ПОСАДОЧНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ЭЛЕКТРОГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и предназначена для посадки спускаемых на кабеле пакеров, герметично разобщающих отдельные интервалы скважины при проведении различных технологических операций.
Позволяет расширить функциональные возможности посадочного инструмента электро-гидростатического за счет применения электропривода с возвратно поступательным движением штока и гидроусилителя-адаптера с поршнем и камерой низкого давления, что исключает необходимость создания избыточного давления для приведения посадочного инструмента в действие и обеспечивает гарантированную посадку пакера.
Известен пакер отцепляющийся двухстороннего действия на канате (аналог) (1), патент РФ №2352763, дата подачи заявки 2007.08.07 г., опубликовано 20.04.2009 г.
Пакер отцепляющийся двухстороннего действия на канате включает посадочный инструмент на канате, неподвижную втулку с основным седлом и подвижным центральным штоком, который оснащен основными упорной гайкой и клапаном, взаимодействующим с основным седлом, подвижную втулку, два конуса, противоположно направленных друг другу, плашки, соединенные между собой в осевом направлении и выполненные с возможностью взаимодействия с соответствующими конусами, пакерную манжету, бобышку, выполненную с возможностью взаимодействия с узлом извлечения. Неподвижная втулка оснащена в средней части продольной проточкой, а по концам - основным и дополнительным седлами и верхним и нижним упорами с перепускными каналами. При этом пакерная манжета выполнена в виде верхней самоуплотняющейся манжеты, допускающей перемещение снизу вверх и расположенной между верхним конусом и верхним упором. Между нижним конусом и нижним упором расположена нижняя самоуплотняющаяся манжета, допускающая перемещение сверху вниз, подвижная втулка размещена на неподвижной втулке, оснащена штырем, вставленным в продольную проточку неподвижной втулки. Причем плашки установлены на подвижной втулке, поджаты внутрь пружинными кольцами и оснащены каждая центраторами, подпружиненными наружу. Центральный шток оснащен верхней и нижней кольцевыми проточками, дополнительными упорной гайкой и клапаном. Основной и дополнительный клапаны расположены в соответствующих верхней и нижней проточках с возможностью ограниченного перемещения между соответствующими упорами и внутренними кромками соответствующих кольцевых проточек и поджаты от упоров к соответствующим основному и дополнительному седлам. Основная и дополнительная упорные гайки размещены на одинаковом расстоянии от штыря подвижной втулки с возможностью взаимодействия с ним, при этом бобышка жестко соединена с верхом центрального штока, выполнена в виде заостренного сверху цилиндра, на наружной поверхности которого выполнен замкнутый фигурный паз с проточкой, соединяющей его с верхней кромкой бобышки. Посадочный инструмент выполнен в виде патрубка с штифтом, установленным в фигурный паз, который выполнен так, что при возвратно-поступательном перемещении посадочного инструмента относительно бобышки на длину, превосходящую высоту фигурного паза, штифт будет расположен в пределах фигурного паза, а если меньше - то штифт при перемещении вверх попадает в проточку фигурного паза.
Недостатками устройства являются сложность конструкции, недостаточная герметичность посадочного инструмента и надежность рабочих частей.
1
Известен пакер для опрессовки колонны труб в скважине (аналог) (2), патент RU №58162, начало действия патента 15.06.2006 г. опубликовано 10.11.2006 г. Опрессовочный пакер колонны труб в скважине содержит посадочный инструмент, спускное устройство, выполненное в виде кабельной головки с кабелем, цилиндрический корпус с седлом и центральным осевым и радиальными каналами, соединяющими наружное пространство корпуса с его центральным осевым каналом, установленный на корпусе уплотнительный элемент, подвижную в осевом направлении и вставленную в корпус втулку с опорными сухарями. Колонна труб ниже интервала опрессовки снабжена опрессовочной муфтой, оснащенной калиброванным центральным каналом с внутренним диаметром - d, меньшим внутреннего диаметра - d колонны труб и расположенной ниже кольцевой выборкой с большим продольным размером L, чем длина технологических стыков муфт колонны труб. Опорные сухари изготовлены с продольным размером - b, соответствующим продольному размеру - L кольцевой выборки опрессовочной муфты, причем L>b, при этом опорные сухари выполнены подпружиненными наружу посредством пружинных пластин и вставлены в радиальные каналы корпуса, оснащенного сверху технологическим патрубком. Седло корпуса выполнено ниже радиальных каналов в виде расширения центрального осевого канала, снаружи которого на корпусе размещен уплотнительный элемент, выполненный с возможностью герметичного взаимодействия с центральным каналом опрессовочной муфты. Втулка снаружи оснащена утолщением в нижней части и верхним концом уменьшенного диаметра, которым втулка изнутри взаимодействует с технологическим патрубком, выше которого втулка оснащена последовательно радиальными отверстиями и заглушкой. Заглушка снабжена ловильной головкой, снабженной фигурной выборкой снаружи. Утолщение втулки выполнено с возможностью взаимодействия изнутри с опорными сухарями при их взаимодействии с кольцевой выборкой опрессовочной муфты. На наружной поверхности вверху технологического патрубка выполнены продольные короткая и длинная проточки, соединенные снизу фигурной проточкой. Длинная проточка выполнена до края технологического патрубка, при этом посадочный инструмент выполнен в виде толкателя, соединенного со спускным устройством и взаимодействующего сверху с ловильной головкой втулки, и патрубка, установленного на толкателе с возможностью вращения и осевого перемещения, а также охватывающего нижней частью технологический патрубок. Патрубок оснащен внутренним штифтом, взаимодействующим с проточками технологического патрубка с начальной установкой в короткой проточке. Недостатками устройства являются сложность конструкции, недостаточная герметичность посадочного инструмента и надежность рабочих частей.
