УЗЕЛ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТОВ В СКВАЖИНЕ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применена в устройствах, предназначенных для управления механизмами изоляции пластов при строительстве скважин.
Устройство для заполнения гидравлического пакера жидкостью имеет узел, предназначенный для разобщения полости под рукавом пакера от полости внутри колонны, во избежание несанкционированного срабатывания уплотнительного элемента. Предназначение достигается установкой детали герметизирующей, а затем разрушаемой в ходе проведения работ. Обычно в качестве разрушаемых деталей выступают срезные элементы, выполненные в виде стержня, штифта, иных подобных деталей, установленных в стенке полого корпуса устройства.
2
Известно устройство для заполнения гидравлического пакера жидкостью (Авторское свидетельство СССР №599046, М. Кл. Е21В 33/12, оп. 1978.03.01), включающее корпус, патрубок, концентрично размещенный внутри него поршень и толкатель, причем корпус, патрубок, поршень и толкатель образует с корпусом камеру, заполненную рабочей жидкостью. Имеется втулка с отверстием, зафиксированная срезным элементом на корпусе. При разрушении срезного элемента втулка сдвигается и обеспечивает сообщение внутритрубного пространства с полостью пакера.
7
Наиболее близким по техническому решению, принятому за прототип, является устройство для изоляции пластов в скважине (патент РФ 2182957 МПК Е21В 33/13, оп. 2002.05.27), которое содержит полый корпус с радиальным отверстием, по меньшей мере одним, перекрытым полым срезным штифтом, пакер гидравлического действия. На корпусе установлена втулка с функцией поршня. Она образует с корпусом кольцевую полость, расположенную напротив радиального отверстия. При разрушении срезного штифта открывается канал, через который жидкость поступает внутрь устройства и перемещает втулку, имеющую возможность возвратно-поступательного движения с переключением устройства из транспортного положения в рабочее.
Общий недостаток аналога и прототипа заключается в том, что для разрушения срезных элементов необходимо применять средство в виде цементировочной пробки. После разрушения срезанный элемент проталкивается пробкой цементировочной до седла стоп-кольца. Во время движения пробки вместе со срезанным элементом возникает опасность их заклинивания внутри колонны и недоход до седла, в связи с чем становятся невозможными повышение гидравлического давления и дальнейшая работа устройства.
Задачами полезной модели являются исключение аварийных ситуаций, связанных с возможным отказом устройства, и более точный подбор параметров рабочего давления, позволяющий исключить несанкционированное срабатывание устройства.
Поставленная задача решается тем, что узел устройства для заполнения гидравлического пакера жидкостью содержит полый корпус с радиальным отверстием, по меньшей мере одним; пакер гидравлического действия; кольцевую полость, сообщающуюся с внутритрубным пространством и с пакером; поршень с уплотнительными узлами.
Новым является то, что из конструкции удалены срезные элементы, которые обеспечивают разобщение внутритрубного пространства и полости пакера, а при разрушении - передачу внутритрубного давления в полость, прилегающую к корпусу и далее к пакеру. Функцию срезных элементов выполняет разрушаемый элемент, по меньшей мере один, установленный на корпусе и удерживающий поршень с уплотнениями от возвратно-поступательного движения. Элемент разрушаемый выполнен из листового металла цельным, по форме в виде буквы «Н». Представляет собой две параллельные прямоугольные полосы, соединенные посередине перемычкой с утонченным сечением в центральной ее части. Высота и площадь сечения перемычки рассчитаны на определенную величину разрушающего давления. Параллельные полосы элемента установлены в выполненные под них ответные пазы в верхней торцевой поверхности поршня и в теле корпуса таким образом, что продольная ось элемента проходит через продольную ось перемычки и параллельна оси устройства. Герметичность разобщения внутритрубного пространства от полости пакера обеспечивает поршень с уплотнительными узлами.
