Устройство для освоения скважин Советский патент 1991 года по МПК E21B43/25 E21B21/00 

О

о ел о

CJ

Изобретение относится к горной пром-сти. Цель - повышение надежности работы устр-ва, его производительности за счет возможности увеличения хода поршня и эффективной очистки околоскважинной зоны продуктивного пласта. Для этого в корпусе установлены подпружиненный поршень, опорный элемент и кольцевая втулка, жестко связанная с поршнем. Устр-во имеет пакер, выполненный с наклонными направляющими с уплотнительными элементами и подпружиненными в противоположных направлениях сегментами. Последние установлены с возможностью перемещения по направляющим. Полость под поршневым опорным элементом сообщена с камерой запитки, которая имеет демпфер. Ступенчатый поршень выполнен с камерами разгрузки силовой пружины, задержки хода и насосной с перепускным клапаном. Устр-во также имеет запорный орган с опорной пружиной и размещенную концентрично в нем трубку ввода рабочей среды с радиальными отверстиями в нижней части. Кольцевая втулка установлена с возможностью перекрытия последних в начальный момент хода поршня. При этом диаметр золотника запорного органа больше диаметра его штока. Часть хода проходит при открытом всасывающем клапане и запасает таким образом энергию. Когда клапан закрывается, ход поршня продолжается с большей энергией, это позволяет создать большую степень разряжения в подпакерной зоне. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

Иэобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам гидравлического типа для вызова притока и очистки призабойной зоны путем создания депрессии на продуктивную зону пласта.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства, его производительности путем обеспечения возможности увеличения хода поршня и обеспечения возможности эффективной очистки околоскважинной зоны продуктивного пласта.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства в рабочем положении в обсадной колонне скважины, продольный разрез; на фиг. 2 - фрагмент устройства с управляющим клапаном; на фиг. 3 - то же, с перепускным клапаном; на фиг. 4 - то же, с регулируемым дросселем и подвижным упором; на фиг. 5 - то же, с конструкцией уплот- нительного элемента пакера.

Устройство для освоения скважин (фиг. 1) состоит из корпуса 1 с сегментами 2 пакера. В полости корпуса размещены поршень 3, нагруженный силовой пружиной 4 и имеющий полость 5 всасывания со всасывающим клапаном 6, нагруженным пружиной 7, полость 8 сброса с каналом 9 сброса, камеру 10 разгрузки силовой пружины 4, насосную камеру 11 с перепускным клапаном 12 и выпускным клапаном 13, камеру 14 задержки поршня. С поршнем 3 взаимодействует запорный орган 15, нагруженный пружинами - пусковой 16, опорной 17 и запорной 18. Причем в исходном положении пусковая пружина 16 имеет зазор со ступенью запорного органа 15. В последнем коаксиально установлена закрепленная к корпусу трубка 19 ввода рабочей среды, нижние отверстия которой периодически перекрываются втулкой 20, выполненной на Поршне 3. Диаметр золотниковой части запорного органа 15 di больше диаметра штока d2. Пакер выполнен из подпружиненных отжимающими пружинами сегментов 2, через один нагруженных встречными пружинами 21 и установленных с возможностью перемещения по направляющим 22 на поршневом опорном элементе 23. полость которого сообщена каналом 24 запитки с камерой 25 запитки, снабженной демпфером 26 и соединенной с надпоршневой полостью 27 через дроссель 28. Затормаживание запорного органа 15 происходит в камере 29 торможения. Сегменты 2 пакера имеют заостренные выступы, являясь одновременно якорем и снабжены упругоэластичным уплотнением 30, отделяющим надпакерную 31 зону от подпакерной 32.

В поршне 3 (фиг. 2) может быть выполнен управляющий клапан 33, сообщающий камеру 10 разгрузки силовой пружины 4 посредством канала 34 с полостью под та- релью запорного органа 15.

Необходимость быстро открывать большие проходные сечения, что важно при высокой цикличности работы, и уменьшать перепад давления при перепускании среды обуславливает выполнение клапана в виде подвижной поршневой ступени (фиг.З).

Для регулировки давления рабочей среды в надпоршневой полости устанавливается регулируемый дроссель 35 (фиг. 4) с регулирующей иглой 36 и дроссельным каналом 37 запитки. Для повышения степени разряжения установлен подвижный улор 38 управления всасывающим клапаном 6, имеющий каная 39 запитки (на фиг.4 не показан).

Уплотнение 30 пакера (фиг.5)выполнено в виде набораупругоэластичных кодец, нагруженных подвижной опорой 40 с одной стороны и сегментами 2 пакера и проставочным

кольцом 41 - с другой стороны.

Устройство работает следующим образом.

