УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОСТАВКИ МАТЕРИАЛОВ В СКВАЖИНУ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при ремонте скважин с целью разобщения или временного отключения пластов установкой цементных или песчаных мостов в скважине, а также при углублении забоя скважин.
Известно «Устройство для доставки компонентов смеси в скважину» (авторское свидетельство №1165767, МПК 7 Е 21 В 33/132, опубл. в бюл. №25 от 07.07.1985 г.), содержащее корпус, помещенные в нем контейнер для основного компонента, контейнер для ускорителя схватывания и затвор, сливную трубу для ускорителя схватывания с помещенным в нее поршнем-шплинтом, контейнер для основного компонента смеси, который размещен под контейнером для ускорителя схватывания и выполнен с боковой откидной крышкой на шарнирах, при этом затвор выполнен с серьгой под поршень-шплинт и стопорящим наружным буртиком под боковую откидную крышку, при этом боковая откидная крышка подпружинена относительно неподвижной стенки контейнера для основного компонента.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, сложность конструкции в работе, требующей определенной последовательности срабатывания зависящих друг от друга узлов и деталей.
- во-вторых, сложность изготовления, обусловленная большим количеством технически сложных деталей, что ведет к удорожанию конструкции в целом.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является «Устройство для доставки сыпучих материалов в скважину» (патент РФ на полезную модель №43300, МПК 7 Е 21 В 27/02, опубл. в бюл. №1 от 10.01.2005 г.), содержащее желонку с удаляемой крышкой, расположенной в донной части желонки, при этом крышка зафиксирована расположенными в ее гнездах шариками, удерживаемыми внутренней поверхностью подвижной втулки, имеющей в нижней части карманы для входа в них шариков при принудительном перемещении втулки для удаления освободившейся крышки, при этом крышка зафиксирована к втулке гибкой связью, при этом наружная поверхность желонки снабжена жесткими центраторами, а во внутрь желонки после заполнения ее сыпучим материалом устанавливается манжета, при этом крышка оснащена уплотнительным элементом, а сверху на желонку наворачивается наконечник, в котором выполнены сквозные отверстия, по которым внутреннее пространство желонки над манжетой заполняется скважинной жидкостью в процессе спуска устройства в скважину,
кроме того, скважинная жидкость создает дополнительное давление на манжету в процессе опорожнения желонки.
Недостатками данного устройства являются:
во-первых, низкая надежность в работе, так как в процессе спуска устройства в скважину, возможно его преждевременное срабатывание из-за контакта подвижной втулки с внутренними стенками скважины, особенно в наклонных скважинах. Кроме того, в процессе транспортировки материалов в скважину происходит контакт транспортируемого материала (например, песка) со скважинной жидкостью, в следствии чего песок намокает и при опорожнении теряет текучие свойства. В результате транспортируемый материала опорожняется лишь частично или не опорожняется совсем, в связи с чем необходимо принудительное выдавливание материалов, которые теряют свои текучие свойства после контакта с жидкостью;
во-вторых, после срабатываний устройства в процессе его последующего подъема велика вероятность выпадения шариков в скважину в связи с чем возникает необходимость их извлечения или разбуривание, а это ведет к аварийным работам и следовательно к дополнительным затратам.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности работы устройства за счет исключения его преждевременного контакта с внутренними стенками скважины и принудительного выдавливания материалов в заданном интервале скважины, а также исключение аварийных работ в скважине.
Техническая задача решается предлагаемым устройством для доставки материалов в скважину, содержащим желонку с крышкой, зафиксированной гибкой связью и расположенной в донной части желонки, втулку, которая расположена на нижнем конце желонки, уплотнительный элемент, наконечник со сквозными отверстиями сверху навернутый на желонку, жесткие центраторы.
Новым является то, что крышка в желонке зафиксирована снизу с помощью цангового захвата, соединенного с втулкой, которая навернута на желонку, при этом цанговый захват выполнен в виде рычагов соединенных между собой шарнирно с возможностью радиального перемещения наружу и освобождения от фиксации крышки в рабочем положении, причем рычаги цангового захвата, соединенные с втулкой выполнены из пружинной стали, при этом уплотнительный элемент установлен над крышкой и выполнен в виде тарельчатой манжеты, при этом желонка на наружной поверхности снабжена самоуплотняющейся манжетой, пропускающей снизу вверх и жестко закрепленной на ней упорами, причем внутри желонки на верхнем уровне материала доставляемого в скважину герметично установлена пробка, при этом нижняя часть желонки снабжена диаметрально расширенным
участком напротив которого в желонке выполнены продольные сквозные пазы, образующие обводной канал, ограничивающий осевое перемещение вниз пробки в рабочем положении.
На фигуре изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.
Устройство для доставки материалов в скважину содержит желонку 1 с крышкой 2, втулку 3, которая навернута на нижний конец желонки 1, наконечник 4 со сквозными отверстиями 5 сверху навернутый на желонку, жесткие центраторы 6. Крышка 2 гибкой связью 7 зафиксирована за желонку 1, а уплотнительный элемент 8 установлен над крышкой 2 и выполнен в виде тарельчатой манжеты. Крышка 2 в желонке 1 зафиксирована снизу с помощью цангового захвата 9, соединенного с втулкой 3.
