Устройство для перекрытия ствола скважин Советский патент 1980 года по МПК E21B43/00 

I-.-,Изобретение относится к области нефтяного машиностроения, в частности к клапанньгм устройствам для перекрытия ствола фонтанирующих скважин при ремонте их без глушения, и может быть испрльзовано как в нефтедобьшающей, так и других отраслях народного хозяйства, овяайн- ньгх с подъемом жидкости из фонтанирующих скважин механизированными способГа- Известно устройство для перекрытия ствола скважины, содержащее корпус, в котором концентрично размещен патрубок с каналом над его, заглушенным днищеМ| а в кольцевом щюстранстве между naTpjr6ком и корпусом установлен подпружине ный верхний поршень, в нижней части кор пуса расположен упорный диск, сквозь кОг торый пропущен шток с вилкой нижнего подпружиненного поршня ij. Недостатком указанного устройства явля&гся низкая надежность работы из-за большого количества взаимодействующих деталей. Наиболее близким решением из известных является устройство для п екрытия ствола скважины, содержащее пакер, раз мещенный внутри корпуса с фильтром запорный элемент, выполненный в виде затвора с седлом 2J. Недостатками известного отсекателя являются довольно большие габариты, сложность конструйЩи и ненадежность взаимодайствия ее ЙЕементов между собой щ)И рейоте, невозможность хфоведения исследований и обработок забоя скважины. При прекращении отбора жидкости тарельчатый клапан с грузом садится в седло и дифференциальный пАунжер хфи недостаточном весе не опускается в исходное положение по следующим причинам: из-за лишнехю объема жидкости под ним, обусловленного наличием штока; накопления механических примесей под плунжером; наличия сил механического и стеггического трения в плунжерной паре и штока с уплотнением, обычно резиновым. Таким образом, роль дифференциального плунжера

как разобщителя теряется и основным запорным элементом остается тарельчетый клапан- с подвешенным грузом. Недостат ком такого запорного элемента является то, что требуется большой вес груза для компенсации давления фонтанирования при авданном проходном сечении седла клапана обеспечивающим минимальные .гидравлические потери.

..;:.. ... ,.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства путем обеспечения возможности проведения исследований и обработки скважинь.,,.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным седлом, а запорный элемент снабжен допоилнительным затвором, выполненным в виде усеченного конуса, и выполнен с осевым и радиальными каналами, причем допо1шительное седло установлено в корпусе с возмояшостью осевого перемещения и перекрытия радиальных каналов запорного элемента. На внутренней псйфйсости корпуса и наружной поверхности дополнителького седпа выполнены бурты.

На фиг. 1 изображен общий вид Устройства при неработающей скважине; на фиг. 2 - общая схема компоновки устройства при работающей скважине,

Устройство для перекрытий ствола ейважййы, установленное в эксплуаташон- ной колонне, сосуоит из корпуса 1, соеданенного верхней частью с пакером 2. Внутри корпуса размещен запорнь1й элемен 3. В верхней части корпуса имеется ограничитель хода 4 клапанного узла, а в нижней части - неподвижное седло 5 и фильтр 6 с упором 7. Устройство снабжено свободно перемещакяцимся по вертикали дополнительным седлом 8, внутри которого расположен запорный элемент 3, который снабжен дополнительным затвором 9, выполненным в виде усеченного конуса, и выполнен с осевым 10 и радиальными 11 каналами. На наружной поверхности запорного элемента 3 выполнены кольцевые проточки, в которых устанрв,лены уплотнительные -кольца 12. Нижняя часть запорного элемента 3 выполнена в . видедиска 13 для.посадки на неподвижное седло 5 диаметром; рввньгм внутрённему диаметру корпуса 1, В дополнительном седле 8 замается отверстие 14 диаметром 3-5 мм, сообщающее ёнутреннюю .полость седла с полостью корпуса. На внешней поверхности дополнителшого сёдла 8 и на внутренней поверхности корпуса 1 выполнены буртики 15, которые изменяют проходное сечение в полости у ксрпуса, обеспечивая тем самым плавучесть дополнительного седла 8.

Устройство работает следующим образом.

Пакер с устройством на насосных труба х спускают до верхних дыр перфорации в обсадной колонне и оставляют. Затем глубинный насос подвешивают на заданной глубине. Устройство для перекрытия ствола скважины при этом находится в свободном положении, как показано на фиг. 1, дополнительный затвор 9 размещен внутри дополнительного седла 8, а нижняя часть запорного элемента 3 - на упоре 7 фильтра 6.

