Устройство для перекрытия ствола скважины Советский патент 1982 года по МПК E21B34/06 

Изобретение относится к устройствам, применяемым в нефтяной прокшлшленности для временного перекрытия ствола скважины при проведении операций по освоению, испытанию и исследованию скважины.

Известно устройство для перекрытия ствола скважины, включающее запорный механизм и уплотнительный элемент, перекрывающий устье скважины перемещением колонны насоснокомпрессОрных труб в случае проявлений скважины 1.

Однако устройство не дает возможности избежать глушения скважины. .

Известно также устройство для перекрытия ствола скважины, содержащее корпус с радиальными каналами, уплотнительный злемент и запорный механизм, в канале которогб установлен обратный клапан С2.

Для обеспечения работоспособности этого устройства необходимо, чтобы предварительно было загерметизировано пакером затрубное пространство. Это условие на обеспечивает возможность.проведения при установленнсм устройстве технологических операций по испытанию и освое нйю скважин (компрессование, замена буровой жидкости, обработка скважин и т.д.).

Кроме того, устройство перекрывает центральный канал колонны насосно-компрессорных труб, что не позволяет пропускать через них прибори для исследования скважин.

Целью 13обретения является обеспечение возможности перек$ялтия ствола скважины при проведении технологических операций по освоению, испытанию и исследованию скважины.

Поставленная цель достигается тем, что в KOjMiyce над пакером установлена подвижная подпружиненная втулка с радиальными каналами, перекрывающая каналы корпуса, с седлом под запорный механизм, в осевом канале которого установлен съемный сердечник, уплотнительный элемент установлен в жестко связанном с корпуссм кожухе, причем полость над уплотнитель ным элементом связана через радиальный канал корпуса, подпружиненной втулки и обратный клапан запорного механизма с полостью над запорньм механизмом.

На фиг. 1показано устройство с 30 закрыть перепускным клапаном без . установленного в нем запорного механизма, общий вид; на фиг. 2 устройство с установленным в нем за порным механизмом, общий вид; на фиг. 3 - устройство в загерметизированном положении, общий вид; на фиг. 4 - устройство с разгерглетизированным затрубным пространством, общий вид. Устройство состоит из двух сие- : тем: уплотнительного элемента 1, устанавливаемого в верхней части колонны насосно-компрессорных труб, и съемного запорного механизма 2. Уплотнительный элемент установле на корпусе, состоящем из жестко соединенных между собой верхнего штока 3 и нижнего штока 4, имеющих центральный канал А, причем в нижне части штока 3 центральный канал А имеет цилиндрическую проточку Б с радиальньм каналом 3, в которой раз мещена подпружиненная перепускная втулка 5 с радиальньми каналами Г. Со штоками 3 и 4 телескопически связан кожух б, образующий с ними две камеры: Д - связанную отверстия ми В и Г с центральным каналом А, и Е - связанную отверстиями Ж с кольц вым пространством, внутри которой размещен концентрично поршень 7, жестко связанный с головкой резинового элемента 8 пакера. На нижней части штока 4 размещен якорь, ВЕЛПОЛ ненный в виде опорного клина 9, в центральном канале которого выполнены две уплотняемые цилиндрические поверхности 3 и И, образующие с уступом К штока 4 герметичную камеру Л нижкого давления, заполненную воздухом. На опорном клине размещены плашки 10, удерживаемые в нижнем положении пружиной 11. С цилиндром б жестко связан кожух 12 для предот вращения нарушения резинового элеме та пакера при контакте с нефтью или газом. Съемный запорный механизм 2 состо ит из корпуса 13 с бо.ковым отверсти ем И и фигурным пазом Н, соединяемого при помощи ходовой резьбы со штоком 3, и съемного обратного клапана, размещенного в центральном ка нале корпуса 13 и выполненного в ви де подпружиненного подвижного седла 14, в котором концентрично размещен съемный сердечник 15, ввинченный в корпус 13 на левой резьбе, имеющий в верхней части правую резьбу для подсоединения специального ключа. Для установки съемного запорного механизма служит штанга 16, а для съёма сердечника 15 служит ключ 17. Устье скважины для работы оборудуют стандартной фонтанной арматурой 18 и лубрикатором. Устройство работает следующим об разе. Перед началом работ по испытанию и освоению скважины в верхней части колонны насоснокомпрессорных труб устанавливают устройство без съемного запорного механизма такигл образом,. чтобы оно оказалось ниже уровня земли. В результате этого центральный канал устройства обеспечивает пропуск ис- следовательских проборов и проведение всех технологических операций по обычной схеме. Внутренняя полость устройства герметично изолирована от затрубного пространства подвижной втулкой 5, так как ее уплотнение .разобщают отверстия В штока 3. При необходимости временного .перекрытия в верхнюю часть затрубного пространства скважины и полость труб (100-150 м) закачивают буровой раствор, на устье скважины устанав|Ливают лубрикатор, через который |вводят в полость арматуры над централ ной задвижкой штангу 16 со съемным запорным механизмом. Открывают центральную задвижку арматуры 18 И устанавливают клапан в полости цилиндрической приточки Б штока 3, для чего вращением штанги 16 вводят в винтовое зацепление корпус 13 клапана 2 со штоком 3 и этим же вращением перемещают запорный клапан 2, втулку 5, сжимая пружину до совмещения отверстий М, В и Г. При этом наружный буртик корпуса 13 упрется во внутренний бурт втулки 5, а втулка 5 - в стакан 19. После этого выводят из зацепления с фигурным пазом Н корпуса 13 штангу 16 и перемещают ее в положение над центральной задвижкой арматуры 18. Через отвод лубрикатора повышают давление в полости центрального канала над съемным клапаном, в 15езультате чего отжимается подпружиненное седло 14 и через его отверстие О повышенное давление передается в камеру В над поршнем 7. Под действием перепада давления поршень 7 перемещает резиновый элемент пакера 8, вытесняя его из оболочки 12 до упора нижнего торца в опорный клин 9, перемещая при этом его вниз и раздвигая плашки 10 до упора их в эксплуатационную колонну. Под действием избыточной нагрузки пакер расширяется и герметично перекрывает затрубное пространство скважины. При достижении заданного давления снижают давление над обратным клапаном, под действием пружины и повышенного давления в камере Д седло 14 поднимается и предотвращает переток жидкости из камеры в центральный канал над обратным клапаном. Таким образом, загерметизировано и зат- . рубное пространство и полость труб. нимают лубрикатор и производят демонтаж бурового оборудования. При воз- .

