УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТОВ В СКВАЖИНЕ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована для изоляции и защиты пластов при манжетном и ступенчатом цементировании скважин.
Известно устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающее корпус с цементировочными окнами и перепускными каналами, верхнюю и нижнюю втулки на срезных элементах, посадочные седла, пакер (АС СССР №717287, E21B 33/14, 1980 г.).
Недостатком данного устройства, является конструктивная необходимость выполнения деталей относительно большой толщины, что делает невозможным ее применение в устройствах для изоляции пластов, спускаемых в составе обсадных колонн не больших типоразмеров, таких как 89; 102 и 114 мм, из-за накладываемых ограничений по диаметральным размерам таких устройств.
Известен пакер гидравлический для манжетного цементирования скважин, включающий корпус с каналами для подачи рабочей жидкости под уплотнительный элемент, уплотнительный узел, корпус с цементировочными отверстиями, нижнюю и верхнюю втулки, установленные на срезных элементах, посадочные седла (Патент на ПМ RU №57797, МПК E21B 33/00, 2006 г.).
Недостатком данного устройства является не высокая надежность герметизации полости под уплотнительным элементом подпружиненным клапаном, а также отсутствие открытого проходного канала в устройстве, что ограничивает область его применения.
Известно устройство для изоляции пластов в скважине, включающее ступенчатый корпус с заливочными отверстиями, втулку с радиальным отверстием, кожух, образующий с корпусом кольцевую камеру, в которой размещена отсекающая втулка с внутренней кольцевой расточкой, промежуточную и запорную втулки, посадочные седла, гидравлический пакер (Патент RU 2425954, МПК E21B 33/12, 2011 г.).
Недостатком данного устройства, принятого за прототип, является сложность и не достаточная надежность конструкции в месте взаимодействия втулки, упорного кольца, промежуточной втулки и ограничителя осевого перемещения, вызванная необходимостью применения нескольких тонкостенных деталей на одном уровне при значительной нагрузке (не менее 150 кН) на них, а также, не достаточная надежность закрытия заливочных отверстий, после продавливания тампонажного раствора цементировочной пробкой, из-за возникновения эффекта замкнутой полости между ней и нижним запорным элементом. В данной конструкции, по причине использования тонкостенных деталей, трудно обеспечить надежную фиксацию втулки относительно ограничителя осевого перемещения после ее смещения вправо.
Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции и повышение ее надежности.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для изоляции пластов в скважине, включающее корпус с проточкой и заливочными отверстиями, соединенный с составным корпусом, содержащем радиальные отверстия, кожух, образующий с составным корпусом полость, в которой, над радиальными отверстиями составного корпуса, размещена и зафиксирована срезным элементом втулка-отсекатель с проточкой, с возможностью смещения и герметичного перекрытия радиальных отверстий при достижении заданного давления, зафиксированные срезными элементами относительно корпуса запорную втулку с фиксатором и посадочным седлом и заслонку, герметично перекрывающую заливочные отверстия, втулку с упором в нижней части и радиальными отверстиями, имеющими гидравлическую связь с радиальными отверстиями составного корпуса, во внутренней полости которой зафиксировано срезным элементом посадочное седло с возможностью смещения, согласно полезной модели, заслонка и втулка непосредственно соединены между собой, а между посадочным седлом и упором втулки размещен срезной элемент, позволяющий удерживать посадочное седло до достижения определенного по величине давления, после его смещения и открытия радиальных отверстий.
Кроме того:
посадочное седло может быть выполнено с фиксатором запорного элемента (шара);
втулка-отсекатель может быть выполнена с фиксатором конечного положения;
посадочное седло может быть выполнено с фиксатором положений;
в нижней части втулки может быть размещено перепускное отверстие.
Преимуществом предлагаемой конструкции является то, что втулка непосредственно соединена с заслонкой без применения промежуточных тонкостенных деталей, что упрощает конструкцию и делает ее более надежной, а также введение промежуточного срезного элемента на участке втулки между подвижным седлом и упором втулки, что способствует полному ходу запорной втулки для герметичного перекрытия заливочных отверстий после окончания процесса продавливания тампонажного материала в затрубное пространство и разрушения данного срезного элемента.
