ЯКОРЬ ГИДРОДОМКРАТА ДЛЯ УСТАНОВКИ РАСШИРЯЕМОГО ПЕРЕКРЫВАТЕЛЯ В СКВАЖИНЕ
ARMATURE OF HYDRAULIC JACK FOR INSTALLATION OF EXPANDABLE SHUTTER IN WELL

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для фиксации оборудования в скважине, например гидродомкратов.
Известен «Якорь для фиксации оборудования» (патент RU №2434116, МПК Е21В 23/00, 23/06, опубл. Бюл. №32 от 20.11.2011 г.), включающий связанный с колонной труб конус со шлипсами, корпус с фиксатором и патрубок, установленный снаружи корпуса с возможностью ограниченного продольного перемещения вниз, поджатый пружиной от корпуса вниз и снабженный внутри кольцевой проточкой под фиксатор. При этом конус жестко соединен с корпусом, на наружной поверхности которого выполнена выборка под фиксатор, выполненный в виде пружинного разжимного кольца, пружина установлена между верхним и нижним упорами, которые выполнены с возможностью опоры соответственно на патрубок и корпус в транспортном положении, в котором зафиксированы срезным элементом, причем патрубок выполнен упирающимся снизу на шлипсы, которые выполнены с возможностью радиального перемещения относительно него, при этом фиксатор выполнен с возможностью входа в проточку патрубка при сжатии пружины.
Недостатками данного якоря являются:
- невозможность многократного использования якоря за одну спуско-подъемную операцию, так как имеются срезной элемент и фиксатор в виде стопорного кольца;
- воздействие на нижний патрубок давления внутри центрального канала якоря, что приводит к тому, что он начинает перемещаться относительно корпуса вниз и тянет за собой шлипсы, и может произойти разъякоривание.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Якорь гидродомкрата для установки профильного перекрывателя в скважине» (патент RU №2495220, МПК Е21В 23/06, опубл. Бюл. №28 от 10.10.2012 г.), включающий полый корпус с верхней резьбой для соединения с колонной труб, выдвижные плашки и нижнюю резьбу для соединения с гидродомкратом. При этом нижняя резьба выполнена на полом толкателе, телескопически снизу вставленном с возможностью продольного перемещения вверх на корпус, на котором выполнены конусные выборки, сужающиеся книзу, а плашки оснащены изнутри наклонными поверхностями, выполненными с возможностью перемещения по конусным выборкам корпуса вверх вместе с толкателем, которым подперты снизу с возможностью радиального перемещения, причем внутри толкателя размещены упругие элементы, поджимаемые сверху корпусом, а снизу - упором с гильзой, расположенной изнутри упругих элементов и вставленной в корпус с возможностью продольного перемещения, а толкатель снизу оснащен регулировочным винтом, поджимающим упор.
Недостатками данного якоря являются:
- упругие элементы, выполненные в виде резиновых манжет, которые имеют небольшой ресурс работы (могут растрескиваться, рваться), а также не сразу принимают первоначальную форму после снятия нагрузки, что может привести к самопроизвольному заякориванию в процессе спуска инструмента. Также конструкция якоря с такими упругими элементами требует больших габаритных размеров;
- имеющееся сообщение центрального канала корпуса с внутренней полостью толкателя, при определенном давлении толкатель начинает перемещаться вниз вместе с плашками и может произойти разъякоривание.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание такой конструкции якоря, которая позволит исключить самопроизвольное заякоривание в процессе спуска оборудования в скважину при многократном повторении операции, надежно зафиксировать его в заданном интервале независимо от перепада давления внутри якоря, гарантированно вернуть заклинивающие элементы якоря в транспортное положение и уменьшить габаритные размеры устройства, что позволит сэкономить на материалах.
Техническая задача решается якорем гидродомкрата для установки расширяемого перекрывателя в скважине, включающим полый корпус с конусными выборками и верхней резьбой для соединения с колонной труб, телескопически снизу вставленного с возможностью продольного перемещения вверх на корпус полого толкателя с нижней резьбой для соединения с гидродомкратом, и направляющими для плашек с наклонными поверхностями внутри, выполненными с возможностью перемещения по конусным выборкам корпуса вверх вместе с толкателем, которым подперты снизу с возможностью радиального перемещения по направляющим, и упругий элемент, поджимаемый сверху корпусом, а снизу - упором.
Новым является то, что упор выполнен в виде шайбы, опирающейся снизу на верхние торцы плашек, упругий элемент выполнен в виде пружины сжатия, установленной с возможностью опоры на корпус выше конусных выборок, полый корпус выполнен с возможностью сообщения только с наружным пространством, при этом усилие сжатия пружины подобрано достаточным для возвращения гидродомкрата в рабочее положение.
