Устройство для опрессовки колонны лифтовых труб Российский патент 2025 года по МПК E21B17/00 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к средствам определения герметичности лифтовых труб в скважине.

Известно устройство для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб (патент RU № 2310057, МПК Е21В 17/00, Е21В 33/12, опубл. 10.11.2007, бюл. № 31), содержащее корпус с продольным каналом, самоуплотняющейся манжетой и упор. Устройство сбрасывают или спускают на каротажном кабеле до достижения заранее установленного в трубах упора и производят опрессовку. Для подъёма устройства из скважины необходимо давлением, превышающим давление опрессовки, сбить разгрузочный клапан.

Недостатками устройства являются необходимость предварительной установки упора, сужающего проход труб, необходимость сбивания разгрузочного клапана, невозможность определения места негерметичности.

Наиболее близко по своей технической сущности к предлагаемому устройство (патент RU № 2279537, МПК Е21В 34/06, опубл. 10.07.2006, бюл. № 19), содержащее корпус с продольным каналом, манжету и систему разгрузки давления, позволяющее выровнять давление выше и ниже устройства при подъёме.

Недостатками устройства является сложность работ из-за необходимости установки упора в колонну труб при их спуске, а также сужение технологических возможностей из-за сужения прохода (например, отсутствие возможности спуска гибкой трубы внутрь колонны) и отсутствие возможности определения места негерметичности.

Техническими задачами, решаемыми предлагаемым устройством, являются упрощение работ и расширение технологических возможностей.

Поставленные задачи решаются устройством для опрессовки колонны лифтовых труб, включающим корпус с продольным каналом и разгрузочным устройством, самоуплотняющейся манжетой, расположенной раструбом вверх, упор, кабельную головку для соединения с каротажным кабелем.

По первому варианту новым является то, что в качестве разгрузочного устройства в нижней части продольного канала установлен обратный клапан, выше манжеты выполнено постоянно открытое радиальное отверстие, а ниже манжеты – отверстие, перекрываемое подвижной втулкой с фонарем, взаимодействующим с внутренней поверхностью лифтовых труб, а в качестве упора используют каротажный кабель, на котором спущено устройство.

По второму варианту новым является то, что корпус ниже манжеты снабжен подпружиненным захватом, взаимодействующим с подвижной втулкой, фонарь одет на втулку с возможностью ограниченного осевого перемещения по ней, а на втулке выполнен запор, для фиксации фонаря в нижнем положении.

На фиг. 1 показана схема устройства в спускаемом и рабочем положении.

На фиг. 2 показана схема устройства в положении подъёма.

На фиг. 3 показана схема устройства по второму варианту в положении спуска.

На фиг. 4 показана схема устройства по второму варианту в рабочем положении.

Устройство по первому варианту (фиг. 1) содержит корпус 1 со сквозным продольным каналом 2, в нижней части которого размещён обратный клапан 3. Снаружи корпуса 1 закреплена самоуплотняющаяся манжета 4, раструб 5 которой закреплён на свободно перемещающейся по корпусу 1 обойме 6 с каналами 7 для проникновения жидкости внутрь манжеты 4. Выше манжеты 4 в корпусе 1 выполнено сквозное отверстие 8, сообщающее канал 2 с верхней полостью 9 лифтовых труб 10.

Ниже манжеты 4 выполнено также сквозное отверстие11, сообщающее канал 2 с нижней под манжетной полостью труб 12, герметично с помощью уплотнений 13, перекрываемое подвижной втулкой 14 с фонарём 15, взаимодействующим с колонной лифтовых труб 10, перемещение которой ограничено ограничителем 16 на корпусе 1. К верхней части корпуса 1 присоединена головка 17 с каротажным кабелем 18.

Устройство по второму варианту (фиг. 3) содержит захват 19 с пружиной 20 и выступом 21, взаимодействующий с раструбом 22 удлинённой подвижной втулки 14, снабженной защёлкой 23 в виде разрезного кольца и утолщением 24 на нижнем конце. На наружной поверхности втулки 14 установлен с возможностью ограниченного перемещения фонарь 15. Лифтовая колонна 10 имеет муфты 25 на концах 26 труб 10 с торцами 27. Выступ 21 выполнен скошенным фаской 28 с верхней стороны.

Работает устройство по первому варианту следующим образом.

С помощью головки 17 устройство (фиг. 1) присоединяют к каротажному кабелю 18 и спускают с помощью лебёдки каротажного подъёмника (на фигуре не показан) внутрь колонны лифтовых труб 10 под собственным весом до нижней трубы колонны 10. Если собственного веса недостаточно, присоединяют дополнительный груз (на фигуре не показан) сверху или снизу устройства.

