Скважинный фиксатор Советский патент 1986 года по МПК E21B23/00 E21B47/00 

1

Изобретение относится к горной промьшшенности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть пользовано при установке приборов, преимущественно в необсаженном стволе скважигш.

Цель изобрет ения - повышение на дежности работы устройства путем увеличения площади взаимодействия и улучшения сцепления фиксирующих элементов со стволом скважины.

На фиг, 1 представтген скважин- ный фиксатор в скважине, в рабочем положении; на фиг, 2 - то же, верх- няя часть; на фиг, 3 - скважинный фиксатор, в транспортном положении; на фиг. .4 - то же, верхняя часть. I

Скважинный фиксатор имеет цилиндрический корпус 1J выполненный с резьбой на верхнем и нижнем концах, посредством которой он соединяется с фильтром или прибором. Нижний конец корпуса 1 - открытый. На корпус выполнены окна 2 под фиксирующие элементы - шары 3. В частности, окна 2 могут быть выполнены общими цод смежные горизонтальные ряды ша- ров (как показано на фиг. ) и .3), представляя собой продольное прямо- угольные вырезы в корпусе. В.каждом горизонтальном ряду помещаются по , два шара 3, их расположение в корпу се - диаметрально противоположное, а диаметр шаров близок (но меньше) к половине диаметра корпуса 1. Шары

3могут быть изготовлены из различных материалов , например, сердечник

4 металлический, наружный слой 5 из синтетических материалов, а поверхность 6 рифленой.Опорой для шаров в корпусе служит направлякнцая труба 7,.которая также имеет боковы окна 8 под шары. Направляющая труба 7 укреплена ..в корпусе концентрично посредством, например, приварки ее

к горизонтальным козырькам 9, которые представляют собой вогнутые вовнутрь корпуса участки его стенки. Окна 2 в корпусе закрыты снаружи эластичной упругой оболочкой 0, края которой закреплены на корпусе. Оболочка 0 удерживает шары 3 в корпусе устройства и взаимодействует с ними.

В транспортном положении (фиг. З.и 4) между диаметрально противоположными фиксирующими шарами 3 помщается направляющая i1, являющаяся

541

10

fS

20

25

30

35

40

45

50

55

422

продолжением штока 12. Шток переходит в направляющую 11 посредством конического участка 13. На цилиндрической своей части он имеет гнезда 14 под фиксирующие шары 3. Конструктивно гнезда 14 могут быть выполнены в виде отверстий в щтоке с соот- ветствугацей конусной их расточкой, либо в виде лунок на его поверхности. На верхнем срезе трубчатый шток 12 имеет внутренний фланец 15, образую- центральное проходное отверстие 6 и каналы 17, а снизу фланца 15 - втулку 18 с наружной выточкой на конце. Направлягацая 11 штока имеет прямоугольное или квадратное сече- кие . Оно входит в пазы. 19 в нижней части корпуса, выполненные, например, в виде приваренных к внутренней стенке корпуса параллельных пластин. На нижнем конце направляющей I1 может быть укреплен поперечньш упор . 20, ограничитель перемещения труб- ча.того штока 12. Упор может служить и для подвески приборов.

Устройство имеет самоуплотняющиеся поршень 21 со стальным сердечником 22 с нижним упором 23, удлинитель 24 с пружиной 25. На торец удлинителя 24 закреплен ударный диск 26 с каналами 17. Сердечник 22 снабжен горизонтальным каналом 27, соединенным с каналом 28 с резьбой левым шагом и выходящим на поверхность верхнего уплотнителя 29 лорш- ня 21. Нижняя часть уплотнителей 29 имеет дугообразные уменьшения толщины 30, что обеспечивает изгиб уплот- 1штелей.29 при минимальной подаче в трубы промывочной жидкости. На верхней части канала 28 имеются на противоположных его стенках углубления 3 для установки штифта 32. В канал 28 ввинчен ниппель с левым шагом резьбы переходника.33. Ниппель переходника 33 на резьбовой части стенок имеет отверстия 34 для штифта 32 и соответствует по размерам и : высоте расположения углубления 32. Для: снятия штока из направляющей трубы (вариант) при необходимости используют ниппельньтй ловитель 35, имеющий приспособление 36, выполненное в виде удлиненной втулки меньшего диаметра с вырезами 37 на торце, для снятия штифтов. Ловитель 35 присоединяется к концу трубы 38.

