ПАКЕРУЮЩЕЕ И ОПРЕССОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к средствам защиты обсадных колонн от воздействия высокого давления и может найти применение при спуске дополнительных обсадных колонн в скважины, обсадные колонны которых пришли в негодность.
Известно пакерующее устройство (свидетельство на полезную модель. РФ №26075, МПК 7 Е 21 В33/12, опубл. БИ №31 от 10.11.2002 г.), содержащее основной пакер, включающий корпус с размещенной на его наружной поверхности эластичной манжетой, подвижной клиновой цилиндр, связанный с приводом, срезные и уплотнительные элементы и упоры, при этом устройство снабжено дополнительным пакером, состоящим из корпуса, соединенного через переводник с корпусом основного пакера, с надетой на него эластичной манжетой, подвижным клиновым цилиндром, образующим с корпусом и уступом на его наружной поверхности гидрокамеру, соединенную через радиальные каналы в корпусе с внутритрубным пространством.
Недостатком данного устройства является то, что конструкция пакерующего устройства не позволяет непосредственно перед запакеровкой произвести опрессовку дополнительной обсадной колонны на необходимое давление без дополнительных спуско-подъемных операций оборудования (например, пакера).
Наиболее близким по технической сущности является пакерующее устройство (патент РФ на полезную модель. №41078, МПК 7 Е 21 В33/12, опубл. БИ №28 от 10.10.2004 г.), содержащее уплотнительные элементы и упоры, основной и дополнительный пакеры, каждый из которых включает в себя корпус с размещенной на его поверхности эластичной манжетой, подвижный клиновой цилиндр, при этом подвижный клиновый цилиндр основного пакера связан с приводом, а подвижный клиновой цилиндр дополнительного пакера снабжен гидрокамерой, образованной между ним и корпусом дополнительного пакера с уступом на его наружной поверхности, причем гидрокамера сообщена каналами с внутренним пространством, при этом корпус дополнительного пакера присоединен сверху к корпусу основного пакера через переводник, при этом привод подвижного клинового цилиндра основного пакера выполнен в виде опорной втулки, расположенной внутри его
корпуса, а корпус дополнительного пакера снабжен опрессовочным седлом, присоединенным к его корпусу срезными элементами выше каналов.
Недостатками данного устройства являются:
во-первых, снижение надежности в процессе запакеровки, поскольку возможно нарушение последовательности разрушения срезных элементов, количество которых увеличивается за счет соединения опрессовочного седла с корпусом дополнительного пакера;
во-вторых, конструкция данного устройства, в случае негерметичности в процессе опрессовки дополнительной обсадной колонны, не позволяет определенно судить о том, что негерметично либо это дополнительная обсадная колонна, либо само пакерующее устройство;
в-третьих, после посадки пакерующего устройства опрессовочное седло не извлекается на поверхность, а падает на забой скважины.
Технической задачей полезной модели является создание конструкции устройства, позволяющей за один спуск дополнительной обсадной колонны (ДОК) спрессовать ее на необходимое давление, после чего извлечь опрессовочное устройство, а затем произвести надежную запакеровку.
Техническая задача решается предлагаемым пакерующим и опрессовочным устройством дополнительной обсадной колонны, содержащим уплотнительные элементы и упоры, основной и дополнительный пакеры, каждый из которых включает в себя корпус с размещенной на его поверхности манжетой, подвижный клиновой цилиндр, при этом подвижный клиновой цилиндр основного пакера связан с приводом, а подвижный клиновой цилиндр дополнительного пакера снабжен гидрокамерой, образованной между ним и корпусом дополнительного пакера с уступом на его наружной поверхности, причем гидрокамера сообщена каналами с внутритрубным пространством, при этом корпус дополнительного пакера присоединен сверху к корпусу основного пакера через переводник.