При подаче рабочего давления (фиг. 1) жидкость поступает в камеру 25 запитки и

0 взводит пружину демпфера 26 в надпорш- невую полость 27 через дроссель 28 через трубку 19 ввода рабочей среды в камеру 14 задержки поршня 3 и камеру 10 разгрузки силовой пружины 4. По каналу 24 запитки

5 рабочая среда поступает к поршневому элементу 23, который под действием давления среды поднимается и выдвигает перемещающиеся по направляющим 22 подпружиненные сегменты 2 пакера, снабженные

0 уплотнением 30. Таким образом устройство закрепляется (пакер одновременно является якорем) в обсадной колонне скважины и герметизирует подпакерную зону 32. Запорный орган 15 в исходном положении за5 крывает канал в поршне 3. С ростом давления рабочей среды поршень 3 начинает совместно с запорным органом 15 перемещаться вниз, сжимая силовую пружину 4 и вытесняя жидкость из насосной камеры 11

0 через выпускной клапан 13 в надпакерную зону 31. Запорный орган 15, перемещаясь совместно с поршнем 3, нагружает пусковую пружину 16. . В конце хода взвода поршня 3 запор5 ный орган 15 открывает осевой канал поршня и выбрасывается в камеру 29, где затормаживается и под действием запорной пружины 18 перемещается до контакта пусковой пружины 16с опорной пружиной

0 17, при этом ступень запорного органа 15 имеет зазор с пусковой пружиной 16. В конце хода взвода поршня втулка 20 перекрывает отверстия в трубке 19 ввода рабочей среды и таким образом в начальный момент

5 рабочего хода поршня 3 он подтормаживается для того, чтобы успел отстрелиться запорный орган 15. Поршень 3 при открытом запорном органе 15 под действием силовой пружины 4 и давления рабочей

0 жидкости в камере 10 (давление создается насосом и демпфером 26) совершает рабочий ход, жидкая среда перетекает из полости 5 всасывания через перепускной клапан 12 в насосную камеру 11, а в подпоршневой

5 полости быстро нарастает депрессия. Всасывающий клапан 6 открывается и из подпакерной зоны 32 жидкая среда поступает в насосную камеру 11. В конце рабочего хода запорный орган 15 начинает перекрывать проходное отверстие в поршне 3 и растущее

давление в надпоршневой полости, преодолевая сопротивление опорной пружины 17, замыкает контакт запорного органа 15 с поршнем 3. Дальнейший рост давления в надпоршневой полости приводит к повторению рабочего цикла.

При постановке управляющего клапана 33 (фиг. 2) появляется возможность увеличивать площадь тарели запорного органа 15 и полнее использовать давление рабочей среды для закрывания запорного органа, что особенно важно в сильно загрязненных средах. Открывание запорного органа происходит в конце хода, когда в ступени поршня 3 открывается управляющий клапан 33 и давление среды, поступающей по каналу 34, воздействует на тарель запорного органа 15.

Повышая давление запитки, можно увеличить степень депрессии, для чего устанавливается подвижный упор 38 управления всасывающим клапаном б (фиг. А). До определенного давления запитки подвижный упор 38 не участвует в работе. При повышении давления запитки оно через канал 39 воздействует на подвижный упор 38, который перемещается вверх и при рабочем ходе поршня 3 вверх определенное время не дает закрыться всасывающему клапану 6. Поэтому часть хода поршень 3 проходит при открытом всасывающем клапане 6 и запасает таким образом энергию. Когда клапан закрывается, ход поршня продолжается с большей энергией, что позволяет создать большую степень разрежения в подпакер- ной зоне 32. Одновременно при повышении давления запитки сечение регулируемого дросселя 35 (фиг. 4) перекрывается с плавным уменьшением сечения регулировочной иглой 36, в результате давление в надпоршневой полости не повышается, оставаясь в заданных пределах и обеспечивая нормальную работу устройства.

Формула изобретения 1. Устройство для освоения скважин, содержащее полый цилиндрический корпус с радиальными каналами, установленным в его нижней части пакером и камерой запитки с дросселем, размещенные в корпусе

подпружиненный силовой пружиной полый ступенчатый поршень с запорным органом, имеющим золотник и шток, всасывающим клапаном и полостями всасывания и сброса,

5 отличающееся тем, что, с целью- повышения надежности работы устройства, его производительности путем обеспечения возможности увеличения хода поршня и обеспечения возможности эффективной

10 очистки околоскважинной зоны продуктивного пласта, оно снабжено установленными в корпусе подпружиненным поршнем опорным элементом и кольцевой втулкой, жестко связанной со ступенчатым поршнем, при15 чем пакер выполнен с наклонными направляющими и имеющими уплотнительные элементы и подпружиненными в противоположных направлениях сегментами, установленными с возможностью перемещения по

0 направляющим, при этом полость под поршневым опорным элементом сообщена с камерой запитки, которая имеет демпфер, ступенчатый поршень выполнен с камерами разгрузки силовой пружины, задержки хода

5 и насосной с перепускным клапаном, запорный орган имеет опорную пружину и размещенную концентрично в нем трубку ввода рабочей среды с радиальными отверстиями в нижней части, а кольцевая втулка установ0 лена с возможностью перекрытия последних в начальный момент хода поршня, при этом диаметр золотника запорного органа больше диаметра его штока.

0 3. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что перепускной клапан выполнен в виде подвижного поршня.

4,Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что всасывающий клапан выполнен

5 с регулируемым дросселем и подвижным упором управления.

21

2Ј

LCOS991

Фиг 4