Известен пакер (аналог) (3), патент RU 2057896, E21B 33/12, опубликовано 10.04.1996, содержащий гидравлический посадочный инструмент, включающий ствол с поршнем, уплотнительный элемент с верхним и нижним упорами, коническую втулку со шлипсами, обтекатель, полость которого разделена диафрагменным узлом на заполненную жидкостью полость высокого давления, ограниченную поршнем, пространство под которым связано с пространством скважины, и полость низкого давления, выполненную с ловильной головкой плунжерную пробку для сообщения полости низкого давления с пространством скважины при извлечении пакера, причем коническая втулка жестко связана с обтекателем, а поршень жестко связан со стволом, при этом плунжерная пробка выполнена с каналом и установлена с возможностью ограниченного перемещения после соединения ее ловильной головкой с подъемным кабелем-канатом.
Недостатками гидравлического инструмента являются относительно слабое усилие посадки пакера в скважине на глубинах менее 1200 м, в которых низкое внутрискважинное давление, так как работа осуществляется только одним поршнем, и перепада давления внутри камеры низкого давления и жидкости в скважине для герметизации внутреннего пространства будет недостаточно, необходимость большого количества гидравлических инструментов, так как они являются одним целым с пакером, без гидравлического инструмента пакер, установленный в скважине, неработоспособен, что приводит к большим материальным затратам на изготовление и обслуживание каждого гидравлического инструмента.
Известен гидростатический посадочный инструмент пакера, спускаемый на кабеле (прототип) (4), патент RU 154514 U1 E21B 33/12, E21B 23, дата подачи заявки 10.03.2015 г., опубликовано 27.08.2015 г. Гидростатический посадочный инструмент пакера, спускаемый на кабеле, включает ствол с поршнем, уплотнительный элемент с верхним и нижним упорами, обтекатель, разделенный на заполненный жидкостью нижний цилиндр с полостью высокого давления и верхний цилиндр с полостью низкого давления, оснащенный сверху пробкой для сообщения при перемещении вверх полости низкого давления с пространством скважины, верхний якорный узел, взаимодействующий с нижним цилиндром и содержащий коническую втулку со шлипсами, которые установлены с возможностью радиального расширения между верхним упором и конической втулкой при их сближении. Ствол жестко соединен с поршнем и нижним упором. Ствол выполнен сборным, состоящим из соединенных срезным элементом корпуса пакера и тяги, соединенной с поршнем, обтекатель разделен поршнем, изготовленным полым и жестко соединенным с верхним цилиндром, который снабжен дополнительным поршнем, а нижний цилиндр выполнен с возможностью ограниченного перемещения вниз относительно поршня и опоры толкателем на верхний упор. Тяга изготовлена полой и заглушенной снизу, полость которой сообщена с камерой высокого давления - подпоршневой полостью нижнего цилиндра, коническая втулка изготовлена расширяющейся сверху вниз и выполнена с возможностью взаимодействия с уплотнительным элементом сверху, причем верхний упор выполнен с возможностью фиксации положения после перемещения вниз относительно корпуса, дополнительный поршень оснащен штоком, герметично вставленным в полость поршня, и размещен в верхнем цилиндре с возможностью перемещения вниз при перемещении вверх пробки, при этом обтекатель соединен с кабелем через электрический тяговый механизм, подвижная часть которого соединена с пробкой для перемещения ее вверх при подаче соответствующего сигнала по кабелю.
Недостатками прототипа являются сложность конструкции, возможность разгерметизации пробки клапана посадочного инструмента и преждевременного открытия при рывках и затяжках во время спуска на кабеле.
Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является расширение функциональных возможностей посадочного инструмента электро-гидростатического за счет применения электропривода с возвратно поступательным движением штока и гидроусилителя-адаптера с поршнем и камерой низкого давления, что исключает необходимость создания избыточного давления для приведения посадочного инструмента в действие и обеспечивает гарантированную посадку пакера.