При этом жидкость из нижней полости 12 под манжетой 4 перетекает чрез обратный клапан 3, канал 2 и отверстие 8 в верхнюю полость 9 над манжетой 4, не препятствуя спуску устройства.

По окончанию спуска производят опрессовку лифтовых труб 10. Для этого герметизируют кабель 18 на устье скважины (на фигуре не показано) и подают жидкость под требуемым давлением, например, 15 МПа внутрь труб 10. При этом усилие, действующее на манжету 4, от перепада давлений между верхней 9 и нижней 12 полостями воспринимается через корпус 1 и головку 17 каротажным кабелем 18, который выполняет роль упора. Грузоподъёмности кабелей вполне достаточно для этого.

Если трубы 10 герметичны, устройство поднимают вверх. При этом подвижная втулка 14 под действием трения фонаря 15 об трубы 10 сдвигается вниз до ограничителя 16, отверстие 11 открывается, позволяя при движении устройства вверх перетекать жидкости из верхней 9 полости труб 10 через отверстие 8, канал 2 и открывшееся отверстие 11. Обойма 6 при этом предотвращает выворачивание раструба 5, а каналы 7 обеспечивают попадание жидкости внутрь него для выполнения при опрессовке функции самоуплотнения.

В случае негерметичности труб производят поиск места негерметичности.

Устройство позволяет как поднимать, так и снова спускать его вниз, поэтому поиск можно производить разными методами, например, последовательным подъёмом с каким-то шагом до достижения интервала негерметичности, выше которого трубы герметичны.

Для этого поднимают устройство на заданный интервал, например, на одну лифтовую трубу и опрессовывают оставшуюся колонну 10. При подъёме вверх фонарь 15 опускает втулку 14 и открывает отверстие 11, обеспечивая переток жидкости и исключая «поршневание».

После прохождения шага подъёма устройство опускают немного вниз на 0,1 – 0,3 м при этом фонарь 15 поднимает втулку 14, которая закрывает отверстие 11. Затем вновь производят опрессовку труб 10. Так повторяют до тех пор, пока опрессовка не покажет герметичность оставшихся труб 10. Это и будет место негерметичности. Более быстрым способом поиска будет подъём с шагом в несколько труб, с последующим более точным поиском внутри интервала.

Устройство по второму варианту работает следующим образом.

При спуске устройства (фиг. 3) пружины 20 захватов 19 сжаты, выступы 21 не касаются стенок лифтовых труб 10, жидкость перетекает через клапан 3, канал 2 и отверстие 8 из нижней полости 12 в верхнюю 9. При этом фонарь 15 может ограниченно, не доходя до утолщения 24, перемещаться по втулке 14 и ничего не переключать. Это защита от случайных сдвигов устройства вверх при остановках до окончания спуска. После достижения нижней трубы колонны 10, приподнимают устройство на высоту, превышающую расстояние от нижнего торца фонаря 15 до ограничителя 24. При этом фонарь 15 запирается между ограничителем 24 и защелкой 23, а втулка 14 перемещается вниз, раструб 22 освобождает захваты 19, которые выдвигаются пружинами 20 до упора выступов 21 в стенки лифтовых труб 10. После этого опускают устройство вниз до конца 26 трубы. При достижении ближайшей муфты 25 пружины 20 выталкивают захваты 19 до вхождения выступов 21 в зазор между торцами 27 труб 10 и упора их в торец 27 нижней трубы 10. Далее производят опрессовку колонны труб 10. В случае герметичности колонны 10 устройство поднимают вверх, при этом фонарь 15, упираясь в утолщение 24, сдвигает втулку 14 до ограничителя 16, открывая отверстие 11 для перетока жидкости.

Для поиска места негерметичности, если колонна 10 не герметична, приподняв устройство над вышерасположенной муфтой 25, опускают его до упора в торец 27 и опрессовывают оставшуюся часть колонны 10. Так многократно повторяют операцию по опрессовке до достижения герметичной трубы 10. При движении вверх благодаря скосу 28 выступы 21 отжимают захваты 19, сжимая пружины 20, и свободно проходят через зазоры в муфтовом 25 соединении.

