Глубинный ограничитель давления Советский патент 1992 года по МПК E21B31/08 

Изобретение относится к оборудованию для строительства скважин, в частности для цементирования обсадных колонн, ликвидации поглощения промывочной жидкости.

Известно устройство для разобщения пластов (авт. св. №

кл. Е 21 В 33/12, 1973), которое содержит пакер с клапанами. При создании критического избыточного дав- ления клапан открывается и часть жидкости из подпакерной зоны перетекает в надпакерную по каналам в корпусе пакера, что должно ограничить давление на поглощающий пласт.

з

Недостатком этого устройства яв- ляется возможность возникновения неконтролируемого давления на пласт выше заданного, что происходит по двум причинам. Во-первых, при пере- текании жидкости из-под пакерной зоны в надпакерную в последней происходят накапливание жидкости и подем уровня в затрубном пространстве, что приводит к повышению давления открытия клапана по сравнению с заданным. Давление может достигать ( МПа. Во-вторых, при перетекании жидкости происходит подъем тампо- нажной смеси в затрубном пространстве и давление в подпакерной зоне возра стает за счет гидростатического дав ления столба тампонажного раствора повышенной плотности. Давление достигает 3-3,5 МПа. При этом возможны гидроразрыв пласта и прихват инструмента„

Наиболее близок к предлагаемому глубинный ограничитель гидростатического давления, включающий полый ко пус с боковым отверстием, перекрытым срезной втулкой и стоп-кольцом на внутренней поверхности ниже срезной втулки, и регулировочный клапан содержащий цилиндрический кожух с радиальным отверстием и крышкой с окнами, размещенный в кожухе дифференциальный поршень с осевым клапаном. При этом средняя ступень дифференциального поршня сообщена с радиальным отверстием, кожуха, ниний конец выполнен с регулировочной гайкой и заглушкой в осевом клапане а верхний установлен с возможностью перекрытия окон крышки кожуха при движении поршня вверх. Между крышкой кожуха и торцом осевого клапана установлена пружина.

Недостатком данного устройства является то, что после создания давления запрессовки заглушки Iона срезает штифты и может попасть в дополнительное оборудова- йие и вывести его из строя. Для пов торного использования ограничителя давления необходима полная разборка клапанного узла для установки заглуки и замены штифтов.

Цель изобретения повышение на

дежности1 работы при цементировании и облегчение подготовки к повторной работе.

0

S

0

5

Поставленная цель достигается тем, что заглушка выполнена в виде полвиж- ного цилиндра со стаканами, верхний из которых выполнен с промывочными окнами и упорным буртом на внешней стороне в верхней части, а нижний - с резьбовым отверстием и установленным в нем срезным Фиксатором, подголовоч- ная часть которого выполнена с ответной резьбой, а остальная его часть гладкая, причем в регулировочной гайке выполнено отверстие, в котором на свободной посадке установлена гладкая часть срезного фиксатора. На внутренней поверхности поршня размещен уступ с диаметральным зазором больше длины срезаемой части фиксатора.

Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими решениями в данной области техники не позволило выявить признаки, отличающие его от прототипа. Таким образом, устройство соответствует критерию новизна и существенные отличия,

На фиг. 1 изображен корпус глубинного ограничителя давления; на фиг.2- регулировочный клапан; на фиг.З 0 осевой клапан; на фиг. k - схема размещения глубинного ограничителя давления в скважине; на фиг.5 - глубинный ограничитель давления.

