Устройство для установки расширяемого хвостовика в скважине Советский патент 1982 года по МПК E21B33/00 

1

Изобретение относится к креплению скважин и предназначено к использованию при изоляции проницаемых пластов в необсаженных скважинах и ремонте обсадных колонн.

Известно устройство для установки расширяемого хвостовика в скважине, включающее закрепленную верхней частью на трубах для спуска устройства в скважину полую штангу с поршнем в нижней части и охватываюший поршень цилиндр с расширителем, установленный на штанге с возможностью перемещения 1.

В этом устройстве хвостовик размещен над цилиндром с расширителем, что в аварийных ситуациях может осложнить ликвидацию аварий из-за оставления в скважине массивного цилиндра.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для установки расширяемого хвостовика в скважине, включающее присоединенный к колонне труб цилиндр и размешенный в его полости поршень со штоком в верхней части и расширителем со штангой - в нижней части 2.

Недостатком известного устройства является сложность технологии закрепления хвостовика, что связано с необходимостью создания в трубах избыточного давления (120-150 кгс/см2) для расширения хвостовика, что повышает опасность работ и требует использование Наземного источника давления (цементировочного агрегата или бурового насоса).

Цель изобретения - упрощение технологии закрепления хвостовика.

Эта цель достигается тем, что цилиндр выполнен с каналами для сообщения подпоршневой полости с затрубным пространством, -а поршень снабжен механизмом для фиксации его в цилиндре, выполненном в виде подпружиненного в осевом направлении штока с радиально подвижными шарами, размещенными в кольцевых проточках поршня и цилиндра.

На чертеже изображен общий вид устройства в разрезе перед началом закрепления хвостовика.

Устройство включает цилиндр 1 с каналами 2 и 3 и поршень 4 с пoдпpyж нeнным штоком 5, штангой 6 и расширителем 7.

Цилиндр 1 в нижней части выполнен с кольцевой проточкой 8 на внутренней поверхности, а поршень 4 имеет радиально подвижные фиксаторы, например шары 9, взаимодействуюш;ие с кольцевой проточкой 8 цилиндра 1 и штоком 5, выполненным с кольцевой канавкой 10 и выступом 11. Канал 3 выполнен в виде седла 12, а расширитель 7 снабжен клапаном 13.

Между цилиндром 1 и расширителем 7 размещен хвостовик 14. Позиция 15 обозначает сбрасываемый в трубы груз для расфиксации поршня 4 со штангой 6 и расширителем 7. Для облегчения движения в поршне 4 шток 5 выполнен с каналами 16.

Для герметизации штока 5 и поршня 4 предусмотрены уплотнительные элементы 17. Надпоршневая полость 18 цилиндра 1 сообщена с трубным, а подпоршневая полость 19 через каналы 3 и 2 - с затрубным пространством.

Устройство работает следующим образом.

В поршень 4 вдавливают шток 5 и фиксируют его шарами 9 в нижнем положении. После этого поршень 4 вставляют в цилиндр 1 до совмещения шаров 9 с кольцевой канавкой 8. В этом положении подпружиненный щток 5 своим выступом 11 выдавливает шары 9 в кольцевую канавку 8 и тем самым порщень 4 фиксируется относительно цилиндра 1. При спуске устройства в скважину трубы не заполняют жидкостью или же заполняют частично. В результате этого давление в подпоршневой полости 19 растет и равно гидростатическому давлению затрубного столба жидкости. При достижении глубины установки хвостовика в трубы сбрасывают груз 15, который вдавливает шток 5 в поршень 4. При этом кольцевая канавка 10 штока совмещается с фиксаторами 9, вталкиваемыми цилиндром 1 в поршень 4, после чего поршень 4 под действием разности давлений в подпоршневой 19 и надпоршневой 18 полостях цилиндра 1 движется вверх с протягиванием расширителя 7 через хвостовик 14. Поршень 4 со штангой 6 и расширителем 7 движутся до тех пор, пока клапан 13 не сядет в седло 12 канала 3. Этим достигается надежное разобщение трубного и затрубного пространства на случай повреждения уплотнительных элементов 17 между цилиндром 1 и поршнем 4 и между поршнем 4 и штоком 5. На этом заканчивается расширение хвостовика 14 с упором его в цилиндр 1 и устройство поднимают из скважины с протягиванием расширителя 7 через оставшуюся,часть хвостовика 14.

Предложенное устройство для установки расширяемых хвостовиков в скважинах позволит за счет упрощения технологии путем исключения использования наземных источников давления, например цементировочных агрегатов, и повышения уровня техники безопасности работ на устье повысить эффективность изоляции скважин.

Формула изобретения

1.Устройство для установки расширяемого хвостовика в скважине, включающее присоединенный к колонне труб цилиндр и размещенный в его полости поршень со штоком в верхней части и расширителем со штангой - в нижней части, отличающееся тем, что, с целью упрощения технологии закрепления хвостовика, цилиндр выполнен с каналами для сообщения подпоршневой полости с затрубным пространством, а поршень снабжен механизмом для фиксации его в цилиндре.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм фиксации порщня выполнен в виде подпружиненного в осевом направлении штока с радиально подвижными шарами, размещенными в кольцевых проточках поршня и цилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3179168, кл. 166-14, опублик. 1965.

2.«Oil Week, т. 17, № 11, с. 23-32 (прототип).