлического опорного кольца 146 для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Металлическое опорное кольцо 144 и 146 деформируется в осевом направлении, причем внутренняя поверхность опоры вниз по стволу скважины перемещается в непосредственной близости от внутренней поверхности опоры вверх по стволу скважины, когда верхний радиус радиально расширяется от исходной высоты Н до расширенной высоты Н'. Расширенное металлическое опорное кольцо 144' поддерживает расширенный уплотнительный элемент 38' для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за расширенное металлическое опорное кольцо 144'. В альтернативном варианте реализации одно или оба металлических опорных кольца 144 и 146 могут иметь покрытие с абразивным гравием, нанесенное на всю наружную поверхность или ее часть. Металлическое опорное кольцо 144' и 146' может контактировать с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины без контактного напряжения или с уровнем напряжения, достаточным для обеспечения уплотнительного зацепления со стволом 6 скважины, или с уровнем напряжения, достаточным для захвата абразивного гравия между расширенным металлическим опорным кольцом 144, 146 и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины для закрепления устройства 700 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины. Устройство 700 для изолирования ствола скважины изолирует окружающую ствол скважины среду с одного направления; то есть со стороны вверх по стволу скважины к стороне вниз по стволу скважины, но не со стороны вниз по стволу скважины к стороне вверх по стволу скважины.
[0071] В другом варианте реализации осевое усилие сжатия F перемещает уплотнительный элемент 38 и металлическое опорное кольцо 118 между торцевым кольцом 62 и уступом 52 оправки для радиального расширения уплотнительного элемента 38 и металлического опорного кольца 118 для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Металлическое опорное кольцо 118 деформируется в осевом направлении до тех пор, пока внутренний выступ 134 вверх по стволу скважины не придет в контакт с внутренним выступом 132 вниз по стволу скважины. Внутренняя поверхность 128 опоры вверх по стволу скважины может приближаться, но не контактировать с внутренней поверхностью 126 опоры вниз по стволу скважины, когда верхний радиус 130 радиально расширяется от исходной высоты Н до расширенной высоты Н'. Расширенное металлическое опорное кольцо 118' поддерживает расширенный уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за расширенное металлическое опорное кольцо 60'. В альтернативном варианте реализации металлическое опорное кольцо 118 может иметь покрытие с абразивным гравием 92, нанесенное на всю наружную поверхность или ее часть. Металлическое опорное кольцо 118 может контактировать с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины без контактного напряжения или с уровнем напряжения, достаточным для обеспечения уплотнительного зацепления со стволом 6 скважины, или с уровнем напряжения, достаточным для захвата абразивного гравия между расширенным металлическим опорным кольцом 118 и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины для закрепления устройства 400 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины. Устройство 800 для изолирования ствола скважины изолирует окружающую ствол скважины среду с одного направления; то есть со стороны вверх по стволу скважины к стороне вниз по стволу скважины, но не со стороны вниз по стволу скважины к стороне вверх по стволу скважины.