Глубинный ограничитель давления состоит (фиг.1) из полого корпуса 1 с боковым., отверстием 2, перекрытым срезной втулкой 3, стоп-коль- цом k на внутренней поверхности ниже срезной втулки и крепежных шпилек

0 22. Внутрь полого корпуса вставляется регулировочный клапан (фиг.2), содержащий цилиндрический корпус 5 с радиальным отверстием 6 и крышкой с окнами 7 и размещенный в кожухе

5 дифференциальный поршень 8 с осевым клапаном 9. Радиальное отверстие кожуха сообщается с полостью 10, образуемой средней ступенью дифференциального клапана, нижний конец

0 которого выполнен с регулировочной гайкой 11, предназначенной для фиксирования места установки осевого клапана. Между верхним торцом осевого клапана и крышкой кожуха заклю5 чена пружина 12. Внутри осевого клапана (фиг.З, поз.9) встроена заглушка 13. Эта заглушка выполнена в виде подвижного цилиндра со стаканами, верхний Н из которых имеет промы5

51

вечные окна 15 и упорный бурт 16 на внешней стороне в верхней части, а нижний 17 резьбовое отверстие с установленным в нем срезным Фиксатором 1R. Аиксатор имеет в подго- ловочной части резьбу для ввинчивания его в резьбовое отверстие нижнего стакана, а остальная часть - срезаемая - выполнена гладкой для ввода на свободной посадке в отверстие уступа 19 регулировочной гайки. Поперечный размер этого уступа установлен таким, чтобы диаметральный зазор между его наружной поверхностью и внутренней поверхностью дифференциального поршня был больше длины срезаемой части Фиксатора, что необходимо для ее удаления из отверстия уступа регулировочной гайки.

Глубинный ограничитель давления работает следующим образом.

Корпус 1 ограничителя (фиг.) включают в сборку заливочной колонны 20, снабжают ее пакером 21, а также другим оборудованием, если это необходимо (например, глубинным диспергатором) опускают в скважину и раскрывают пакер для разобщения нижележащей зоны поглощения и проведения подготовительных и иссле довательских работ. В обычном порядке намывают при необходимости наполнители различной зернистости, проводят другие работы, в том числе осуществляют сброс перекрываемых деталей гидродиспергатора или другого оборудования, если оно введено в компоновку и установлено ниже корпуса ограничителя давления. После завершения этого этапа работ внутрь заливочной колонны (бурильных труб) сбрасывают регулировочный клапан (фиг.2), предварительно подготовленный для работы. С этой целью .(фиг.3) упором в заглушку 13 верхний стакан вводят внутрь осевого клапана 9 и ввинчивают срезной Фиксатор 18. Затем приступают к закачке тампонаж- ного раствора в зону поглощения. Под действием потока закачиваемой жидкости регулировочный клапан (фиг.2) достигает торца втулки 3 Фиг.1)упирается в нем и, срезая шпильки 22, сдвигает в нижнюю часть корпуса 1 до упора в стоп-кольцо k, занимая свое посадочное место, как это пока-

529276

зано на фиг.5, При этом бокопос отверстие 2 корпуса глубинного ограничителя давления совмещается с рлди- , альным отверстием 5 регулировочного клапана, что необходимо для компенсации гидростатического давления затрубного пространства. В этом положении сборка готова для выполнения

Ю своей Функции по ограничению давления на поглощающий пласт для предотвращения его разрыва при закачивании тампонажной смеси (состава). Этот состав поступает (сЬиг.5) через

15 окна крышки 7 внутрь дифференциального поршня 8, достигает заглушки 13, срезает фиксатор 18 и выдвигает верхний стакан 1 с промывочными окнами 15 вниз до упора буртом 16 в регули розочную гайку 11, освобождая проход потока тампонажного состава через окна 15 в зону тампонирования.

При снижении приемистости поглощающего пласта в заливочной колонне

возрастает давление, и на нижнюю часть дифференциального поршня 8 с регулировочной гайкой 11 Начинает действовать большее усилие, чем от гидродинамического давления жидкости в

30 ззтрубном пространстве, передаваемого через отверстия 2 и 6 в полость 10. Это усилие возрастает по мере повышения давления в зоне тампонирования и, достигнув упругости пру35 жины (т.е. допустимого давления на поглощающий пласт, задаваемого регулировочной гайки 11.), сдвигает дифференциальный поршень 8 вверх. Верхняя часть поршня, переместившись

40 вверх, перекрывает площадь входных окон в крышке 7. Это обеспечивает автомодельную подстройку режима закачки тампонажной смеси к изменившемуся параметру приемистости. В

45 результате перекрытия окон сокращается подача тампонажной смеси в поглощающий пласт, что автоматически снижает величину давления в зоне тампонирования. Таким образом, по

50 мере роста давления (снижения приемистости) перекрытие окон увеличивается вплоть до полного, а объем закачки сокращается вплоть до нулевого значения, что и обеспечивает авторе55 гуляцию давления в зоне поглощающего пласта, предотвращая его гидравлический разрыв при закачке тампонажного состава.

