Гидромеханическая дорнирующая головка для расширения гофрированного пластыря в обсадочной колонне Советский патент 1992 года по МПК E21B29/10 

Изобретение относится к устройствам для ремонта обсадных колонн нефтяных, газовых и других скважин с целью восстановления герметичности и упрочнения стенки колонны путем установки стального пластыря и создания напряженной системы обсадная труба - пластырь.

Цель изобретения - увеличение эффективности работы головки за счет увеличения радиального усилия на сектора и увеличение срока службы.

На фиг. 1 представлена дорнирующая головка, продольный разрез, в транспортном положении; на фиг. 2 - дорнирующая головка, общий вид. в рабочем положении; на фиг. 3 - то же. поперечный разрез при расширении секторов в трубе с минимальной толщиной стенки; на фиг. 4 - то же, поперечный разрез при прижатии пластыря в трубе с максимальной толщиной стенки.

Гидромеханическая дорнирующая головка состоит из корпуса 1 с окнами, выполненного в виде упорных фланцев 2 и цилиндра-клетки 3, закрепленной между фланцами. Окна корпуса выполнены ступенчатыми в поперечном сечении. На пустотелой ствольной части корпуса гайкой 4 затянуты: конус-пуансон 5. упорные фланцы 2 и цилиндр-клетка 3. Цилиндр-клетка 3 фиксируется таким образом, что плоскости симметрии окон корпуса и установленных в них ступенчатых в поперечном направлении секторов 6 совмещены с плоскостями симметрии продольных профильных каназок конуса-пуансона 5. На ствольной части корпуса под цилиндром-клеткой 3 и секторами 6 размещена самоуплотняющаяср трубча- тяя диафрагма 7, взаимодействующая с большими ступенями секторов 6.

Устройство работает следующим образом (фиг. 2).

При спуске в обсадную колонну 8 нижний конец гофрированного пластыря 9 оас- положен на конусе-пуансоне 5, причем

СО

С

х| Ь ел

00

Xf W

вогнутые лучи пластыря введены и упираются в продольные профильные канавки конуса-пуансона. Пластырь надет на штанги 10 и его верхний конец фиксируется торцом силовых цилиндров дорна или гидромеханического якоря.

При создании рабочего давления до- рнирующая головка входит в пластырь, расширяя его до плотного контакта с обсадной трубой. Под давлением самоуплотняющиеся концы цилиндрической диафрагмы 7 плотно прижимаются к стенкам глухого углубления А, создавая герметичность в рабочей камере практически без радиального расширения.

Центральная часть диафрагмы 7, расширяясь, воздействует на выдвижные секторы 6, прижимая их к недожимам пластыря (фиг. 2).

При этом остальная часть расширяющейся диафрагмы упирается в неподвижную внутреннюю поверхность цилиндра-клетки-.

Рабочие функции перенесены на более прочную и долговечную цилиндрическую часть диафрагмы.

Цилиндрическая диафрагма, расширяясь, упирается частью своей внешней поверхности в цилиндр-клетку. В результате на диафрагме возникают прямоугольные выступы или впадины (в зависимости от степени выдвижения секторов), соответствую- щие опорной поверхности основания каждого сектора. Величина выдвижения сектора колеблется в зависимости от толщины стенки обсадной трубы, наличия или отсутствия пластыря.

На фиг. 3 и 4 показаны предельные случаи выдвижения секторов под нагрузкой: при расширении в трубе с минимальной толщиной стенки (фиг. 3) и в трубе с максимальной толщиной стенки с пластырем (фиг. 4). Уступы, которые при этом облегает диафрагма по периметру опорной поверхности основания сектора, не превышают 3-3.5 мм. При сглаженных кромках и минимальных зазорах в окне между сектором и корпусом исключается причина быстрого разрушения

резины диафрагмы: затекание и последующее защемление. Даже в случае порыва диафрагмы на уступе (после длительной эксплуатации) в головке удается легко восстановить необходимое давление и завершить установку пластыря без аварий и осложнений. При порыве диафрагмы утечка жидкости возможна только через зазоры в окне между сектором и корпусом. При ходовой посадке сектора в окне суммарная площадь зазоров не превышает 20-40 мм2. Учитывая большой коэффициент сопротивления узкого щелевидного зазора и перекрытия основной его части резиной

диафрагмы, необходимое давление может быть легко восстановлено незначительным повышением производительности насосного агрегата.

Суммарное радиальное усилие, развиваемое головкой, передается не на 12, а на б выдвижных секторов. Следовательно, при этом же рабочем давлении усилие радиального воздействия сектора на недожим гофры возрастает в два раза, что гарантирует

полное прижатие пластыря.

Формула изобретения

Гидромеханическая дорнирующая головка для расширения гофрированного пластыря, в обсадной колонне, включающая конус-пуансон с продольными профильными канавками, корпус с размещенными в нем самоуплотняющейся трубчатой диафрагмой и выдвижными секторами, ступенча- тыми в сечении, установленными с возможностью взаимодействия большей ступенью с диафрагмой, отличающаяся тем, что, с целью увеличения эффективности

работы головки за счет увеличения радиального усилия на сектора и увеличения срока службы, выдвижные сектора выполнены ступенчатыми в поперечном сечении, а корпус имеет ступенчатые в поперечном сечении окна под выдвижные сектора, причем плоскости симметрии окон корпуса и продольных профильных канавок конуса-пуансона совмещены.

гэ r со

1Г

«т

I

/ / т

f- «O «SIV

Гидромеханическая дорнирующая головка для расширения гофрированного пластыря в обсадной колонне. Дорнирующая головка содержит конус-пуансон с продольными профильными канавками, корпус с самоуплотняющейся трубчатой диафрагмой, ступенчатыми в поперечном сечении окнами и размещенными в них выдвижными секторами, ступенчатыми в поперечном сечении. 4 ил.

Фие.З

Фиг. 4