Цанговый захват 9 выполнен в виде рычагов 10, 11, 12 и 13, соединенных между собой шарнирно посредством шарниров 14, 15 и 16 с возможностью радиального смещения цангового захвата 9 наружу и освобождения от фиксации крышки 2 в рабочем положении.
Рычаги 10 и 11 цангового захвата 9, соединенные с втулкой 3 выполнены из пружинной стали. Желонка 1 снабжена жесткозакрепленной на ней посредством верхнего 17 и нижнего 18 упоров самоуплотняющейся манжетой 19, пропускающей снизу вверх.
Внутри желонки 1 на верхнем уровне материала 20 доставляемого в скважину 21 герметично установлена пробка 22, при этом нижняя часть желонки 1 снабжена диаметрально расширенным участком 23 напротив которого в желонке выполнены продольные сквозные пазы 24, образующие обводной канал 25 ограничивающий осевое перемещение вниз пробки 22 в рабочем положении.
Устройство для доставки материалов в скважину работает следующим образом.
На устье (на фигуре не показано) скважины 21 крышку 2 желонки 1 устанавливают в рабочее положение. Для этого на крышку 2 устанавливают уплотнительный элемент 8 (см. фигуру).
Заполняют желонку 1 необходимым количеством материала 20, который необходимо доставить в скважину 21 например, кварцевым песком, объем которого определяют исходя из высоты засыпки заданного интервал скважины. После заполнения желонки 1 материалом 20 со стороны верхнего конца внутрь желонки 1 герметично устанавливают пробку 22 например, выполненную из резины. Далее на желонку 1 наворачивают наконечник 4, соединив последний с геофизическим кабелем 26, на котором устройство спускают в скважину 21. В процессе спуска устройства в скважину 21, находящаяся в ней жидкость перетекает снизу вверх через самоуплотняющуюся манжету 19, жесткозакрепленную
посредством верхнего 17 и нижнего 18 упоров на желонке 1, при этом жесткие центраторы 6 центрируют устройство относительно скважины 21.
При достижении устройством интервала опорожнения, в качестве которого может служить забой скважины или ранее установленный упор (пакер, цементный мост) (на фиг. не показано) разгружают на него устройство. В следствии разгрузки устройства на забой скважины или ранее установленный упор происходит взаимодействие с ним нижних концов рычагов 12 и 13, соединенных между собой шарниром 15, которые поворачиваются и смещаются наружу относительно шарнира 15, который в свою очередь поднимается вверх. В результате, нижние концы рычагов 10 и 11, соединенные с рычагами 12 и 13 с помощью шарниров 14 и 16 соответственно, также перемещаются наружу.
Устройство продолжают разгружать на забой скважины или упор, при этом рычаги 10 и 11 цангового захвата 9, выполненные из пружинной стали изгибаются в следствии радиального перемещения их нижних концов наружу, при этом верхние концы рычагов 10 и 11 жестко закреплены к втулке 3, поэтому в определенный момент цанговый захват 9 перестает фиксировать крышку 2, которая выпадает из желонки 1 на длину гибкой связи 7.
Далее устье (на фиг. не показано) скважины 21 обвязывают с насосным агрегатом (на фиг. не показано) и герметизируют на устье геофизический кабель 26. Далее создают в скважине 20 выше самоуплотняющейся манжеты 19 определенное давление, например, 4,0-5,0 МПа, которое прижимает самоуплотняющуюся манжету 19 к стенкам скважины 20 тем сильнее, чем выше давление, которое в свою очередь через сквозные отверстия 5 наконечника 4 передается внутрь желонки 1.
Внутри желонки 1 гидравлическое давление действует на верхний торец пробки 22, которая под действием воспринимаемого давления, создаваемого насосным агрегатом в скважине 20 выше самоуплотняющейся манжеты 19 перемещается вниз по желонке 1, вытесняя и замещая доставляемый в скважину 21 материал 20, поскольку крышка 2 открыта, при этом, не сбрасывая давления в скважине 21 устройство, медленно приподнимают вверх до предполагаемого верхнего уровня материала 20 в скважине 21 (в зависимости от объема материала 20 в желонке 1). Как только пробка 22 попадет в расширенный участок 23 желонки 1 скважинная жидкость, находящаяся в желонке 1 выше пробки 22 через продольные сквозные пазы 24 по обводному каналу 25 и вновь через продольные сквозные пазы 24 устремляется под пробку 22 откуда вытесняет остатки материала 20, оставшегося в нижнем конце желонки 1 в скважину 21, при этом давление, создаваемое насосным агрегатом в скважине 21 над самоуплотняющейся манжетой 19 резко падает, что свидетельствует об окончании опорожнения устройства. После чего разгерметизируют геофизический
кабель 26 на устье скважины 21 и устройство полностью извлекается на поверхность, а материал 20 в виде моста остается в заданном интервале скважины 21.
Предлагаемое устройство для доставки материалов в скважину обладает достаточной надежностью в работе за счет фиксации крышки в желонке с помощью цангового соединения, исключающего контакт с внутренними стенками скважины и выполненного в виде рычагов соединенных между собой шарнирно, а также принудительного выдавливания материалов в заданном интервале скважины. Кроме того, устройство исключает возможность возникновения аварийных работ в скважине, поскольку из конструкции устройства исключены шарики, что позволяет избежать дополнительных затрат на их извлечение или разбуривание.