Скважинный фиксатор для закрепления фильтра или приборов в окна31

жине используется следующим рбра- зом.

в скважине проводят полный .ком- плекс электрометрических каротажных исследований, включая кавернометрию и профиломер. Устанавливают глуби-, ны залегания и мощности продуктив- ных пластов, точно определяют фактический диаметр скважины и литоло- гический состав слагающих ствол пород на подошве водоносных горизонтов. На основании полученных дан ных определяют интервал подвески фильтра или других устройств. Рекомендуется устанавливать устройство на глинистых породах, что еще больше повьшает надежность фиксации всей подвески. Когда глинистые породы залегают на 10-20 м ниже конца фильтра, между фильтром и скважинным фик- сатором устанавливают соответствующей длины удлинительные трубы. При установке фиксатора на крепких (скальных) породах выбирается соответствующий материал для фиксирую- щих шаров, например полимерные материалы.

Сборку устройства осуществляют в механических мастерских, там же проверяется его работоспособность, Эластичную упругую оболочку 10, закрывающую снаружи окна 2, приклеивают на поверхность корпуса специальной клеевой композицией или закрепляют на болтах. Для усиления прочности эластичная оболочка может иметь армировку. Перед спуском скважинно- го фиксатора в канал 28 вворачивается переходник 33 с ниппелем левой резьбой и устанавливается в углубле- ния 31 через отверстия 34 штифт 32. Штифт предупреждает преждевременный отворот ниппеля при завороте ловителя 35.

Устройство, навернутое на верх- НИИ торец фильтра (а при наличии внутренней защитной трубы фильтра на нижний торец) в сборе с комплексом опускают в скважину. По дастижении фильтром требуемого интервала под- веску сажают на устье скважины. При помощи насоса буровой установки (цементировочного агрегата) в насос- но компрессорные трубы закачивают

промывочную жидкость опр еделенного объема, давление с помощью самоуплотняющегося поршня 21 создает силу для посадки штока 12 в направляющую

5 10 15 20 5

JQ .-

5

5

1424.

трубу 7, которая определяется огшт- но-экспериментальным путем. При закачке жидкости, в трубы уплотнители 29 залегают на стенки корпуса 1, соз- давая силу давления, при этом упор 23 поршня давит на внутренний фланец 15, тем самым шток входит в направ- ляюп5ую трубу 7. Каналы 17 фланца 15 и диска 26 предотвращают создание сопротивления жидкости при работе. При вхождении штока-фиксатора 12 в , направляющую трубу 7 фиксирующие шары 3 выходят из окон 8 и входят в окна 2 корпуса, одновременно попадая каждый в свое гнездо 14 на трубчатом штоке. Шары 3 вдавливаются штоком в породу стенки ствола скважины. Упругая эластичная оболочка 10 при движении шаров растягивается, , принимает их форму. За счет сцепле-i ния с породой поверхности шаров фильтр фиксируется в заданном интервале ствола. Б породу ствола вдавли- Бается до 45% объема каждого из шаров.

Контроль посадки штока в направляющую трубу, т.е. надежность фиксации, осуществляется путем свободной подвески всей компановки на талевой системе буровой установки. При движении подвески вниз операция повторяется. После проверки надежности фиксшдии давление из труб медленно стравливается через винтовую задвижку.

Опробование скважины производится в установленном порядке. После окончания опробования пласта трубчатый шток 12 извлекается из направляющей трубы 7 следующим образом: весь комплекс подвешивается . (натягивается на 0,1-0,5 тс) на талевой системе. После этого в трубы закачивается определенный объем промывочной жидкости, создавая в полости труб давление (параметры устанавливаются опытно-экспериментальным путем) и производится моментальное стравливание давления через пневматическую задвижку с дроссельно- запорным устройством ДЗУ-250. При закачке жидкости удлинитель 24 поршня, проходя через отверстие 16 вниз, растягивает пружину 25, концы которой закреплены к фланцу 15 .и нижнему концу удлинителя 24, и при резком моментальном разряжении полости труб происходит удар диска 26 об

ижний торец с выточкой втулки 18, овторение удара несколько раз выодит шток-фиксатор из направляюей трубы. Натянутое состояние .сей компановки, в том числе и сква- синного фиксатора на талевой систее, способствует перемещению устойства вверх, изменяя при каждом даре положение шара. Наружная упру гая эластичная оболочка 10 направяет шары в корпус.

