Устройство для создания скважинного гравийного фильтра Советский патент 1992 года по МПК E21B43/04 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к добыче флюида из продуктивных пластов и может быть использовано для оборудования фильтровой части скважины.

Известно большое количество устройств, служащих для создания скважин- ных гравийных фильтров. Известна конструкция, включающая фильтр, пакер, перепускной и отсоединительный узлы, в которой соединительный узел выполнен в виде закрепленного на корпусе кожуха со сквозными продольными пазами. Отсоединительный узел выполнен в виде фигурных стопоров, закрепленных плоскими пружинами на верхнем конце фильтра 1.

Недостатком этого устройства является низкая надежность, обусловленная его сложностью.

Известно также устройство, в котором для создания гравийного фильтра используется нажимной пакер с опорой на забой, включающий корпус, соединенный с основанием посредством фиксирующего механизма, состоящего из плашек, взаимодействующих с резьбой, уплотняющие элементы, расположенные между верхними и нижними опорами 2.

Недостатком этой конфигурации является отсутствие стабильности усилия, необходимого при срыве пакера, что приводит к повреждению намытого гравийного фильтра.

Целью изобретения является повышение эффективности устройства за счет обес- печения герметичности пакера и повышения качества создания гравийного фильтра путем предотвращения смятия резьбы фиксирующих плашек и обеспечения их среза по телу резьбы.

Поставленная цель достигается тем, что s известном устройстве, включающем

фильтр и установленный над ним нажимной пакер с опорой на забой, содержащий корпус, связанные с последним верхнюю и нижнюю опоры, установленный между ними

уплотнительный элемент, заключенную в корпус и связанную с ним втулку с наружной резьбой в верхней части и фиксирующие плашки с резьбовой поверхностью, установленные с возможностью взаимодействия

своей резьбовой поверхностью с резьбой втулки. Оно снабжено патрубком, установленным концентрично внутренней поверхности втулки и связанным в нижней части с фильтром, при этом втулка зафиксирована в

верхней части срезным элементом относительно корпуса, патрубок зафиксирован в нижней части срезным элементом относительно втулки, а плашки выполнены из алюминия, и их резьбовая поверхность

упрочнена, причем упрочнение резьбовой поверхности фиксирующих плашек выполнено электрической обработкой.

На фиг. t показана верхняя часть устройства, продольное сечение пакера; на

фиг. 2 - нижняя часть - скважинный фильтр.

Пакер содержит корпус 1, соединяемый

переводной муфтой 2 с колонной насоснокомпрессорных труб (на фиг. не показана).

В корпусе 1 расположено основание 3, посредством четырех стопоров 4 соединенное с патрубком 5. В нижней части патрубка 5 нарезана резьба, с помощью которой он соединяется с надфильтровой трубой (на фиг. 1 не показана). В верхней части патрубка 5

имеется прорезь, в которую входит шпонка 6, закрепленная в корпусе 1. В верхней части основания 3 имеется канавка, в которой расположены стопоры 7, установленные в отверстии корпуса 1. В нижней части корпуса 1 на резьбе закреплена опора верхняя 8, а в полости, образованной расточкой корпуса 1 и опорой верхней 8, располагается фиксирующий механизм 9, состоящий из фиксирующих плашек 10, установленных на резьбовой части основания 3 и прижатых к нему кольцевыми пружинами 11. Резьба, нарезанная на основании 3 и плашках 10, упорная и рассчитана на восприятие усилия, направленного снизу вверх.

Фиксирующие плашки 10 изготовлены из материала с пределом прочности в 1,5-2 раза ниже, чем предел прочности материала основания 3. Например, плашки 10 - из алюминия, основание 3 из нормализованной стали. Резьбовая поверхность фиксирующих плашек 10 упрочнена, например, электрохимической обработкой таким образом, чтобы градиент механических свойств был отрицательным и более глубокие слои, металла плашки обладали бы меньшей прочностью.

В средней части основания 3 располагается уплотнение, состоящее из трех манжет - верхней 12, нижней 13 и средней 14. Манжеты 12, 13 изготовлены из резины с более высокой твердостью, чем манжеты 14. Набор манжет заключен между опорой верхней 8 и опорой нижней 15. Опора нижняя 15 установлена на основании 3 и соединена с ним стопорами 4.

В нижней части патрубка 5 с помощью резьбовой муфты 16 (фиг. 2) присоединен корпус скважинного фильтра 17, в нижней части которого установлен фильтрующий элемент 18 (его тип и конструкция не существенны и на фиг, 2 показаны условно штриховкой крест на крест). В верхней части корпуса 17располагается втулка закрепленная относительно него с помощью штифтов 20, рассчитанных на усилие среза PI. Внутри втулки 19 установлено седло 21, закрепленное относительно нее штифтом 22. Усилие среза штифта 22 Р2 и выбирается из соотношения Рг (1,5 - 1,75) PL В корпусе 17, втулке 19 и седле 21 имеется ряд продольных отверстий 23, 24, 25, которые в исходном состоянии (когда штифты 20 и 22 не срезаны) совмещены. Седло 21 рассчитано на посадку шара 26, сбрасываемого в процессе сооружения гравийного фильтра.

Гравийный фильтр образуется засыпкой гравия между фильтрующим элементом 18 и эксплуатационной колонной (на рисунке не показана), в которой располагается устройство.