[0072] В другом варианте реализации осевое усилие сжатия F перемещает уплотнительный элемент 38 и металлическое опорное кольцо 140 между торцевым кольцом 62 и уступом 52 оправки для радиального расширения уплотнительного элемента 38 и металлического опорного кольца 140 для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины. Металлическое опорное кольцо 140 деформируется в осевом направлении, причем внутренняя поверхность 158 опоры вверх по стволу скважины приближается к внутренней поверхности 156 опоры вниз по стволу скважины до тех пор, пока верхний радиус 160 не придет в контакт с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины, а наружная поверхность 166 опоры вниз по стволу скважины не заклинится между внутренней поверхностью 50 и наружной поверхностью 54 оправки. По мере приближения наружной поверхности 166 опоры вниз по стволу скважины к внутренней поверхности 50 ствола скважины верхний радиус 160 радиально расширяется от исходной высоты Н до расширенной высоты Н'. Расширенное металлическое опорное кольцо 118' поддерживает расширенный уплотнительный элемент 38 для предотвращения перемещения материала уплотнительного элемента за расширенное металлическое опорное кольцо 60'. В альтернативном варианте реализации металлическое опорное кольцо 140 может иметь абразивное гравийное покрытие 92, нанесенное на всю наружную поверхность или ее часть. Металлическое опорное кольцо 140 может контактировать с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины без контактного напряжения или с уровнем напряжения, достаточным для обеспечения уплотнительного зацепления со стволом 6 скважины, или с уровнем напряжения, достаточным для захвата абразивного гравия между расширенным металлическим опорным кольцом 140 и внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины для закрепления устройства 900 для изолирования ствола скважины в стволе 6 скважины. Устройство 900 для изолирования ствола скважины изолирует окружающую ствол скважины среду с одного направления; то есть со стороны вверх по стволу скважины к стороне вниз по стволу скважины, но не со стороны вниз по стволу скважины к стороне вверх по стволу скважины.
[0073] После описания различных систем и способов в данном документе некоторые варианты реализации могут включать в себя следующее, но не ограничиваются этим:
[0074] В первом варианте реализации устройство для изолирования ствола скважины, содержащее: оправку 24, имеющую цилиндрическую основную часть с наружной поверхностью 54 оправки и центральным проточным каналом 28; уплотнительный элемент 38, расположенный вокруг оправки 24 и выполненную с возможностью радиального расширения от первого диаметра обкатки до введения в уплотнительное зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины; металлическое опорное кольцо 60, расположенное на оправке 24, контактирующее с одной стороной уплотнительных элементов 38 с исходной высотой Н и выполненное с возможностью радиального расширения, и выполненное с возможностью осевой деформации для примыкания к внутренней поверхности 50 ствола 14 скважины; причем металлическое опорное кольцо 60 имеет вогнутое поперечное сечение вокруг оправки 24 с опорой вверх по стволу скважины и опорой вниз по стволу скважины; и причем приложенное усилие сжатия расширяет уплотнительные элементы 38 для введения в уплотнительное зацепление со стволом 6 скважины, а металлическое опорное кольцо 60 радиально расширяется при осевом деформировании до примыкания внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины без контактного давления.
[0075] Второй вариант реализации может включать в себя выполненное с возможностью извлечения устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что выполненное с возможностью извлечения устройство для изолирования ствола скважины представляет собой устройство, выбранное из группы, содержащей пробку для гидроразрыва пласта (ГРП), пакер-пробку, пакер для обсаженного ствола скважины, пакер для необсаженного ствола скважины, цементную пробку и любую их комбинацию.
[0076] Третий вариант реализации, может включать в себя выполненное с возможностью извлечения устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что металлическое опорное кольцо 60 радиально расширяется от исходной высоты Н до увеличенной высоты Н', которая равна 80% расстояния от исходной высоты Н до внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины.
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ
[0077] Ниже приведены неограничивающие конкретные аспекты в соответствии с данным изобретением:
[0078] Первый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины, содержащее: оправку 24, имеющую цилиндрическую основную часть с наружной поверхностью 54 и центральным проточным каналом 28, систему 38 уплотнительных элементов, расположенную вокруг оправки 24 и выполненную с возможностью радиального расширения от первого диаметра обкатки до введения в уплотнительное зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины, металлическое опорное кольцо 60, расположенное на оправке 24, контактирующее с одной стороной системы 38 уплотнительных элементов с исходной высотой Н и выполненное с возможностью радиального расширения, и выполненное с возможностью осевой деформации для примыкания к внутренней поверхности 50 ствола бскважины, причем металлическое опорное кольцо 60 имеет вогнутое поперечное сечение вокруг оправки 24 с опорой вверх по стволу скважины и опорой вниз по стволу скважины, причем система 38 уплотнительных элементов выполнена с возможностью радиального расширения в уплотнительное зацепление из-за приложенного усилия сжатия, и причем металлическое опорное кольцо 60 выполнено с возможностью радиального расширения и осевой деформации для примыкания к внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины без контактного давления из-за приложенного усилия сжатия.