После пуска глубинного насоса в работу давление в надаакерной зоне будет уменьшаться из-за понижения уровня жидкости в скважине. В результате снижения щютиводавления эксплуатируемый пласт скважины начнет работать, т.е. подавать жидкость через отверстие фильтра 6, полость корпуса 1 в надпакерную зону. Одижёние уровня приведет к еще большему |расходу и посадке диска 13 нижней части |запррногр элемента 3 на неподвижное седло 5 и тем самым к перекрытию ствола скважины, так kaK сила полного напора потока через устройство для перекрытия действующего на диск 10 запорного элемента 3 превысит его, собственный вес. Далыаейшее снижение уровня приведет к увеличению перепада давлений между забоем скважины в надпакерной зоной. При достижении определенного перепада давлений, превышающего давление фонтанирования, дополнительное седло 8 приподнимается за счет действия давления на разность площадей в сечениях уплотнительных колец, установленныз ; в кольцевых канавках конической и Цилиндрической частях запорного эле и е;вгга. В это время поток жидкости направляется через осевой канал 14 и радиалы1ые окна 11 в кольцевое сечение и за счет скоростного напора благодаря буртикам 14, которые перекрывают кольцевое сечение полости корпуса 1, седло 8 будет поддерживаться во взвешенном состоянии. При этом для дополнителыного седла 8 имеется ограничитель хода 4, предотвращающий перекрытие седлом прохода жидкости в надпакерную зону. Благодаря буртикам 14 дополнительное седло 8 будет надежно удерживаться во взвешенном состоянии. При выходе из строя насоса сила потока от давления фон танирования будет продолжать удерживать во взвешейном состоянии седло 8, eea- порный элемент 3 в верхнем положении. При этом отбор жидкости из скважины не будет прерван. Для остановки фонтанирования необхо|ДИмо прервать поток жиШбё ти с помощью устьевой задвижки. П1Эвкр& щение отбора приведет к посадке ce|t 8 на верхнюю часть запорного элемёййСа 3, а последний сядет на упор 7 фильтра 6. При этом за счет своего расчетного веса подвижное седло благодаря уплотни- тельным кольцам 12 плотно перекроет ра диальные каналы 11, а запорный элемент нижней частью откроет проходное сечение в неподвижном седле 5, оставляя гидравлическую связь через верхнее отверстие фильтра 6 забоя скважины с надпакёрной зоной. Открытие задвижки позволит в6зобновить поток жидкости в надпакерную зону, но под действием этого потока запорный элемент 3 своим диском 13 сядет на Н1еподвижное седло, 5 и надежно разобщит надпакерную .зону от забоя скважины, т.е. прекратит фонтанирование.. Величина заданного веса и разности сечений (дифференциала) внутренней полос ти конусной и цилиндрической части допол нителмрго седла и запорного элемента .рассчитаны на перепад давлений, прёЁй шающий давление фонтанирования, и. не позволит развить усилие от этого давления для преодоления упомянутого веса и тем самым открыть радиальные каналы 11. Перед спуском устройства в сквйжину устанавливают уплотнительное кольцо ,в одну из расчетных кoлыteвJЬIX канаво1Е конусной части запорного элемента, исходя из давления фонтанирования скважеш 1 (1-200 кг/см и более).„ Устройство позволяет ущэавлять его работой с поверхности закрытием - открытием устьевой задвижки и пуском иЯЙ Остановкой работы глубинного насоса. Наличие неподвижного седла в корпусе и выгаолнение нижней части запорного элемента в виде диска для посадки в это седло поэ воляет производить исследование и обработку скважины., Применение буртиков позволяет изменять кольцевое сечение в корпусе и ;ув6ли« чить площадь сечения подвижного седла и благодаря этому затратить за счет скоростного напора меньше энергии пласта на поддержание допилнительного сёдла во взвешенном состоянии, что будет способ7 ствовать снижению влияния веса седла на коэффициент продуктивности скважины, что в свою очередь отразится на повышении отбора жидкости из пласта. Устройство дает возможность производить подземный ремонт скважйнь без глушв1Шг пласта,%го йб &Я1 $ч й |г сполЬ;зование для этой цели специальных дорогостоящих и. дефицитных химических реагентов для утяжеления растворов, и высвободить специализированную нефтепромысловую технику. Это цриводит к снижению стоимости подземных ремонтов, .сокращению времени простаивания скважины в ожидании подземного ремонта и вывода на режим после его: окончания, т.е. уменьшатся поте1рй нефти. Формула изобрете 1. Устройство для перекрытия ствола скважин, содержащее пакер, размещенный внутри корпуса с фильтром запорный элемент, выполненный в виде затвора с седлом, отлич ающ ее с я тем, что, с целью повышения Надежности работы устройства путем обеспечения возможносТй щювёдёнИЯ исследованийи обработки ркважан, оно с набжено дополнительным седлом, а запорный элемент снабжен доцолнительным гштвором, вьщолненным в риде усеченного койуса, и вьщопнён с (;ёвБ1м и рйДййлШьпйи каНалШи, причем дополнит5ельноб седло установлено в кор- цусё с воз1 1ожнЬЬть1б- осевого перемещения и пёрёкрьггйй рад1а алШК1Х каналов запорного элемента., 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с яельЬ повышения плавучести дополнителыюго седла в потоке жидкости. Ни внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности дополнительного седла выполнены бурты. Источники информации, принятые во-внимание цри экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР K 184207, кл. Е 21 В 33/12,1966. 2.Глубинный обтекатель для щэоизводства подземного ремонта скважин без за- давки нефтяного; пласта. Проспект ВДНХ, изд. ВНИИОЭНГ, М 3769, Т-О2699, 1970.

Фиг.1

. //./;.:..;

.f