Конструктивные дополнения в совокупности дают технический результат, заключающийся в увеличении проходного диаметра колонны за счет установки элементов разрушаемых в теле корпуса и устранения с внутренней поверхности корпуса выступающих металлических частей, подлежащих срезке. Это позволяет:
увеличить меньший внутренний диаметр корпуса и эксплуатировать устройство с гарантированным зазором по проходному диаметру;
повысить надежность срабатывания устройства за счет исключения заклинивания и недохода до стоп-кольца, причинами которых являются срезанные детали, падающие на дно колонны.
Уменьшение суммарной поверхности, подлежащей разрушению, позволяет существенно снизить металлоемкость узла.
Устройств с заявляемой совокупностью отличительных признаков в патентной и научно-технической литературе не выявлено. Это определяет соответствие полезной модели критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется графическим материалом. На фиг.1 изображен узел устройства для заполнения гидравлического пакера жидкостью и обозначены следующие позиции: полый корпус 1 с радиальным отверстием 2 (по меньшей мере одним); кольцевая полость 3, через которую в ходе технологического процесса обеспечивается передача внутритрубного давления на поршень; поршень 4 с уплотнениями 5; элемент разрушаемый 6 (по меньшей мере один); пакер гидравлический 7.
На фиг.2 - вид А элемента разрушаемого 6, где обозначены параллельные прямоугольные полосы 8, перемычка 9.
В стенке полого корпуса 1 выполнено радиальное отверстие 2, по крайней мере одно, которое в ходе технологического процесса обеспечивает передачу внутритрубного давления через кольцевую полость 3 на поршень 4 с уплотнениями 5. Кольцевая полость 3 расположена напротив радиального отверстия 2. Уплотнения 5 поршня 4 обеспечивают необходимую герметичность устройства. В верхней торцевой поверхности поршня 4 и в сопрягающейся с ней поверхности полого корпуса 1 выполняют ответные пазы, в которые устанавливают параллельные полосы 8 разрушаемого элемента 6, по меньшей мере одного, таким образом, что продольная ось разрушаемого элемента 6 проходит через продольную ось перемычки 9 и параллельна оси устройства для заполнения гидравлического пакера жидкостью. В транспортном положении разрушаемый элемент 6 удерживает поршень 4 с уплотнениями 5 от возвратно-поступательного движения относительно корпуса 1. В таком положении гидравлическое сообщение внутритрубного пространства с полостью пакера 7 отсутствует.
Устройство работает следующим образом.
В ходе технологической операции повышают давление внутри колонны и полого корпуса 1. Жидкость из полости корпуса 1 под действием избыточного давления через радиальное отверстие 2 поступает в кольцевую полость 3, передает, усилие поршню 4 с уплотнениями 5. Разрушаемый элемент 6 удерживает поршень 4 от перемещения. При достижении расчетной величины давления происходит разрыв перемычки 9 разрушаемого элемента 6. Поршень 4 перемещается и открывает канал для доступа жидкости к внутренней полости гидравлического пакера 7. Жидкость поступает в полость пакера 7 и приводит его в рабочее состояние: уплотнительный элемент расширяется в диаметральном направлении и герметизирует затрубное пространство. Параллельные полосы 8 разрушаемого элемента 6 после разрыва перемычки 9 остаются в пазах корпуса 1 и поршня 4.
Узел устройства заполнения гидравлического пакера жидкостью с заявленной совокупностью основных признаков позволяет существенно снизить расход материала на его изготовление, поскольку металлоемкость разрушаемого элемента меньше по сравнению с металлоемкостью срезного элемента. Усилие для разрыва элемента разрушаемого может быть рассчитано в более точных пределах, чем для срезного элемента. Исключается многократное повышение давления для удаления срезного элемента и устройство срабатывает при однократном повышении давления. Поскольку элементы разрушаемые установлены внутри корпуса, проходной канал свободен от выступающих частей - исключено заклинивание. Все это сокращает время на подготовку к цементированию скважины, повышает надежность и качество работ.
Образцы заявляемого устройства изготовлены и проверены в работе. Это обуславливает соответствие полезной модели критерию «промышленная применимость». Испытания полезных моделей подтверждают изложенные преимущества при применении элемента разрушаемого.