[0079] Второй вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что устройство для изолирования ствола скважины представляет собой устройство, выбранное из группы, состоящей из пробки для гидроразрыва пласта (ГРП), пакер-пробки, пакера для обсаженного ствола скважины, пакера для необсаженного ствола скважины и цементной пробки.
[0080] Третий вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что металлическое опорное кольцо 60 выполнено с возможностью радиального расширения от исходной высоты Н до увеличенной высоты Н', которая равна 80% расстояния от исходной высоты Н до внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины.
[0081] Четвертый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что примыкание внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины увеличивает увеличенную высоту Н' металлического опорного кольца 60 в пределах 2,286 мм (0,09 дюйма) от внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины.
[0082] Пятый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что металлическое опорное кольцо 60 выполнено с возможностью радиального расширения и осевой деформации для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины, и причем металлическое опорное кольцо 60 выполнено с возможностью примыкания к внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины с контактным напряжением в диапазоне от отсутствия контактного давления до уплотнительного контактного давления.
[0083] Шестой вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что металлическое опорное кольцо 60 выполнено с возможностью радиального расширения и осевой деформации для контакта с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины, и металлическое опорное кольцо 60 выполнено с возможностью примыкания с контактным напряжением в диапазоне от уплотнительного контактного давления до контактного давления, превышающего предельное напряжение сдвига ствола 6 скважины.
[0084] Седьмой вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что поперечное сечение металлического опорного кольца 60 имеет гофрированную форму, форму перевернутой дуги, форму колокола или перевернутую U-образную форму, и причем опора вверх по стволу скважины и опора вниз по стволу скважины являются изогнутыми.
[0085] Восьмой вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что поперечное сечение металлического опорного кольца 60 имеет перевернутую V-образную форму, и причем опора вверх по стволу скважины и опора вниз по стволу скважины имеют форму усеченного конуса.
[0086] Девятый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что одно или более металлических опорных колец 60 имеет элемент для ограничения осевого отклонения на внутренней поверхности одной или более опоры вверх по стволу скважины и опоры вниз по стволу скважины.
[0087] Десятый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что опора вверх по стволу скважины и опора вниз по стволу скважины одного или более металлических опорных колец 60 имеют разную длину.
[0088] Одиннадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что одно или более металлических опорных колец 60 имеет абразивное покрытие из песка, гравия или твердого сплава на части или на всей наружной поверхности.
[0089] Двенадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, содержащее второе металлическое опорное кольцо 60, расположенное на оправке 24, на противоположной стороне системы 38 уплотнительных элементов.
[0090] Тринадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины двенадцатого варианта реализации, содержащее два или более металлических опорных кольца 60, расположенных на оправке 24, с одной стороны системы 38 уплотнительных элементов.
[0091] Четырнадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины любого из первого, двенадцатого или тринадцатого варианта реализации, содержащее два или более металлических опорных кольца 60, расположенных на оправке 24, на противоположной стороне системы 38 уплотнительных элементов.
[0092] Пятнадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины любого из первого, восьмого, девятого или десятого варианта реализации, содержащее одно или более устройств для крепления, расположенных на оправке 24 и выполненных с возможностью расширения для введения в жесткое зацепление с внутренней поверхностью обсадной трубы или ствола скважины в ответ на усилие сжатия, приложенное к выполненному с возможностью извлечения устройству для изолирования ствола скважины.
[0093] Шестнадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины пятнадцатого варианта реализации, отличающееся тем, что устройство для крепления состоит из одного или более металлических опорных колец 60.
[0094] Семнадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины пятнадцатого варианта реализации, отличающееся тем, что устройство для крепления представляет собой шлипс на отклоняющем клине.
