УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИВЕДЕНИЯ В ДЕЙСТВИЕ УЗЛА ОСНАСТКИ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ СКВАЖИНЫ
DEVICE FOR ACTUATION OF WELL CASING ATTACHMENT UNIT

Изобретение относится к строительству и эксплуатации нефтяных и газовых скважин.
Известно устройство для приведение в действие узла оснастки обсадной колонны скважины, включающее полый корпус и кожух с радиальными отверстиями, образующие между собой кольцевую камеру, кольцевую заслонку, уплотнительные манжеты, гидротолкатель, размещенный в кольцевой камере, систему кольцевых втулок, перекрывающих радиальные отверстия кожуха (см., например, RU 2386012, 10.04.2010).
Недостатком указанного устройства является необходимость, для защиты уплотнительных манжет от преждевременного срабатывания, размещать в проходном канале втулку с седлом, что сужает проходной канал устройства и требует его последующего разбуривания.
Известно также устройство для приведение в действие узла оснастки обсадной колонны скважины, включающее хвостовик с воронкой, транспортировочную колонну с установочным седлом, уплотнительные эластичные манжеты, установленные на наружной поверхности хвостовика, гидротолкатель с плашками, образующий с хвостовиком кольцевую камеру, гидравлически связанную с полостью хвостовика в его рабочем положении (см., например, RU №2346143, 10.02.2009).
Недостатком данного устройства являются:
- невозможность размещения элемента защиты от преждевременного срабатывания - срезного полого штифта в стенке корпуса, имеющей небольшую (до 6 мм) толщину;
- отсутствие узла фиксации гидротолкателя в его конечном (рабочем) положении.
Указанные недостатки в значительной степени ограничивают область применения устройства.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы устройства и обеспечение его универсальности - расширение области применения.
Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для приведения в действие узла оснастки обсадной колонны скважины включает корпус с радиальным отверстием, по меньшей мере одним, полый срезной штифт, перекрывающий радиальное отверстие внутри корпуса и выступающий внутрь корпуса, эластичную манжету, перекрывающую радиальное отверстие снаружи корпуса и зафиксированную на нем, толкатель, образующий с корпусом, против его радиального отверстия с эластичной манжетой, кольцевую полость, при этом толкатель зафиксирован в транспортном положении устройства относительно корпуса, имеет возможность осевого перемещения в рабочем положении устройства для взаимодействия с узлом оснастки обсадной колонны при сообщении полости корпуса с кольцевой полостью через полость разрушенного срезного штифта и фиксации узла оснастки обсадной колонны в его рабочем положении.
Кроме того:
в качестве узла оснастки обсадной колонны скважины принят пакер;
в качестве узла оснастки обсадной колонны скважины принят якорь;
в качестве узла оснастки обсадной колонны скважины принята втулка для перекрытия или открытия отверстия для цементирования;
радиальное отверстие корпуса выполнено ступенчатым, имеющим диаметр снаружи корпуса, превышающий диаметр внутри корпуса, в радиальном отверстии на его ступени помещено уплотнительное кольцо, а полый срезной штифт выполнен с ответной ступенью в стенке корпуса и имеет на наружной поверхности, выступающей внутрь корпуса, втулку на резьбовом соединении, установленную с натягом до взаимодействия с внутренней стенкой корпуса и обеспечения необходимой деформации уплотнительного кольца;
втулка выполнена с наружной шаровой поверхностью или в виде разрезного сегмента;
полый срезной штифт с внешней стороны корпуса имеет средство, предотвращающее поступление разрушенных элементов при срабатывании устройства в кольцевую полость;
полый срезной штифт с внешней стороны корпуса зачеканен или завальцован.
Выполнение устройства с признаками по пп.2-4 иллюстрирует, на примерах, расширение области применения. Выполнение устройства по пп.5-8 способствует в еще большей степени повышению надежности работы устройства за счет повышения герметичности его элементов с использованием элементов или узлов для достижения этой герметичности.
На фиг.1 показан общий вид устройства, а на фиг.2 показан его узел.
