УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕССОВКИ КОЛОННЫ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) в скважине.
Анализ существующего уровня показал следующее: известно устройство для перекрытия колонны НКТ, содержащее корпус с продольными каналами, в котором расположена камера с сеткой, разделяющей камеру на две части, одна из которых заполнена веществом, растворимым в добываемой жидкости, подпружиненный шток, конус, герметизирующие элементы и фиксатор (см. а.с. №933950 от 18.07.80 г. по кл. Е 21 В 34/10, опубл. в ОБ №2, 1982 г.). Устройство через лубрикатор спускается в скважину под собственным весом к месту расположения стопорного патрубка и садится на его конусную фаску и далее в осевой канал стопорного патрубка вводится фиксатор и уплотнитель с образованием между ними герметичного контакта.
Недостатком известного устройства является недостаточная надежность конструкции и неэффективность работы.
Это обусловлено целым рядом причин:
- необходимостью предварительной установки в составе колонны НКТ стопорного патрубка, что подразумевает подъем на поверхность внутрискважинного оборудования с соответствующим проведением операции по глушению скважины; применением вещества, растворимого в пластовой жидкости, как источника команды для обеспечения выравнивания давления над
и под устройством, после его растворения и удаления из верхней части камеры не являющегося критерием оценки времени, за которое происходит выравнивание давления, т.к. спуск устройства осуществляют в скважину, заполненную жидкостью, а растворение вещества происходит в различное время, что обусловлено составом жидкости и различной глубиной.
Таким образом, устройство может быть приведено в нерабочее состояние еще в процессе спуска к стопорному патрубку.
По конструктивным признакам, а также по функциональным особенностям обеспечения герметичность, т.е. путем предварительной принудительной посадки уплотнителя на его рабочем месте с целью обеспечения герметичности, наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство для перекрытия колонны насосно-компрессорных труб (см. патент RU 2164587 C2 по Кл. Е 21 В 34/06), содержащее запускаемый в колонну труб, находящуюся в скважине, опрессовочный клапан, включающий корпус с окнами, заякоривающий узел, состоящий из штока, комплекта фиксаторов в виде одноплечных рычагов и механизма привода с толкателем, связанным с сердечником, тарированным срезным элементом и установленным в осевом канале корпуса с возможностью осевого перемещения. Кроме того, устройство включает узел фиксации из упругого элемента, уплотнительный узел, состоящий из уплотнителя и механизма посадки в виде разжимного конуса, жестко связанного со штоком.
К недостаткам известного устройства относятся сложность конструкции и технологии изготовления, а также недостаточная надежность устройства в работе. Работа таких деталей, как цанга, одноплечих рычагов и захвата рассчитана на упругость их материала, которая обеспечивается за счет высокой дорогостоящей технологии. Уплотнительный элемент имеет сложный профиль и подвергается при работе чрезмерной деформации, после которой он должен принять первоначальную геометрическую форму за счет внутренних упругих сил, в то время, как известно, общепринятый материал упругого элемента склонен затвердеванию в среде, в которой он работает или с истечением
времени теряет пластичность. Наличие же различного рода мусора в технологической жидкости указывает на то, что не исключено попадание этого мусора в рабочие органы устройства, которые расположены так незащищенно, что в итоге приводит устройство к отказу в работе.