[0095] Восемнадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины любого из шестого, десятого, одиннадцатого или двенадцатого варианта реализации, отличающееся тем, что металлическое опорное кольцо 60 выполнено с возможностью расширения для введения в зацепление с обсадной трубой с ограниченным осевым отклонением из-за приложенного усилия сжатия.
[0096] Девятнадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что металлическое опорное кольцо 60, оправка 24 и система 38 уплотнительных элементов выполнены из растворимых материалов.
[0097] Двадцатый вариант реализации, который представляет собой устройство для изолирования ствола скважины первого варианта реализации, отличающееся тем, что устройство для изолирования ствола скважины выполнено с возможностью извлечения посредством бурения, фрезерования, применения химических веществ, коррозии или растворения.
[0098] Двадцать первый вариант реализации, который представляет собой способ, включающий введение в ствол скважины устройства для изолирования ствола скважины, причем устройство для изолирования ствола скважины содержит оправку 24, систему 38 уплотнительных элементов, расположенную вокруг оправки 24, одно или более металлическое стопорное кольцо 60, расположенное на оправке 24 с одной или более сторон системы 38 уплотнительных элементов и выполненное с возможностью радиального расширения и осевой деформации для введения в уплотнительное зацепление со стволом скважины; обеспечение осевого усилия сжатия на металлическое опорное кольцо 60, радиального деформирования системы 38 уплотнительных элементов для введения в уплотнительное зацепление со стволом скважины и радиального и осевого деформирования металлического опорного кольца 60 для введения в зацепление со стволом скважины.
[0099] Двадцать второй вариант реализации, который представляет собой способ двадцать первого варианта реализации, отличающийся тем, что обеспечение осевого усилия сжатия расширяет шлипс на отклоняющий клин для введения в жесткое зацепление с внутренней стенкой ствола скважины.
[00100] Двадцать третий вариант реализации, который представляет собой способ двадцать первого варианта реализации, отличающийся тем, что одно или более металлических опорных колец 60 входят в жесткое зацепление с внутренней стенкой ствола скважины.
[00101] Двадцать четвертый вариант реализации, который представляет собой способ двадцать первого варианта реализации, отличающийся тем, что выполненное с возможностью расширения опорное кольцо 60 поддерживает уплотнительный элемент 38 введенным в уплотнительное зацепление со стволом скважины с одной стороны.
[00102] Двадцать пятый вариант реализации, который представляет собой способ двадцать первого варианта реализации, отличающийся тем, что выполненное с возможностью расширения опорное кольцо 60 поддерживает уплотнительный элемент 38 введенным в уплотнительное зацепление со стволом скважины с обеих сторон.
[00103] Двадцать шестой вариант реализации, который представляет собой способ, включающий: введение в ствол скважины устройства для изолирования ствола скважины, расширение системы 38 уплотнительных элементов для введения в уплотнительное зацепление с внутренней поверхностью 50 ствола 6 скважины, изолирование окружающей скважину среды вниз по стволу скважины от расширенной системы 38 уплотнительных элементов от окружающей скважину среды вверх по стволу скважины от системы 38 уплотнительных элементов, осевое поддерживание одной стороны системы 38 уплотнительных элементов с помощью выполненного с возможностью расширения кольца 60, которое проходит от наружной поверхности 54 оправки 24 для примыкания к внутренней поверхности 50 ствола 6 скважины, и отделение поддерживаемой в осевом направлении системы 38 уплотнительных элементов от кольцевой окружающей скважину среды вверх по стволу скважины или кольцевой окружающей скважину среды вниз по стволу скважины.