Устройство включает корпус 1 с радиальным отверстием 2, по меньшей мере одним, срезной штифт 3 с полостью 4 (глухим каналом), перекрывающий радиальное отверстие 2 внутри корпуса 1 и выступающий внутрь корпуса, эластичную манжету 5, перекрывающую радиальное отверстие 2 снаружи корпуса 1 и зафиксированную на нем. Эластичная манжета 5 может быть зафиксирована на корпусе 1, например, с помощью кольца 6. Снаружи корпуса помещен толкатель 7, образующий с корпусом 1, против его радиального отверстия 2 с эластичной манжетой 5, кольцевую полость 8. При этом толкатель 7 зафиксирован в транспортном положении устройства относительно корпуса 1, например, с помощью втулки 9 со срезным винтом 10, помещенной в кольцевой полости 8 ниже кольца 6 с эластичной манжетой 5. Толкатель 7 имеет возможность осевого перемещения в рабочем положении устройства для взаимодействия с узлом оснастки 11 обсадной колонны, которой принадлежит корпус 1. Узел оснастки 11 обсадной колонны может быть выполнен, например, в виде пакера, как условно показано на фиг.1. Узел оснастки может быть выполнен также в виде, например, якоря для пакера, или обсадной колонны, или втулки для перекрытия или открытия отверстия для цементирования. Толкатель 7 имеет возможность осевого перемещения при сообщении полости 12 (проходного канала) корпуса 1 с кольцевой полостью 8 через полость 4 разрушенного срезного штифта 3 и фиксации узла оснастки 11 обсадной колонны в его рабочем положении.
Радиальное отверстие 2 корпуса 1 может быть выполнено, например, ступенчатым, имеющим диаметр снаружи корпуса, превышающий диаметр внутри корпуса. В радиальном отверстии 2 на его ступени 13 (кольцевом бурте) помещено уплотнительное кольцо 14, а полый срезной штифт 3 выполнен с ответной ступенью в стенке корпуса 1 и имеет на наружной поверхности, выступающей внутрь корпуса 1, втулку 15 на резьбовом соединении 16 и с резьбовым отверстием 17, установленную с натягом до взаимодействия с внутренней стенкой корпуса 1 и обеспечения необходимой деформации уплотнительного кольца 14.
Втулка 15 может быть выполнена с наружной шаровой поверхностью для обеспечения лучшего натяга и гарантированного среза срезного штифта по необходимой схеме.
Полый срезной штифт 3 с внешней стороны корпуса 1 имеет средство, предотвращающее поступление разрушенных элементов при срабатывании устройства в кольцевую полость 8. Как пример полый срезной штифт с внешней стороны корпуса может быть зачеканен или завальцован (развальцован).
Необходимая герметичность устройства обеспечена уплотнительными элементами 18.
Устройство работает следующим образом.
После спуска устройства в заданный интервал скважины и проведения необходимых технологических операций (например, цементирования, установки нефтяной ванны и др.) в обсадную колонну с корпусом 1 пускают разделительную пробку (условно на фиг.1 не показана), которая, проходя через устройство и взаимодействуя со втулкой 15, выполненной, например, с шаровой поверхностью, срезает - разрушает штифт 3, вскрывая полость - глухой канал 4.
После посадки разделительной пробки на стоп-кольцо (стоп-кольцо условно на фиг.1 не показано) давление в обсадной колонне и корпусе повышают до расчетного и буровой раствор через полость 4 разрушенного штифта 3, расширяя эластичную манжету 5, поступает в кольцевую камеру 8. При этом срезаются винты 10 и толкатель 7, деформируя эластичную манжету 5, приводит устройство в рабочее положение.
Для исключения возможности выдавливания оставшейся части штифта 3 в кольцевую камеру 8 и нарушения работы эластичной манжеты 5, выполняющей в данном случае функцию обратного клапана, наружный кольцевой бурт 19 полого срезного штифта 3, размещенный в наружной части радиального отверстия 2 корпуса 1, завальцовывают или зачеканивают (фиг.2).
После сброса избыточного давления в обсадной колонне и, соответственно, полости корпуса 1 эластичная манжета 5 исключает утечку жидкости из кольцевой камеры 8 и фиксирует конечное положение толкателя 7.
Отличительной особенностью предлагаемой конструкции является ее универсальность в использовании со множеством оснасток обсадной колонны, а также возможность надежной защиты устройства от преждевременного срабатывания в процессе опрессовки и в случае непредвиденного повышения давления в колонне в процессе ее спуска в скважину.
Кроме того, данное устройство может быть надежно установлено в корпусе с минимальной толщиной стенки - до 5 мм, что существенно расширяет область его применения, особенно в подвесках хвостовиков, где, например, толщина корпуса не превышает 6 мм (у хвостовика ПХН102 наружный диаметр трубы 102 мм, внутренний 90 мм).