Новым является то, что корпус дополнительного пакера сверху снабжен специальной муфтой, имеющей внутреннюю цилиндрическую проточку, в которую установлен извлекаемый опрессовочный узел, состоящий из концентрично расположенного в специальной муфте клапана, выполненного в виде стержня с каналом, представляющего собой размещенные сверху вниз ловильную шейку, цилиндрическую часть, узкую цилиндрическую часть и упор, при этом на цилиндрической части стержня с возможностью ограниченного упором перемещения вниз установлено седло с радиальными окнами внизу, причем сверху седло снабжено самоуплотняющейся манжетой, пропускающей жидкость снизу вверх, и зафиксировано в транспортном положении относительно стержня срезным
элементом, герметично перекрывая канал, объединяющий после разрушения срезного элемента пространства над и под самоуплотняющейся манжетой, причем в радиальные окна установлены плашки с возможностью радиального перемещения внутрь, взаимодействующие в рабочем положении снаружи с внутренней цилиндрической проточкой специальной муфты, а изнутри - с цилиндрической частью стержня, при этом плашки выполнены с возможностью взаимодействия изнутри с узкой цилиндрической частью стержня и выхода из взаимодействия с внутренней цилиндрической проточкой специальной муфты при извлечении опрессовочного узла.
На фиг.1 изображена верхняя часть предлагаемого устройства в продольном разрезе.
На фиг.2 изображена нижняя часть предлагаемого устройства в продольном разрезе.
На фиг.3 изображено поперечное сечение опрессовочного узла.
Устройство состоит из опрессовочного узла 1, дополнительного пакера 2 и основного пакера 3.
Дополнительный пакер 2 (см. фиг.1) состоит из корпуса 4, на наружной поверхности которого установлен подвижный клиновой цилиндр 5, образующий с корпусом 4 и уступом 6 гидрокамеру 7, соединенную через радиальные каналы 8 с внутритрубным пространством 9, которое разделено опрессовочньм узлом 1. На внутренней поверхности подвижного клинового цилиндра 5 установлено стопорное кольцо 10. На корпусе 4 также установлена эластичная манжета 11 и опора 12 со срезным элементом 13. Подвижный клиновой цилиндр 5 срезным элементом 14 соединен со специальной муфтой 15 опрессовочного узла 1, с которым, в свою очередь, соединен корпус 4, снабженный зубчатьми насечками 16.
Основной пакер 3 (см. фиг.2) состоит из корпуса 17с надетыми на него подвижным клиновым цилиндром 18, стопорным кольцом 19, эластичной манжетой 20, опорой 21 со срезным элементом 22 и навернутой на конце корпуса опоры 23. Корпус 17 выполнен с продольньми сквозными пазами 24 и зубчатыми насечками 25. Внутри корпуса 17 установлена опорная втулка 26, соединенная посредством срезных элементов 27 с подвижным клиновым цилиндром 18. Последний, с помощью срезного элемента 28, соединен с переводником 29, а он, в свою очередь, - с корпусом 17. Сопрягаемые поверхности снабжены уплотнительными элементами 30.
Корпус 4 дополнительного пакера 2 соединен с переводником 29 основного пакера 3.
Специальная муфта 15 опрессовочного узла 1 (см. фиг.1) снабжена внутренней цилиндрической проточкой 31, в которой установлен клапан 32, выполненный в виде стержня 33 с каналом 34. Стержень 33 представляет собой размещенные сверху вниз ловильную шейку 35, цилиндрическую часть 36, узкую цилиндрическую часть 37 и упор 38.
На цилиндрической части 36 стержня 33 с возможностью ограниченного упором 38 перемещения вниз установлено седло 39 с радиальными окнами 40 внизу. Сверху седло 39 снабжено самоуплотняющейся манжетой 41, пропускающей жидкость снизу вверх, и зафиксировано в транспортном положении относительно стержня 33 срезным элементом 42, герметично перекрывая канал 34, объединяющий после разрушения срезного элемента 42 пространства над и под самоуплотняющейся манжетой 41. В радиальные окна 40 установлены плашки 43 (см. фиг.3) с возможностью радиального перемещения внутрь, взаимодействующие в рабочем положении снаружи с внутренней цилиндрической проточкой 31 специальной муфты 15, а изнутри - с цилиндрической частью 36 стержня 33. Плашки 43 выполнены с возможностью взаимодействия изнутри с узкой цилиндрической частью 37 стержня 33 и выхода из взаимодействия с внутренней цилиндрической проточкой 31 специальной муфты 15 при извлечении опрессовочного узла 1.