[00104] Описан по меньшей мере один вариант реализации, при этом вариации, комбинации и/или модификации варианта (-ов) реализации и элементы варианта (-ов) реализации, выполненные специалистом в данной области техники, находятся в пределах объема данного изобретения. Альтернативные варианты реализации, которые являются результатом комбинирования, встраивания и/или опускания элементов варианта (-ов) реализации также находятся в пределах объема данного изобретения. Если числовые диапазоны или ограничения указаны явно, следует понимать, что такие явные диапазоны или ограничения включают итерационные диапазоны или ограничения аналогичной величины, попадающие в явно указанные диапазоны или ограничения (например, диапазон от около 1 до около 10 включает 2, 3, 4 и т.д.; больше 0,10 включает 0,11, 0,12, 0,13 и т.д.). Например, всякий раз, когда описывается числовой диапазон с нижним пределом Rl и верхним пределом Ru, конкретно описывается любое число, попадающее в данный диапазон. В частности, конкретно раскрываются следующие числа в пределах диапазона: R=Rl+k*(Ru-Rl), где k представляет собой переменную в диапазоне от 1 процента до 100 процентов с шагом 1 процент, т.е. к составляет 1 процент, 2 процента, 3 процента, 4 процента, 5 процентов, 50 процентов, 51 процент, 52 процента, 95 процентов, 96 процентов, 97 процентов, 98 процентов, 99 процентов или 100 процентов. Кроме того, также конкретно описывается любой числовой диапазон, определяемый двумя числами R, как определено выше. Использование термина «необязательно» в отношении любого элемента формулы изобретения означает, что элемент требуется, или в качестве альтернативы, элемент не требуется, обе альтернативы входят в объем формулы изобретения. Использование более широких терминов, таких как «содержит», «включает» и «имеющий» следует понимать как поддержку более узких терминов, таких как «состоящий из», «состоящий по существу из» и «содержащий по существу». Соответственно, объем защиты не ограничивается приведенным выше описанием, а определяется нижеследующей формулой изобретения, объем которой включает в себя все эквиваленты объекта изобретения формулы изобретения. Каждый из пунктов формулы изобретения включается в качестве дополнительного описания в описание, при этом пункты формулы изобретения являются вариантом (-ами) реализации данного изобретения.
[00105] Хотя в данном описании были предложены некоторые варианты реализации, следует понимать, что описанные системы и способы могут быть реализованы во многих других специфических формах без отступления от сущности и объема данного изобретения. Данные примеры следует рассматривать как иллюстративные, а не ограничивающие, и изобретение не ограничивается подробностями, приведенными в данном документе. Например, различные элементы или компоненты могут быть объединены или встроены в другую систему, или некоторые функции могут быть опущены или не реализованы.
[00106] Также, методы, системы, подсистемы и способы, описанные и проиллюстрированные в различных вариантах реализации как обособленные или отдельные, могут быть объединены или встроены в другие системы, модули, методы или способы без отступления от объема данного изобретения. Другие элементы, показанные или описанные как непосредственно соединенные или связанные с каждым другим элементом, могут быть косвенно соединены или связаны посредством определенного интерфейса, устройства или промежуточного компонента, либо электрически, механически или иным образом. Другие примеры изменений, замещений или вариаций могут быть легко определены специалистом в данной области техники и могут быть выполнены без отступления от сущности и объема, описанного в данном документе.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| МНОГОКРАТНО УСТАНАВЛИВАЕМЫЙ ПРЕДУСТАНОВЛЕННЫЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ СКВАЖИННЫХ ИНСТРУМЕНТОВ | 2015 |
|
RU2679197C1 |
| ЯКОРЬ И ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТАНОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО В СБОРЕ | 2010 |
|
RU2521238C2 |
| ПАКЕР СДВОЕННЫЙ С ПРИВОДОМ ОТ ВРАЩЕНИЯ | 2011 |
|
RU2475621C1 |
| Способ заканчивания с применением хвостовика и расширительное подвесное устройство для его осуществления | 2020 |