Таким образом разработано простое надёжное устройство, позволяющее осуществлять опрессовку колонны лифтовых труб без предварительного спуска седла или упора, а также найти место утечки.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к средствам определения герметичности лифтовых труб в скважине. Устройство для опрессовки колонны лифтовых труб по первому варианту включает корпус со сквозным продольным каналом и разгрузочным устройством, самоуплотняющуюся манжету, расположенную раструбом вверх, упор, кабельную головку для соединения с каротажным кабелем. Разгрузочным устройством в нижней части продольного канала корпуса является обратный клапан. Самоуплотняющаяся манжета установлена снаружи корпуса. Выше самоуплотняющейся манжеты выполнено постоянно открытое радиальное сквозное отверстие. Ниже самоуплотняющейся манжеты выполнено сквозное отверстие, перекрываемое подвижной втулкой с фонарем, взаимодействующим с внутренней поверхностью лифтовых труб. Перемещение втулки ограничено ограничителем на корпусе. Упором служит каротажный кабель, прикрепленный к кабельной головке, на котором спущено устройство. По второму варианту устройство для опрессовки колонны лифтовых труб включает корпус со сквозным продольным каналом и разгрузочным устройством, самоуплотняющуюся манжету, расположенную раструбом вверх, упор, кабельную головку для соединения с каротажным кабелем. Самоуплотняющаяся манжета установлена снаружи корпуса. Ниже самоуплотняющейся манжеты на корпусе выполнен подпружиненный захват, взаимодействующий с подвижной втулкой. На наружную поверхность подвижной втулки установлен с возможностью ограниченного перемещения по ней фонарь. На подвижной втулке выполнена защелка для фиксации фонаря в нижнем положении. Выше самоуплотняющейся манжеты, выполнено постоянно открытое радиальное сквозное отверстие. Ниже самоуплотняющейся манжеты выполнено сквозное отверстие, перекрываемое подвижной втулкой с фонарем, взаимодействующим с внутренней поверхностью лифтовых труб. Перемещение втулки ограничено ограничителем на корпусе. Данное устройство позволяет осуществлять опрессовку колонны лифтовых труб без предварительного спуска седла или упора. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для опрессовки колонны лифтовых труб, включающее корпус со сквозным продольным каналом и разгрузочным устройством, самоуплотняющейся манжетой, расположенной раструбом вверх, упор, кабельную головку для соединения с каротажным кабелем, отличающееся тем, что в качестве разгрузочного устройства в нижней части продольного канала корпуса установлен обратный клапан, самоуплотняющаяся манжета установлена снаружи корпуса путем закрепления ее раструба на свободно перемещающейся по корпусу обойме с каналами для проникновения жидкости внутрь манжеты, выше самоуплотняющейся манжеты выполнено постоянно открытое радиальное сквозное отверстие, сообщающее сквозной продольный канал корпуса с верхней полостью лифтовых труб, а ниже самоуплотняющейся манжеты выполнено сквозное отверстие, сообщающее сквозной продольный канал корпуса с нижней подманжетной полостью лифтовых труб и герметично с помощью уплотнений перекрываемое подвижной втулкой с фонарем, взаимодействующим с внутренней поверхностью лифтовых труб, перемещение которой ограничено ограничителем на корпусе, а упором служит каротажный кабель, прикрепленный к кабельной головке в верхней части корпуса, на котором спущено устройство.

2. Устройство для опрессовки колонны лифтовых труб, включающее корпус со сквозным продольным каналом и разгрузочным устройством, самоуплотняющейся манжетой, расположенной раструбом вверх, упор, кабельную головку для соединения с каротажным кабелем, отличающееся тем, что самоуплотняющаяся манжета установлена снаружи корпуса, путем закрепления ее раструба на свободно перемещающейся по корпусу обойме с каналами для проникновения жидкости внутрь манжеты, ниже самоуплотняющейся манжеты на корпусе выполнен подпружиненный захват, взаимодействующий с подвижной втулкой, на наружную поверхность подвижной втулки установлен с возможностью ограниченного перемещения по ней фонарь, на подвижной втулке выполнена защелка для фиксации фонаря в нижнем положении, выше самоуплотняющейся манжеты, выполнено постоянно открытое радиальное сквозное отверстие, сообщающее сквозной продольный канал корпуса с верхней полостью лифтовых труб, а ниже самоуплотняющейся манжеты выполнено сквозное отверстие, сообщающее сквозной продольный канал корпуса с нижней подманжетной полостью труб и герметично с помощью уплотнений перекрываемое подвижной втулкой с фонарем, взаимодействующим с внутренней поверхностью лифтовых труб, перемещение которой ограничено ограничителем на корпусе.