Устройство для перекрытия ствола скважины Советский патент 1983 года по МПК E21B43/00 

Изобретение относится к нефтегаз добывающей промышленности, а именно к устройствам для перекрытия ствола нефтяных скважин перед подземным ремонтом. Известны устройства для перекрыт ствола скважины перед подземным ремонтом пакеры отсекатели), содержа щие пакерукидий элемент, обратный кл пан и систему управления послед-ним lj . Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для перекрытия ствола скважины, содержащее корпус, чувствитель ный элемент, обратный клапан, связанный с поршнем, цилиндр которого связан с управляющим золотником 2 Однако в известных устройствах управление обратным клапаном осущест вляется по перепаду давления (по раз ности давлений под пакером и над пак ром). При этом давление над пакером которое определяется высотой столба жидкости над пакером, в большинстве случаев может быть определено с достаточно высокой точностью. Давление под пакером (забойное давление) известно только приблизительно, так как оно зависит от пластового давления и от потерь давления в призабо ной зоне скважины. Значения обоих этих параметров обычно известны толь ко ориентировочно и могут меняться за время эксплуатации скважины в весьма широких пределах. Поэтому при управлении обратным клапаном по пере паду давления отсутствует возможност точной системы управления обратным клапаном. В известных устройствах система управления обратным клапаном смонтирована над клапаном, что делает невозможным принудительное открытие клапана механическим путем (например, с помощью штанги) при отказе системы автоматики или в случае необ ходимости выполнить забойные измерения. В известных устройствах применено золотниковое распределение пластовой жидкости (через радиальные окна во взаимоперемещающихся штоке и гильзе). При такой конструкции невозможно применять эластичные уплотнения, так как они срезаются .о края распределительных окон при перемещении взаимодействующих деталей. Герметизация же пары шток-гильза за счет точной подгонки (притирка, селективная сборка) деталей друг к другу (по типу золотниковых пар) не обеспечивает нормальной работы пары из-за наличия в пластовой жидкости механических примесей. Попадание последних в зазор пары неизбежно при- водит к отказу системы автоматики вследствие заклинивания. Целью изобретения является обеспечения автоматического срабатывания устройства по положению уровня жидкости в стволе скважины. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для перекрытия ствола скважины, включакицем корпус, чувствительный элемент, обратный клапан, связанный с поршнем, и цилиндр с управляющим золотником, чувствительный элемент выполнен в виде штока с двумя регулируемыми упорами, установленными с возможностью взаимодействия с управляющим золотником, снабженным системой подпружиненных ломающихся рычагов, корпус имеет герметичную камеру, в которой размещен нижний конец штока, причем последний подпружинен. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - схема работы золотника и механизма его фиксации. Устройство содержит всасывающую сетку 1, обратный клапан 2, пружину 3 обратного клапана, верхнюю камеру k, гладкий шток 5, пружину 6 гладкого штока, нижний упор 7, двухпозиционный золотник 8, пружины 9 механизма фиксации, нижнюю камеру 10 рабочей жидкости, поршень 11 обратного клапана, ломающийся рычаг 12 механизма фиксации золотника, верхний упор 13, резьбовую головку 14 для соединения с пакером типа ПНГО или ППГО. Устройство работает следующим образом. С помощью колонны труб, снабженной в нижней части специальным толкателем, устройство, соединенное через резьбовую головку И со стандартным пакером типа ПНГО или ППГО, опускается в эксплуатационную колонну скважины. Во время этой операции наконечник толкателя отжимает обратный клапан 2 .от седла, обеспечивая свободное перетекание жидкости из-под пакера наверх через всасывающую сетку 1 и клапан 2.

После достижения заданной глубины, заякоривания пакера и извлечения монтажной колонны в скважину опускают какое-либо устройство для откачки тяжелой жидкости, например погружной электронасос. Так как после извлечения толкателя обратный клапан 2 под действием пружины 3 закрывается, то по мере работы электронасоса уровень жидкости в скважине падает и, соответственно, падает давление в верхней камере k. Шток под действием пружины 6 перемещается вверх, и при достижении расчетного давления упор 7, закрепленный на штоке 5, нажимает на нижний торец золотника 8, смещая последний вверх.

Так как в начальный момент золотник 8 находится в крайнем нижнем положении (позиция 1, на фиг. 2), пружины 9 механизма фиксации имеют максимальную длину. По мере движения штока 5 пружины 9 сжимаются, а после смещения золотника 8 на величину перекрытия окон начинается поступление рабочей жидкости из камеры 10 (где в этот начальный момент жидкость находится под пластовым давлением) под поршень 11 гидроцилиндра обратного клапана 2 (позиция П). Проходные сечения каналов и окон золотникового распределителя рассчитаны таким образом, что при любых реальных сочетаниях давлений и скоростей откачки жидкости из скважины за Время,.в течение которого золотник перемещается из позиции П в позицию Ш, обеспечивается полное заполнение гидроцилиндра обратного клапана. В позиции Ш ломающийся рычаг 12 находится в положении неустойчивого равновесия и после прохождения позиции Ш золотник 8 пружинами

9 перебрасывается в позицию У. В позиции У золотник 8 своими кромками перекрывает перепускные каналы, запирая жидкость в гидроцилиндре: клапан 2 остается открытым, обеспечивая поступление продукции скважи- . ны из-под пакера к приемной сетке. насоса.

Назначение устройства - перекрыть ствол скважины, не допустив перелива пластовой жидкости через устье скважины в случае) например, выхода из строя погружного электронасоса и необходимости проведения подземного ремонта. 8 этом случае устройство для перекрытия ствола скважины, работает следующим образом.

При прекращении откачки, уровень жидкости в скважине начинает повышаться. По мере роста давления шток

0 5 смещается вниз, сжимая пружину 6, в результате этого процесса упор 13 гладкого штока приходит в соприкосновение с золотником 8. Так как в этот момент камеры 10 и находятся прак5тически под одним и тем же давлением (величины этих да.влений отличаются только на величину гидравлических потерь во всасывающей сетке 1 и клапане 2J, то при дост1 жении золотни0ком позиции 1У пружина 3 смещает вверх поршень 11, вытесняя жидкость из гидроцилиндра в нижнюю камеру 10. Обратный клапан 2 закрывается, перекрывая приток жидкости из пласта

5 к устью скважины.

В устройстве все механизмы системы управления обратным клапаном работают в масляной ванне и герме тично отделены от пластовой жидкости

0 эластичными диафрагмами. Эта особенность обеспечивает высокую надежность системы автоматики, а следовательно, и всего устройства.

Т

TZa

;2С

////

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ, включающее корпус, чувствительный элемент, обратный клапан, связанный с поршнем, и цилиндр с управляющим золотником, о т лишающееся тем, что, с целью обеспечения автоматического срабатывания его по положению уровня жидкости в стволе скважины, чувст-. вительный элемент выполнен в виде штока с двумя регулируемыми упорами, установленными с возможностью взаимодействия с управляющим золотником, снабженным системой подпружиненных ломающихся рычагов, корпус имеет герметичную камеру, в которой размещен о нижний конец штока, причем последний (Л подпружинен.