|
RU2814481C2 |
| СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ СИЛОВОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ В ПАКЕРЕ, КОНСТРУКЦИЯ ПАКЕРА, ЕГО РЕАЛИЗУЮЩАЯ, И СПОСОБ СБОРКИ ПАКЕРА С КАБЕЛЕМ, ЭТОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ ОПРЕДЕЛЯЕМЫЙ | 2018 |
|
RU2686780C1 |
| АВТОМАТИЧЕСКОЕ ОСВОБОЖДЕНИЕ ИНСТРУМЕНТА | 2005 |
|
RU2302509C2 |
| МЕХАНИЧЕСКИЙ ПАКЕР (ВАРИАНТЫ) | 2011 |
|
RU2490423C2 |
| РАЗБУРИВАЕМЫЙ ПАКЕР | 2011 |
|
RU2483192C1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПЛАСТОВ В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ | 2014 |
|
RU2550616C1 |
| СПОСОБ ЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАСШИРЯЕМОГО ХВОСТОВИКА И ПОСЛЕДУЮЩЕГО ЕГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2006 |
|
RU2405921C2 |
Заявленная группа изобретений относится к области изолирования ствола скважины. Устройство для изолирования ствола скважины содержит оправку, систему уплотнительных элементов и металлическое опорное кольцо. Оправка включает цилиндрическую основную часть с наружной поверхностью и центральным проточным каналом. Система уплотнительных элементов расположена вокруг оправки и выполнена с возможностью радиального расширения от первого диаметра обкатки до введения в уплотнительное зацепление с внутренней поверхностью ствола скважины. Металлическое опорное кольцо расположено на оправке и контактирует с одной стороной системы уплотнительных элементов с исходной высотой H, выполнено с возможностью радиального расширения и осевой деформации для примыкания к внутренней поверхности ствола скважины. Металлическое опорное кольцо имеет вогнутое поперечное сечение вокруг оправки с опорой вверх по стволу скважины и опорой вниз по стволу скважины. Система уплотнительных элементов выполнена с возможностью радиального расширения в уплотнительное зацепление из-за приложенного усилия сжатия. Металлическое опорное кольцо выполнено с возможностью радиального расширения и осевой деформации для контакта с внутренней поверхностью ствола скважины с радиальным контактным напряжением, обеспечивающим уплотнительное контактное давление. Обеспечивается повышение надежности изолирования ствола скважины. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 20 ил.
1. Устройство для изолирования ствола скважины, содержащее оправку, имеющую цилиндрическую основную часть с наружной поверхностью и центральным проточным каналом, систему уплотнительных элементов, расположенную вокруг оправки и выполненную с возможностью радиального расширения от первого диаметра обкатки до введения в уплотнительное зацепление с внутренней поверхностью ствола скважины, металлическое опорное кольцо, расположенное на оправке, контактирующее с одной стороной системы уплотнительных элементов с исходной высотой H и выполненное с возможностью радиального расширения, и выполненное с возможностью осевой деформации для примыкания к внутренней поверхности ствола скважины, причем металлическое опорное кольцо имеет вогнутое поперечное сечение вокруг оправки с опорой вверх по стволу скважины и опорой вниз по стволу скважины, причем система уплотнительных элементов выполнена с возможностью радиального расширения в уплотнительное зацепление из-за приложенного усилия сжатия, причем металлическое опорное кольцо выполнено с возможностью радиального расширения и осевой деформации для контакта с внутренней поверхностью ствола скважины с радиальным контактным напряжением, обеспечивающим уплотнительное контактное давление.
2. Устройство для изолирования ствола скважины по п. 1, отличающееся тем, что устройство для изолирования ствола скважины представляет собой устройство, выбранное из группы, состоящей из пробки для гидроразрыва пласта (ГРП), пакер-пробки, пакера для обсаженного ствола скважины, пакера для необсаженного ствола скважины и цементной пробки.
3. Устройство для изолирования ствола скважины по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что поперечное сечение металлического опорного кольца имеет гофрированную форму, форму перевернутой дуги, форму колокола или перевернутую U-образную форму, причем опора вверх по стволу скважины и опора вниз по стволу скважины являются изогнутыми.
