Устройство для перекрытия скважины Советский патент 1982 года по МПК E21B43/12 

Изобретение относится к нефтегазо добывающей промышленности, в частнос ти к устройствам для предотвращения открытого фонтанирования нефти и газа при нарушении герметичности устья и проведения ремонта наземного и подземного оборудования скважин. Известно устройство для перекрытия скважины, состоящее из насоса, корпуса, цилиндра с размещенным внутри него поршнем со штоком, взаимодействующим с обратным клапаном, муфты с хвостовиком, телескопически связанным с цилиндром, и фильтра. К муфте крепится обводная труба, сое диняющая нагнетательную полость насоса с надпоршневой полостью цилиндра. Полость всасывания насоса связана каналом с полостью насосно-компрессорных труб.В указанном устройст ве регулирование величины перепада давления у поршня при закрытии обратного клапана обеспечивается спусканием колонны насосно-компрессорных труб до ввода выступа поршня в паз хвостовика и вращением колонны труб. Очистка обводной трубки от отложений парафина и песка производится путем сообщения колонне труб вертикальных возвратно-поступательных движений 1 . Указанное устройство ненадежно в работе вследствие наличия обводной трубки и возвратной пружины поршня. Кроме того, оно создает опасность открытого фонтанирования скважины в случае разгерметизации устья и перемещения колонны труб при регулировании давления закрытия, очистки обводной трубки малого диаметра от отложений парафина и песка и при обрыве колонны труб. Во время спуска в скважины обводная трубка ударяется о стенки скважины, теряет герметичность, сминается и тем самым приводит к отказу устройства.

Наиболее близко f изобретению устройство для перекрытия скважины, содержащее корпус с пакером, цилиндр с радиальными каналами и седлом, поршень со штоком и затвором, образующим с цилиндромкамеру, заполненную сжатым газом 23.

Недостатком указанного устройства является низкая надежность работы его из-за возможности разгерметизации камеры со сжатым газом.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет предотвращения разгерметизации камеры со сжатым газом.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено установленным в камере со сжатым газом плавающим поршнем, причем между поршнями и над плавающим поршнем размещен слой смазки.

На чертеже изображен продольный разрез устройства в положении, когда скважина перекрыта.

Устройство состоит из корпуса 1 , пакера 2, жестко связанного цилиндром 3, имеющим седло k. Между цилиндром 3 и корпусом 1 размещены уплотнения 5 для изоляции надпакерной и подпакерной зон скважины.

В цилиндре 3 установлен поршень 6 с уплотнительными элементами 7. Поршень 6 является подвижной стенкой камеры 8 со сжатым газом. Он жестко связан со штоком 9 и затвором 10. Нижняя часть камеры 8 над поршнем 6 заполнена плавающей жидкой смаз- . кой, например машинным маслом, в которой размещен плавающий поршень 11, с уплотнительными элементами 7Слой смазки между поршнями 6 и 11 а также над плавающим поршнем 11 составляет не менее 20 мм. Плавающий поршень 11 с уплотнениями 7 является второй подвижной стенкой камеры В со сжатым газом.

В цилиндре 3 и корпусе 1 имеются радиальные камеры 12 и 13, расположенные выше уплотнений 5, что позволяет соединить надпакерную и подпакерную зоны скважины. Полость цилиндра 3 над поршнями 6 и 11 заполнена сжатым газом.

Устройство спускают на насоснокомпрессорных трубах.

Поршень 5 со штоком 9 под действием гидростатического давления скважинной жидкости поднимается вверх, а затвор 10 закрывает седло Ц, предотвращая возможность открытого фонтанирования скважины во время монтажа устьевого оборудования.

После спуска скважины в работу давление на глубине установки устройства снижается. При этом под действием сжатого газа в цилиндре плавающий поршень 11 давит на масло, поршень 6, жестко связанный со штоком 9, перемещается вниз, и затвор 10 открывает доступ скважинной жидкости в надпакерное пространство.

В случае выхода из строя насосного оборудования или разгерметизации .устья скважины при увеличении гидростатического столба жидкости (повышения давления над устройством поршни 6 и 11 перемещаются вверх, и затвор 10 закрывает доступ жидкости в надпакерную зону.

Во время работы насоса происходит откачка скважинной жидкости из скважины, уровень которой падает до определенной высоты(динамический уровень. Однако в связи с тем, что откачка жидкости идет неравномерно, происходит-колебание динамического уровня, и это влияет на работу поршней.

Поршни 6 и 11 постоянно находятся в незначительном возвратно-поступательном движении, и масло, находящееся между поршнями, постоянно смазывает стенки цилиндра, а значит и уплотнительные элементы 7. В этом случае создаются благоприятные условия для работы уплотнительных элементов, особенно у плавающего поршня 11.

При работе поршня 6, жестко связанного со штоком 9 и затвором 10 его уплотнительные элементы 7 постоянно контактируют со скважинной жидкостью (тяжелые условия работы для уплотнительных элементов и выходят из строя. При этом скважинная жидкость проникает в камеру, но благодаря наличию масла между поршнями исключен ее контакт с плавающим поршнем 11, что создает нормальные условия для его работы.

При потере герметичности поршня 5 плавающий поршень 11 самостоятельно воздействует на шток затвора за счет энергии сжатого газа. Наличие плавающего поршня 11, находящегося в масле, увеличивает надежность работы основного узла уст ройства - камеры 8 со сжатым газом, позволяет продлить ,срок службы устройства,сократить расходы на ремонт скважины, повысить коэффициент их эксплуатации и увеличить добычу нефт Формула изобретения Устройство для перекрытия скважины, содержащее корпус с пакером, цилиндр с радиальными каналами и сед лом, поршень со штоком и затвором, образующим с цилиндром камеру, за12

fO полненную сжатым газом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы его путем предотвращения разгерметизации камеры со сжатым газом, оно снабжено установленным в камере со сжатым газом плавающим поршнем, причем между поршнями и над плавающим поршнем размещен слой смазки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 296883, кл. Е 21 В 41/00, 19б9. 2.Авторское свидетельство Н- 651120, кл. Е 21 В . 1976 (прототип).