Цель предлагаемой полезной модели достигается тем, что посадочный инструмент электро-гидростатический содержит электропривод с возвратно-поступательным движением штока и гидроусилитель-адаптер с поршнем и камерой низкого давления.
Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, решается посадочным инструментом электро-гидростатическим, который содержит электропривод, управляемый по электрическому кабелю, с возвратно-поступательным движением штока, гидроусилитель-адаптер, состыкованный с электроприводом фланцевым соединением, состоящий из цилиндра с камерой низкого давления, закрытого втулкой, поршня, соединенного со штоком электропривода, с каналом для стравливания воздуха и пробкой, перекрывающей канал после монтажа, с уплотнительными элементами для герметизации. Посадочный инструмент электро-гидростатический прикреплен к пакеру при помощи втулки, навернутой на нижнюю часть поршня, и срезных элементов.
Предлагаемая полезная модель исключает необходимость создания избыточного давления для приведения посадочного инструмента в действие и обеспечивает гарантированную посадку пакера.
Новым является то, что посадочный инструмент электро-гидростатический содержит электропривод с возвратно-поступательным движением штока и гидроусилитель-адаптер с поршнем и камерой низкого давления, что исключает необходимость создания избыточного давления для приведения посадочного инструмента в действие и обеспечивает гарантированную посадку пакера.
На чертеже в продольном разрезе изображен посадочный инструмент электро-гидростатический с пакером разбуриваемым, спускаемый на кабеле.
Посадочный инструмент электро-гидростатический содержит электропривод 1, управляемый по электрическому кабелю 15, с возвратно-поступательным движением штока 7, гидроусилитель-адаптер 2, состыкованный с электроприводом 1 фланцевым соединением 12, состоящий из цилиндра 9 с камерой низкого давления 8, закрытого втулкой 4, поршня 3, соединенного со штоком 7 электропривода 1, с каналом 14 для стравливания воздуха и пробкой 5, перекрывающей канал 14 после монтажа, с уплотнительными элементами 13 для герметизации. Посадочный инструмент электро-гидростатический прикреплен к пакеру разбуриваемому 6 при помощи втулки 10, навернутой на нижнюю часть поршня 3, и срезных элементов 11. Посадочный инструмент электро-гидростатический работает следующим образом. Перед спуском устройство приведено в транспортное положение. Для этого поршень 3 установлен в крайнее нижнее положение при помощи электропривода 1, а канал 14 для стравливания воздуха закрыт пробкой 5, в таком положении гидроусилитель-адаптер загерметизирован уплотнительными элементами 13. Втулка 10 навернута на нижнюю часть поршня 3 и соединена с пакером 6 срезными элементами 11. Затем посадочный инструмент электро-гидростатический с пакером разбуриваемым 6 спускают на кабеле 15 в заданный интервал. Электропривод 1 приводят в действие управлением по электрическому кабелю 15, чем обеспечен ход штока 7 с поршнем 3 вверх. При прохождении нижней части поршня 3, имеющей меньший диаметр относительно внутреннего диаметра втулки 4, за втулку 4 открывается сообщение подпоршневого пространства с затрубным пространством и статическое давление в затрубном пространстве воздействует на поршень 3, тем самым уменьшая нагрузку на электропривод 1. Одновременно происходит посадка пакера разбуриваемого 6. При достижении необходимого тягового усилия вверх на поршень 3, происходит срезание срезных элементов 11. Тем самым отсоединяют посадочный инструмент электро-гидростатический от пакера разбуриваемого 6.
После чего посадочный инструмент электро-гидростатический без пакера разбуриваемого 6 извлекают из скважины. Для последующих установок посадочный инструмент электро-гидростатический ревизируют, приводят в транспортное положение и соединяют с пакером так, как описано выше, в условиях мастерских.
Технологический и технический результаты при использовании предлагаемой полезной модели достигаются расширением функциональных возможностей посадочного инструмента электро-гидростатического за счет применения электропривода с возвратно поступательным движением штока и гидроусилителя-адаптера с поршнем и камерой низкого давления, что исключает необходимость создания избыточного давления для приведения посадочного инструмента в действие и обеспечивает гарантированную посадку пакера.
Экономический эффект от использования изобретения может достигаться за счет увеличения наработки на отказ, ускорения монтажа, что позволяет значительно экономить материальные и трудовые ресурсы.
Использованная литература
1. Патент Патент РФ №2352763, дата подачи заявки 2007.08.07 г., опубликовано 20.04.2009 г.
2. Патент RU №58162, начало действия патента 15.06.2006 г. опубликовано 10.11.2006 г.
3. Патент RU 2057896, E21B 33/12, опубликовано 10.04.1996,
4. Патент RU 154514 U1, дата подачи заявки 10.03.2015 г., опубликовано 27.08.2015 г.