УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТОВ В СКВАЖИНЕ

Полезная модель относится к области строительства скважин, преимущественно нефтяных и газовых, и может быть использована при изоляции пластов в скважинах при их креплении, в т.ч. с применением заколонных гидравлических пакеров.
Известно устройство для изоляции пластов в скважине, включающее полый корпус с радиальным отверстием, по меньшей мере, одним, перекрытым полым срезным штифтом, пакер гидравлического действия, втулку, установленную на корпусе и образующую с ним кольцевую полость против радиального отверстия корпуса, и средство для разрушения полого срезного штифта (Авторское свидетельство №1395809, МПК Е21В 33/14, 1988 г.)
Недостатком устройства является его низкая надежность и сложность изготовления.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство для изоляции пластов в скважине, включающее полый корпус с радиальным отверстием, перекрытым полым срезным штифтом, гидравлический пакер, кожух, установленный на корпусе и образующий с ним кольцевую полость, подпружиненную рабочую втулку, переключатель положений устройства с фигурным пазом и палец (Патент RU 2182957, МПК Е21В 33/13, 2001 г.)
Недостатком данного устройства является его невысокая надежность, в особенности для пакеров малых размеров, связанная с невозможностью размещения пружины с необходимыми параметрами (а именно, диаметром прутка) для возврата рабочей втулки в первоначальное положение из-за крайне ограниченных диаметральных размеров устройств, что приводит к распакеровке полностью или частично уплотнительного элемента при сбросе давления в колонне, и в результате не обеспечивается изоляция пластов.
Задача заключается в повышении надежности работы устройства за счет передачи дополнительных усилий для возврата рабочей втулки в первоначальное положение.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для изоляции пластов в скважине, включающее полый корпус с радиальным отверстием, перекрытым полым срезным штифтом, гидравлический пакер, кожух, установленный на полом корпусе и образующий с ним кольцевую полость, подпружиненную рабочую втулку, переключатель положений устройства в виде кольцевой втулки с фигурным пазом по ее образующей и палец, жестко связанный с полым корпусом и размещенный в фигурном пазе с возможностью перемещения с поворотом относительно пальца переключателя положений устройства в соответствии с кодом его фигурного паза при повышении и сбросе давления в полом корпусе, при этом рабочая втулка имеет возможность возвратно-поступательного перемещения, согласно полезной модели, снабжено, по меньшей мере, одной ступенчатой втулкой, поджатой дополнительной пружиной и взаимодействующей с рабочей втулкой, переключатель положений устройства размещен в кольцевой проточке ступенчатой втулки, а пружина, взаимодействующая с рабочей втулкой, уперта в стопор, закрепленный в кожухе, при этом пружин и дополнительная пружина выполнены из проволоки прямоугольного сечения.
Преимуществом предлагаемой конструкции является введение, по меньшей мере, одной ступенчатой втулки, поджатой дополнительной пружиной и взаимодействующей с рабочей втулкой, благодаря чему создается возможность дополнительно воздействовать на рабочую втулку еще, по меньшей мере, одной пружиной, для улучшения возврата рабочей втулки в первоначальное положение, что повышает надежность работы устройства.
Выполнение пружины и дополнительной пружины из проволоки прямоугольного сечения повышает жесткость, следовательно, повышается надежность работы устройства.
Такое конструктивное решение устройства обеспечивает надежность возврата рабочей втулки в первоначальное положение и перекрытие уплотнительного элемента после заполнения его полости жидкостью. При необходимости, в устройстве можно последовательно установить несколько подпружиненных ступенчатых втулок.
Помимо этого, повреждение одной из пружин не приведет к прекращению работы механизма в целом, что также повышает надежность работы устройства.
Выполнение полезной модели таким образом, что переключатель положений устройства размещен в кольцевой проточке ступенчатой втулки, а пружина, взаимодействующая с рабочей втулкой, уперта в стопор, закрепленный в кожухе, продиктовано особенностью конструкции заявляемого устройства и обеспечивает повышение надежности работы.
На Фиг.1 изображен общий вид устройства в транспортном положении; на Фиг.2 - то же в открытом положении при заполнении полости уплотнительного элемента пакера жидкостью.
Устройство состоит (Фиг.1) из полого корпуса 1 с радиальным отверстием А, перекрытым полым срезным штифтом 2, кожуха 3, образующего с полым корпусом 1 кольцевую полость Б, подпружиненной рабочей втулки 4, пружины 5, упирающейся в стопор 6, закрепленный в кожухе 3, подпружиненной ступенчатой втулки 7 с гайкой 8, дополнительной пружины 9, переключателя положений устройства 10 в виде кольцевой втулки с фигурным пазом Д по ее образующей, размещенного в кольцевой проточке Г ступенчатой втулки 7 и обеспечивающего перемещение устройства из транспортного положения в рабочее, а затем в закрытое, пальца 11, установленного в полом корпусе 1, который находится в зацеплении с фигурным пазом Д переключателя положений устройства 10.
Устройство имеет пакер гидравлического действия (на чертеже условно не показан).
Герметизация контактных поверхностей деталей устройства обеспечивается уплотнительными кольцами 12 и 13.
Устройство работает следующим образом (Фиг.1-2).
После спуска колонны труб с данным устройством в скважину, производят закачку расчетного объема тампонажного раствора и пускают цементировочную пробку (не показана), которая при прохождении по колонне срезает полый срезной штифт 2, тем самым происходит соединение кольцевой полости Б устройства с внутренней полостью полого корпуса 1.
Далее в процессе выполнения технологических операций при креплении скважины и для приведения устройства в действие, последовательно создают и сбрасывают давление во внутренней полости полого корпуса 1, при этом под действием избыточного давления происходит смещение рабочей втулки 4 вниз на определенную величину, ограниченную длиной соответствующей прорези фигурного паза Д переключателя положений устройства 10, с которой в данный момент взаимодействует палец 11, причем переключатель положений устройства 10 имеет возможность перемещаться с поворотом относительно пальца 11 в соответствии с кодом его фигурного паза Д при повышении и сбросе давления в полом корпусе 1, открывая или нет доступ жидкости из внутренней полости полого корпуса 1 в пакер (не показан).
Смещаясь под действием избыточного давления, рабочая втулка 4, сжимает пружину 5 и смещает взаимодействующую с ней ступенчатую втулку 7, которая в свою очередь сжимает дополнительную пружину 9.
При сбросе давления во внутренней полости полого корпуса 1, рабочая втулка 4 под воздействием силы сжатой пружины 5 и дополнительной пружины 9, воздействующей на рабочую втулку 4 через ступенчатую втулку 7, возвращается в закрытое положение.
Таким образом, выполнение предлагаемой полезной модели с вышеуказанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяет получить устройство для изоляции пластов в скважине с повышенной надежностью работы.