Вариантом ввода штока-фиксатора в направляющую трубу является спуск в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), входящую в компановку всего комплекса (например, в НКТ диаметром 89 или 73 мм) труб 38 меньшего диаметра (например, 33 или 42 мм), которые по достижении фланца 15 за счет осевой нагрузки надавливают на шток-фиксатор. При этом допускаются небольшие короткие удары в фланец штока. Контроль посадки трубчатого ттока 12 в направляющей трубе 7 определяется по заранее нанесенной метке на поверхности .трубы 38 меньшего диаметра, поскольку длина хода штока для принятия устройством рабочего положения известна.

Вдавливание штока 12 в направляющую трубу 7 может осуществляться также путем спуска через насосно- компрессорные трубы свинцового груза (вес примерно 0,2-0,5 т) на каротал;- ном кабеле. При этом также допустимы небольшие короткие удары, контроль за посадкой штока-фиксатора аналогичен предыдущим.

После завершения опробования пласта трубчатый шток извлекают из направляющей трубы (вариант) с помощью ниппельного ловителя -35, опускаемого в НКТ, завинченным на конец трубы 38. При ввинчивании ловителя 35 в верхнюю муфту переходника 33 на последних 1,5-2 оборотах завинчивания резьбы приспособление 36 на- давливает а его вырезы 37 на торце захватывают и скручивают штифт 32, Извлекая последний из углублений 31, создавая возможность вращению переходника 33,

После извлечения штока из направляющей трубы вращением колонны труб 38 вправо вывинчивают переходник ;33 из канала 28 сердечника 22, .После этого производят подъем труб 38 на поверхность.

Для ограничения хода штока 12 при его извлечении из направляющей трубы 7, если это необходимо (например, если этого требует последо- вательность опробования продуктивных пластов без подъема всего комплекса на поверхность, а с перемещением его на следующий объект испытания в скважине), на нижнем конце направ- ляющей 1 закрепляется поперечный упор 20, на котором может быть подвешен прибор для исследования пласта, например глубинньм манометр типа МГН-250, извлекаемый вместе со сква- жинным фиксатором после завершения работ,

При работе с помощью ловителя 35 щзоизводится промывка скважины с целью вымывания твердых частиц, осев- пшх в ходе работ в канале переходника 33, через каналы 27 и 28, а также такие технологические операции, как, например, смена промьшочной жидкости на воду или наоборот и др. Для дальнейшего повышения надеж- ности фиксации (фиг, 1 и 3) фиксирующие шары 3 в каждом из горизонтальных рядов могут быть развернуты своей общей диаметральной плоскостью относительно общей диаметральной штоскости фиксирующих шаров смеж ного ряда, например, на 90, при этом меняются соответственно размеры и расположение окон 2 на корпусе I, расположение окон 8, направлякщей трубы 7,гнезд 14 на трубчатом штоке 12.- В каждом отдельном случае использования устройства материалы шаров 3 и эластичной оболочки 10 должны соответствовать необходимым при работе нагрузкам и иметь большой ресурс. времени работы в агрессивной среде. При использовании скважинного шаро- упор.ного фиксатора в обсадной колон- не или в стволах, сложенных из скаль ныл пород, для повышения надежности сцепления применяются шары 3 из упругих материалов, они могут быть изготовлены из слоев различных материалов, например с металлическим сердечником 4, покрытым сло.ем 5 из синтетических материапо.в, а поверхность 6 - рифленой.

Предложенный фиксатор может быть также использован для подвески фильт- Р.а при капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин, закрепления на-, гревательных устройств в зоне пласта, для интенсификации добычи нефти и др.

2«25 « t

(put.Z

фиг. 3

(рибЛ

Составитель .Н. Чепига Редактор К, Волощук Техред М.Моргентал Корректор Л, Пат.ай

Заказ 4697/36Тираж 5.48 Подписное

BHfflini-I ГЪсударственного коьс-1тета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, , Раупюкая наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,,г, Ужгород, ул. Проектная, 4