Для повторного использования регулировочного клапана его извлекают из корпуса устройства, нажимом на заглушку 13 (см.фиг.2,3 и 5) вводят верхний стакан внутрь осевого клапана 9 и, совместив отверстия регулировочной гайки и нижнего стакана заглушки, заменяют использованный фиксатор 18 новым, который в процессе закручивания выталкивает остатки старого. Так достигается многократность использования регулировочного клапана без его разборки, что обеспечивает повышение надежности работы при цементировании и облегчает подготовку к повторной работе.

Формула изобретени

Глубинный ограничитель давления, включающий полый корпус с боковым отверстием, перекрытым срезной втулкой, и стоп-кольцом на внутренней поверхности ниже срезной втулки и регулировочный клапан, содержащий цилиндрической кожух с радиальным отверстием и крышкой с окнами, размещенный в кожухе дифференциальный поршень с осевым клапаном, при этом средняя ступень поршня сообщена с радиальным отверстием кожуха, нижний конец выполнен с регулировочной гайкой и заглушкой в осевом клапане, а верхний установлен с возможностью перекрытия окон крышки кожуха при движении поршня вверх, и пружину, установленную между крышкой кожуха и торцом осе

вого клапана, отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности работы при цементировании и облегчения подготовки к повторной работе, заглушка выполнена

5 в виде подвижного цилиндра со

стаканами, верхний из которых выполнен с промывочными окнами и упорным буртом на внешней стороне в верхней части, а нижний - с резь

0 бовым отверстием и установленным в нем срезным Фиксатором, подголовоч ная часть которого выполнена с ответ ной резьбой, а остальная его часть гладкая, причем в регулировочной

5 гайке выполнено отверстие, в котором на свободной посадке установлена гладкая часть срезного фиксатора , и уступ, размещенный на внутренней поверхности поршня с диаметральны

0 зазором больше длины срезаемой части фиксатора.

Использование: для строительства скважин, цементирования обсадных колонн, ликвидации поглощения промывочной жидкости. Сущность изобретения: глубинный ограничитель давления содержит полый корпус с боковым отверстием, перекрытым срезной втулкой и стоп-кольцом на внутренней поверхности ниже срезной втулки. Регулировочный клапан содержит цилиндрический кожух с радиальным отверстием и крышкой с окнами. Дифференциальный поршень выполнен с осевым клапаном и размещен в кожухе, Средняя ступень дифференциального поршня сообщена с радиальным отвер- | стием кожуха. Нижний конец дифференциального поршня выполнен С регулировочной гайкой и заглушкой в осевом клапане, а верхний установлен с возможностью перекрытия окон крышки кожуха при движении поршня врерх. Пружина установлена между крышкой кожуха и торцом осевого клапана. Заглушка выполнена в виде подвижного цилиндра со стаканами. Верхний стакан выполнен С промывочными окнами и упорным буртом на внешней стороне в верхней части. Нижний стакан выполнен с резьбовым отверстием и установленным в нем срезным фикса - тором. Подголовочная часть фиксатора выполнена с ответной резьбой, а остальная часть гладкая. В регулировочной гайке выполнено отверстие. В этом отверстии ни свободной посадке установлена гладкая часть среднего фиксатора. На внутренней поверхности поршня размещен уступ с диаметральным Зазором более длины срезаемой части фиксатора. 5 ил. VI СП го ю N) V4

П

16

Фиг 2

Шиг4