можном механическом нарушении арматуры и насоснокомпрессорных труб выше уровня земли при работах по демонтажу (за счет падения оборудования, случайных зацепов при перетаскивании) устройство предотвращает, поступление жидкости из скважиньй и падение колонны насоснокомпрессорных труб.

При необходимости введения скважны в работу после окончания демонтажа бурового оборудования устанав.ливают лубрикатор, спускают штангу .16 с ключом 17, навинчивают его на верх,нюю резьбу сердечника 15 и вращением вправо вывинчивают сердечник 14 из корпуса 13 и извлекают его. В результате этого нарушается герметичность обратного -клапана, давление в камерах Д и Б снижается до атмосферного (приблизительно). Лод действием избыточного давления под пакером резиновый элемент 8 вместе с поршнем 7 перемещается вверх, входя во внутрь оболочки 12.. Опорный клин якоря 9 также перемещается вверх благодаря тому, что его верхняя уплотняемая .поверхность меньше, чем нижняя. Сила, перемещающая клин вверх, пропорциональна давлению в затрубном пространстве и -разности уплотняемых площадей. В результате этого плашки 10 под дейсвием пружийы 11 отжимаются от стенки обсадной колонны и возвращаются, в исходное положение. Затегл на штанге 16 меняют ключ и вывинчивают корпус запорного клапана, подни /гают штангу над центральной задвижкой а атуры 18, закрывают ее, снимают лубрикатор со штангой 16 и корпусом запорного клапана. Монтируют верх- нюю часть арматуры, после чего открывают задвижки арматуры на трубно или затрубном пространстве и пускаю скважину в работу.

Эффект от применения предлагаемо1 о устройства достигается за счет сокращения сроков испытания скважин, отказа от необходиг юсти затрат времени на задавку и повторную обработку пласта и повторный вызов притока и исключения затрат материальных средств на повторную обработку пласта.

Формула изобретения

1.Устройство для перекрытия ствола скважины, содержащее корпус с радиальHbE i каналом, уплотнительний элемент и

запорный механизм, в канале которого

установлен обратный клапан, о т л и.- чающееся тем, что, с Целью обеспечения возможности перекрытия ствола скважины при проведении техно-.

логических операций по освоению, испытанию и исследованию скважины, в корпусе над пак ерам установлена подвижная подпружиненная втулка с радиальными каналами, перекрывающая каналы корпуса,

с седлом под запорный механизм, в осевом канале которого установлен съемный сердечник-.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем,что уплотнительный элемент установлен в жестко связанном с корпусом кожухе, причегл по-. лость над уплотнительньг.1 элементом связана через радиальный канал корпуса, подпружиненной втулки и обратный клапан запорного механизма с полостью над запорньм механизмом.

Источники информации, принятые ВС5 внимание при экспертизе .

1.Авторское свидетельство СССР tio заявке 2763138, кл.Е 21 3 34/06,

1979.

2.Авторское свидетельство СССР 667668, кл Е 21 В 34/06, 1978 (прототип).Фиг.2.