Работает устройство следующим образом.
Пакерующее и опрессовочное устройство на ДОК 44 (см. фиг.1) спускают во внутрь обсадной колонны, которая является непригодной для дальнейшей эксплуатации (на фиг.1, 2, 3 не показано), с таким расчетом, чтобы оно находилось на расстоянии 15-20 м от продуктивного пласта. ДОК 44 закрепляют на устье, а на ее верхний конец наворачивают колонную головку (на фиг.1, 2, 3 не показано) и создают внутри нее повышенное давление, необходимое для опрессовки ДОК 44 (например 25,0 Мпа) и выдерживают необходимое время.
После опрессовки разгерметизируют устье ДОК 44 и спускают в нее стандартный ловильный инструмент, например, на канате (на фиг.1, 2, 3 не показано). Далее проводят залавливание клапана 32 за ловильную шейку 35 стержня 33.
После залавливания клапана 32 на устье начинают тянуть за канат вверх, в определенный момент срезной элемент 42 (см. фиг.1) разрушается, при этом жидкость, находящаяся выше устройства, по каналу 34 стержня 33 перетекает вниз во внутреннее пространство 45 дополнительного 2 и основного 3 пакеров. Как только давление внутри ДОК 44 упадет до нуля, вновь начинают тянуть канат вверх и, как только узкая цилиндрическая часть 37 стержня 33 поравняется с плашками 43, установленными в радиальные окна 40, плашки 43 выпадают из внутренней цилиндрической выборки 31 специальной муфты 15 и взаимодействуют с вышеупомянутой узкой цилиндрической частью 37 стержня 33. При дальнейшем подъеме седло 39 упирается в упор 38 и клапан 2 сборе извлекают на поверхность.
Теперь начинают запакеровку дополнительного 2 и основного 3 пакеров (см. фиг.1 и 2). Для этого герметизируют устье скважины и вновь создают внутри ДОК 44 повышенное
давление, под действием которого подвижные цилиндры 5 и 18 благодаря гидрокамере 7 с радиальными каналами 8 и опорной втулке 26 дополнительного 2 и основного 3 пакеров, соответственно, перемещаются вниз (при этом срезные элементы 14 и 28 разрушаются) и прижимают эластичные манжеты 11 и 20 к стенкам обсадной колонны, непригодной для эксплуатации. Процесс запакеровки продолжается до тех пор, пока под действием повышенного давления, воздействующего на опорную втулку 26, срезные элементы 27 разрушатся о нижнюю кромку продольных сквозных пазов 24 корпуса 17. В результате опорная втулка 26 упадет на забой скважины, а стопорные кольца 10 и 19 зацепятся за зубчатые насечки 16 и 25. Процесс запакеровки окончен.
Опорная втулка 26 изготовлена из чугуна и при необходимости может быть разбурена. После запакеровки колонную головку отворачивают, во внутрь ДОК 44 на насосно-компрессорных трубах ( на фиг.1.2,3 не показано) спускают необходимое оборудование для дальнейшей эксплуатации скважины.
Если надо поднять пакерующее устройство, делают натяжку ДОК 44 вверх, срезные элементы 13 и 22 при этом разрушаются, подвижные цилиндры 5 и 18 выходят из соприкосновения с эластичными манжетами 11 и 20, после чего устройство готово к подъему на поверхность.
Предлагаемое устройство позволяет за один спуск дополнительной колонны спрессовать ее на необходимое давление, после чего извлечь опрессовочное устройство, а затем произвести надежную запакеровку, что несомненно сэкономит время и, как следствие снизит затраты на ремонт скважин.