Пакер работает следующим образом: устройство спускается в скважину на колонне насосно-компрессорных труб, соединенной с корпусом 1 и переводником 2. Для исключения срабатывания пакера при случайных посадках инструмента во время спуска служат стопоры 7. К патрубку 5 муфтой

16 присоединен корпус фильтра 17 с фильтрующим элементом 18. После установки их на забой производится нэгружение пакера весом колонны насоснб-компрессорных

труб. Когда величина нагрузки составит 30 кН срезаются стопоры 7 и корпус 1 вместе с опорой верхней 8 перемещается относительно основания 3, деформируя при этом манжеты 12, 1, 14, наружный диаметр кото0 рых увеличивается. В результате перекрывается радиальный зазор между корпусом 1 пакера и эксплуатационной колонной (на фиг. не показана). При перемещении корпуса 1 вниз, фиксирующие плашки 10 свобод5 но перемещаются относительно резьбы на основании 3, прижимаемые к нему кольцевыми пружинами 11. После снятия сжимающей нагрузки опора верхняя 8 своим торцом упирается в торец фиксирующих плашек 10,

0 перемещению которых вверх препятствует упорная резьба. В результате манжеты 12, 13, 14 остаются в сжатом состоянии.

Далее выполняется операция намывки гравийного фильтра, заключающаяся в за5 полнении гравием кольцевого пространства между эксплуатационной колонной (не показана) и корпусом скважинного фильтра 17 и фильтрующего элемента 18. Жидкость-носитель с гравием заканчивается по внутрен0 ней полости насосно-компрессорных труб через корпус 1, патрубок 5, корпус сквэжин- ного фильтра 17 и через отверстия 23, 24, 25 выносится в кольцевое пространство. В кольцевом пространстве гравий оседает,

5 образуя гравийную обсыпку, а жидкость-носитель поглощается продуктивным пластом. После завершения процесса намывки гравия в колонну насосно-компрессорных труб бросают шар 26, который, пройдя через

0 патрубок 5, садится на седло 21 (показан пунктиром на фиг, 2). При поднятии давления до величины Pi происходит срез штифтов 20 и втулка 19 перемещается вниз, перекрывая окно 23. В нижнем положении

5 втулка 19 упирается в расточку корпуса скважинного фильтра 17. Дальнейшее увеличение давления жидкости приводит к срезанию штифта 22, седло 21 вместе с шаром 26 смещается относительно втулки 19 и па0 дает в корпус фильтра 17. В результате всех этих операций пластовая жидкость может проникать во внутреннюю полость эксплуатационной колонны только через гравийную обсыпку и фильтрующий элемент 18. После

5 создания гравийного фильтра производят срыв пакера, Для этого посредством колонны насосно-компрессорных труб к корпусу 1 прикладывают усилие, направленное вверх, в результате чего зубцы резьбы сре- заются по телу фиксирующей плашки 10.

При этом, из-за поверхностного упрочнения зубцов резьбы плашки 10 отсутствует их смятие и искажение профиля, а разрушение происходит у основания. Таким образом обеспечивается строгое нормирование усилия и соответствие его расчетному значению. Это позволяет исключить смещение фильтра и гравийной обсыпки относительно эксплуатационной колонны.

После возвращения фиксирующих плашек 10 в верхнее положение относительно основания 3 радиальные размеры деформированных ранее манжет 12, 13. 14 уменьшаются. Вращая колонну насосно-компрессорных труб вместе с пакером, отвинчивают резьбовое соединение основания 5 с надфильтровойтрубой. Крутящий момент при этом передается шпонкой 6.

В случае аварийной ситуации, когда не удается отсоединить патрубок 5 от надфильтровой трубы, к пакеру прикладывают усилие (порядка 200 кН), направленное вверх.. В результате стопоры 4 срезаются и основание 3 перемещается вместе со всеми деталями пакера относительно патрубка 5 вверх. При этом патрубок 5 вместе с надфильтровой трубой и фильтром остается в скважине, а пакер с колонной насосно-компрессорных труб извлекается из скважины.

Формула изобретения

1. Устройство для создания скважинно- го гравийного фильтра, включающее фильтр

и установленный над ним нажимной пакер с опорой на забой, содержащий корпус, связанный с последним верхнюю и нижнюю опоры.установленный между ними уплотнительный элемент, заключенную в корпус и связанную с ним втулку с наружной резьбой в верхней части и фиксирующие плашки с резьбовой поверхностью, установленные с возможностью взаимодействия своей резьбовой поверхностью с резьбой втулки, о т- личающееся тем, что, с целью повышения эффективности устройства за счет обеспечения герметичности пакера и повышения качества создания гравийного

фильтра путем предотвращения смятия резьбы фиксирующих плашек и обеспечения их среза по телу резьбы, оно снабжено патрубком, установленным концентрично внутренней поверхности втулки и связанным в нижней части с фильтром, при этом втулка зафиксирована в верхней части срезным элементом относительно корпуса, патрубок зафиксирован в нижней части срезным элементом относительно втулки, а

плашки выполнены из алюминия и их резь- . бовая поверхность упрочнена.

2. Устройство по п. 1, отличающее- с я тем, что упрочнение резьбовой поверх- ности фиксирующих плашек выполнено электрохимической обработкой.

Изобретение относится к горной промышленности. Цель - повышение эффективности устройства за счет обеспечения герметичности пакера и повышения качества создания гравийного фильтра путем предотвращения смятия резьбы фиксирующих пластин и обеспечения их среза по телу резьбы. Устройство включает фильтр и установленный над ним нажимной пакер с опорой на забой. Пакер содержит корпус 1, с которым связаны опоры верхняя 8 и нижняя 15. Между опорами 8 и 15 установлены уплотнитель- ные элементы 12-13-14. В корпусе размещена и связана с ним срезным элементом 7 втулка 3 с наружной резьбой в верхней части и фиксирующие плашки 10 с резьбовой поверхностью. Плашки 10 уста