На чертеже изображен якорь с осевым разрезом в транспортном положении. Технические элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность конструкции, на чертеже не показаны.
Якорь включает в себя полый корпус 1 с верхней резьбой 2 для соединения с колонной труб (не показана) и нижней резьбой 3 для соединения с гидродомкратом, выполненной на полом толкателе 4, который телескопически с возможностью продольного перемещения вверх вставлен на корпус 1, на котором выполнены конусные выборки 5, сужающиеся книзу и взаимодействующие с выполненными изнутри наклонными поверхностями 6 выдвижных плашек 7 с возможностью перемещения по конусным выборкам 5 корпуса 1 вверх вместе с полым толкателем 4. Причем выдвижные плашки 7 соединены снизу с полым толкателем 4 направляющими 8 с возможностью радиального перемещения по ним. Выше плашек 7 установлен упор 9, выполненный в виде шайбы, опирающейся снизу на верхние торцы плашек 7, а сверху установлен с возможностью опоры на корпус 1 выше конусных выборок 5 упругий элемент 10, выполненный в виде пружины сжатия. Полый корпус 1 выполнен с возможностью сообщения с наружным пространством только через отверстия 11 на полом толкателе 4, а для исключения воздействия давления на полый толкатель 4 внизу него установлен уплотнительный элемент 12.
Устройство работает следующим образом.
Компоновку (не показана) - колонну бурильных труб, якорь, гидродомкрат, дорн и расширяемый (профильный или цилиндрический) перекрыватель спускают в скважину до необходимого интервала и расширяют гидравлическим давлением перекрыватель (не показан), в результате чего он прижимается к стенкам скважины и фиксируется.
Чтобы не произошел несанкционированный выход плашек 7 из транспортного положения в рабочее во время спуска компоновки в скважину, на полый корпус 1 выше конусных выборок 5 с возможностью опоры снизу на упор 9, а сверху на полый корпус 1 установлен упругий элемент 10.
Затем сбрасывают давление и продолжают разгрузку инструмента. По достижении дорнами участков расширяемого перекрывателя, требующих дополнительного усилия, например, раздачи и калибровки цилиндрических участков и резьбовых соединений или профильных участков (не показаны), разгружают колонну труб. В результате цилиндры и поршни гидродомкрата сдвигаются, переводя гидродомкрат в рабочее положение. Усилие сжатия упругого элемента 10 подобрано достаточным для возвращения гидродомкрата в рабочее положение и исключения при этом самопроизвольного выхода плашек 7 из транспортного положения в рабочее.
При дальнейшей разгрузке полый корпус 1, соединенный с колонной труб резьбой 2, преодолевая усилие упругого элемента 10 через упор 9, начинает перемещаться вниз относительно полого толкателя 4, соединенного резьбой 3 с гидродомкратом. При этом плашки 7, соединенные снизу с полым толкателем 4 направляющими 8, взаимодействуя наклонными поверхностями 6 с соответствующими конусными выборками 5 корпуса 1, расширяются по диаметру, в результате чего происходит фиксация якоря относительно стенок эксплуатационной колонны. Далее в колонне труб создают избыточное давление, которое передает усилие на поршни гидродомкрата, и дорн начинает калибровать цилиндрические и резьбовые участки. Причем чем сильнее корпус гидродомкрата давит на полый толкатель 4 якоря, тем сильнее фиксируются плашки 7 относительно стенок скважины или профильного перекрывателя. Гидравлическое давление, создаваемое внутри полого корпуса 1, передается только на поршни гидродомкрата, а уплотнительный элемент 12, установленный в нижней части полого толкателя 4, защищает от несанкционированной передачи этого давления на полый толкатель 4, тем самым предотвращая эффект разъякоривания.
После раздачи дорном резьбового или цилиндрического участка расширяемого перекрывателя сбрасывают избыточное гидравлическое давление и тянут колонну труб вверх. При этом плашки 7 перемешаются вниз по конусным выборкам 5 корпуса 1 за счет реакции стенок скважины и действия упругого элемента 10 и возвращаются в транспортное положение. Далее компоновку спускают до следующего резьбового соединения или расширяемого участка и операцию повторяют.
Так как упругий элемент 10 имеет длительный срок службы и сохраняет рабочие свойства на длительный период, при многократном срабатывании устройства исключается самопроизвольное заклинивание при спуске инструмента в скважину.
Предлагаемая конструкция якоря гидродомкрата для установки расширяемого перекрывателя в скважине позволяет исключить самопроизвольное заякоривание в процессе спуска оборудования в скважину при многократном повторении операции, надежно зафиксировать его в заданном интервале независимо от перепада давления внутри якоря, гарантированно вернуть заклинивающие элементы якоря в транспортное положение и уменьшить габаритные размеры устройства, что позволит сэкономить на материалах.