4. Устройство для изолирования ствола скважины по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что поперечное сечение металлического опорного кольца имеет перевернутую V-образную форму, причем опора вверх по стволу скважины и опора вниз по стволу скважины имеют форму усеченного конуса.
5. Устройство для изолирования ствола скважины по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что одно или более металлических опорных колец имеет элемент для ограничения осевого отклонения на внутренней поверхности одной или более опоры вверх по стволу скважины и опоры вниз по стволу скважины.
6. Устройство для изолирования ствола скважины по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что опора вверх по стволу скважины и опора вниз по стволу скважины одного или более металлических опорных колец имеют разную длину.
7. Устройство для изолирования ствола скважины по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что одно или более металлических опорных колец имеет абразивное покрытие из песка, гравия или твердого сплава на части или на всей наружной поверхности.
8. Устройство для изолирования ствола скважины по любому из пп. 1-7, содержащее второе металлическое опорное кольцо, расположенное на оправке, на противоположной стороне системы уплотнительных элементов.
9. Устройство для изолирования ствола скважины по любому из пп. 1-8, отличающееся тем, что устройство для изолирования ствола скважины выполнено с возможностью извлечения посредством сверления, фрезерования, применения химических веществ, коррозии или растворения.
10. Способ изолирования ствола скважины, включающий введение устройства для изолирования ствола скважины в ствол скважины, причем устройство для изолирования ствола скважины содержит оправку, систему уплотнительных элементов, расположенную вокруг оправки, одно или более металлических опорных колец, расположенных на оправке на одной или более сторонах системы уплотнительных элементов и выполненных с возможностью радиального расширения и выполненных с возможностью осевой деформации для введения в уплотнительное зацепление со стволом скважины, обеспечение осевого усилия сжатия на металлическое опорное кольцо, радиальное деформирование системы уплотнительных элементов для введения в уплотнительное зацепление со стволом скважины, радиальное и осевое деформирование металлического опорного кольца для введения в уплотнительное зацепление со стволом скважины.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что выполненное с возможностью расширения опорное кольцо поддерживает уплотнительный элемент введенным в уплотнительное зацепление со стволом скважины с одной стороны.
12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что выполненное с возможностью расширения опорное кольцо поддерживает уплотнительный элемент введенным в уплотнительное зацепление со стволом скважины с обеих сторон.
13. Способ изолирования ствола скважины, включающий введение устройства для изолирования ствола скважины в ствол скважины, расширение системы уплотнительных элементов для введения в уплотнительное зацепление с внутренней поверхностью ствола скважины, изолирование окружающей скважину среды вниз по стволу скважины от расширенной системы уплотнительных элементов от окружающей скважину среды вверх по стволу скважины от системы уплотнительных элементов, осевое поддерживание одной стороны системы уплотнительных элементов с помощью выполненного с возможностью расширения кольца, которое расширяется от наружной поверхности оправки для контакта с внутренней поверхностью ствола скважины с уплотнительным контактным давлением, отделение поддерживаемой в осевом направлении системы уплотнительных элементов от кольцевой окружающей скважину среды вверх по стволу скважины или кольцевой окружающей скважину среды вниз по стволу скважины.
| US 20190071949 A1, 07.03.2019 | |||
| SU 1153040 A1, 30.04.1985 | |||
| УСТРОЙСТВО, ВЫПОЛНЯЮЩЕЕ ФУНКЦИЮ ПАКЕРА ИЛИ ВРЕМЕННОЙ ПРОБКИ | 2006 |
|
RU2330931C2 |
| Способ обработки кож | 1927 |
|
SU11260A1 |
| 0 |
|
SU131064A1 | |
| US 20100276159 A1, 04.11.2010 | |||
| US 20160097253 A1, 07.04.2016 | |||
| US 20170145776 A1, 25.05.2017 | |||
| US 20180313184 A1, 01.11.2018. | |||