На фигуре изображен общий вид устройства для изоляции пластов в транспортном положении.
Устройство состоит из корпуса 1 с проточкой 2 и заливочными отверстиями 3, соединенного с составным корпусом 4, имеющем радиальные отверстия 5, кожуха 6, образующего с составным корпусом 4 полость 7, в которой над радиальными отверстиями 5, установлена втулка-отсекатель 8, имеющая нижнюю проточку, с возможностью их герметичного перекрытия при смещении ее, условно, вверх. Во внутренней полости соединенных корпусов 1 и 4 расположены: запорная втулка 9 с посадочным седлом 10 и фиксатором 11, заслонка 12, герметично перекрывающая заливочные отверстия 3, соединенная с заслонкой 12 втулка 13 с упором 14, срезным элементом 15 и радиальными отверстиями 16, гидравлически связанными с радиальными отверстиями 5. Во внутренней полости втулки 13 размещено посадочное седло 17, герметично перекрывающее радиальные отверстия 5 и 16 от внутренней полости колонны труб. Запорная втулка 9, заслонка 12, втулка-отсекатель 8 и посадочное седло 17, зафиксированы от произвольного смещения, соответственно срезными элементами 18, 19, 20 и 21.
Устройство включает в себя пакер (на фигуре условно не показан) гидравлического или гидромеханического действия с уплотнительным элементом, внутренняя полость которого гидравлически связана с полостью 7 и через радиальные отверстия 5 и 16 может соединяться с внутренней полостью колонны труб.
Герметизация контактных поверхностей деталей устройства обеспечивается уплотнительными кольцами 22 (на фигуре отмечено одно из них).
Посадочное седло 17 может оснащаться фиксатором рабочих положений, а также устройством фиксации пускаемого с устья запорного элемента, например, шара. Для более надежного закрытия заливочных отверстий 3 в конце процесса цементирования, в нижней части втулки 13 может быть дополнительно выполнено перепускное отверстие. Для фиксации втулки-отсекателя 8 от самопроизвольного смещения после герметичного закрытия ею радиальных отверстий 5 и 16, возможна установка фиксатора конечного положения.
Устройство работает следующим образом (одна из технологий применения).
После спуска обсадной колонны с данным устройством в скважину, производят пуск запорного элемента, например, шара (не показан), который садиться в посадочное седло 17. После этого, повышают давление в колонне труб до определенной величины, при которой происходит разрушение срезного элемента 21 и смещение посадочного седла 17 до упора в срезной элемент 15. При этом происходит гидравлическое соединение внутренней полости колонны труб и полости пакера через радиальные отверстия 5 и 16. Ступенчатым повышением давления до определенной величины, приводят пакер (не показан) в рабочее положение, после чего, происходит разрушение срезного элемента 20 и смещение втулки-отсекателя 8, условно, вверх. При этом происходит герметичное перекрытие ею радиальных отверстий 5 и 16 и изолирование внутренней полости пакера от внутренней полости колонны труб. При дальнейшем увеличении давления до заданной величины происходит разрушение срезного элемента 19, смещение втулки 13 с заслонкой 12, условно, вниз и открытие заливочных отверстий 3, через которые проводят закачку тампонажного раствора в затрубное пространство при помощи цементировочной пробки (не показана). При завершении процесса про давки, цементировочная пробка садиться в посадочное седло 10 запорной втулки 9, происходит разрушение срезного элемента 18, смещение запорной втулки 9, условно, вниз и частичное перекрытие заливочных отверстий 3. При дальнейшем повышении давления до определенной величины, происходит разрушение срезного элемента 15, посадочное седло 17 смещается до упора 14, а запорная втулка 9 полностью герметично перекрывает заливочные отверстия 3. При этом фиксатор 11, попадая в проточку 2, удерживает запорную втулку 9 от самопроизвольных перемещений.
Таким образом, выполнение предлагаемой полезной модели с вышеуказанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяет получить устройство более надежное в работе и проще в изготовлении.