Техническая задача изобретения заключается в упрощении конструкции и повышении надежности устройства.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб, содержащее опрессовочный клапан, запускаемый в колонну насосно-компрессорных труб в скважине, состоящий из полого корпуса, выполненного с возможностью глушения его полости и снабженного головкой под ловитель, уплотнительный узел с уплотнителем и механизмом его посадки, заякоривающий узел, расположенный с возможностью взаимодействия с нижним концом опрессуемого интервала насосно-компрессорных труб, выполнено так, что полый корпус опрессуемого клапана состоит из подвижной и неподвижной частей, входящих в уплотнительный узел, на подвижной части и полого корпуса предусмотрен выполненный заодно кольцевой разделитель, с одной стороны которого установлен вспомогательный уплотнитель механизма посадки в виде манжеты L-образного половинного сечения, открытый торец которой обращен к полости высшего давления и снабжен ограничительным кожухом, а с другой стороны -основной сальниковый уплотнитель, контактирующий с неподвижной частью полого корпуса опрессовочного клапана, расположенной с возможностью посадки в установленную на нижнем конце опрессуемого интервала колонны насосно-компрессорных труб гильзу, внутренний диаметр которой меньше аналогичного размера опрессуемой колонны насосно-компрессорных труб, при этом опрессовочный клапан оснащен разгрузочным клапаном, выполненным в виде кинематической пары «шток-цилиндр» с уплотненным разъемом, шток которой с центральным и радиальными, расположенными выше уровня уплотненного разъема, разгрузочными отверстиями, предусмотрен на переходном верхнем участке подвижной части корпуса опрессовочного
клапана, а цилиндр с посаженным на нем центратором соединен с головкой под ловитель и снабжен радиальными отверстиями, расположенными с возможностью сообщения с аналогичными отверстиями на штоке при открытии разгрузочного клапана и направляющим ограничительным пояском, расположенным ниже уровня уплотненного разъема кинематической пары «шток-цилиндр» с возможностью продольного перемещения на величину рабочего хода разгрузочного клапана и фиксации последнего в его закрытом положении предохранительным элементом.
На фиг.1 изображен продольный разрез устройства для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб в скважине (в дальнейшем - устройство) в положении опрессовки; на фиг.2 - продольный разрез устройства в положении перед его извлечением из испытанной колонны насосно-компрессорных труб; на фиг.3 - вид по стрелке А на фиг.1.
г
тp
Устройство содержит опрессовочный клапан, запускаемый в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) в скважине, полый корпус которого состоит из подвижной 1 (фиг.1) и неподвижной 2 частей, входящих в уплотнительный узел. На подвижной части 1 полого корпуса предусмотрен выполненный заодно кольцевой разделитель 3, с одной стороны, которого установлен вспомогательный уплотнитель 4 механизма посадки в виде манжеты L-образного половинного сечения, открытый торец которой обращен к полости высшего давления и снабжен ограничительным кожухом 5, предохраняющим уплотнитель 4 от порчи и его выворачивания при извлечении из колонны НКТ. С другой стороны кольцевого разделителя 3 расположен основной сальниковый уплотнитель 6, контактирующий с неподвижной частью 2 полого корпуса опрессовочного клапана, выполненной с возможностью посадки в седло 7, предусмотренное в гильзе 8, расположенной в нижнем конце опрессуемого интервала колонны НКТ 9. Внутренний опрессовочный диаметр гильзы Д меньше, чем аналогичный размер HKT-D, что предопределяет точную посадку уплотнительного узла в гильзу 8 и беспрепятственную транспортировку устройства на колонне НКТ 9.
Вспомогательный уплотнитель 4 зафиксирован на подвижной части 1 полого корпуса с помощью штока 10, через ограничительный кожух 5, а основной сальниковый уплотнитель 6 - гайками 11 через неподвижную часть 2 полого корпуса с центратором 12. Устройство оснащено разгрузочным клапаном, выполненным в виде кинематической пары «шток-цилиндр», у которой шток 10 с уплотнительными радиальными 13 и торцевым 14 кольцами предусмотрен на верхнем конце продолжения подвижной части 1 полого корпуса опрессовочного клапана, а цилиндр 15 установлен с возможностью продольного перемещения относительно штока 10 на величину хода разгрузочного клапана и соединен с головкой 16 под ловитель (не показан) через центратор 17. На штоке 10 и цилиндре 15 выполнены радиальные разгрузочные отверстия 18 и 19, соответственно, служащие для слива жидкости при открытом пользовании разгрузочного клапана (фиг.2) из надклапанной 20 в подклапанную 21 полость. В закрытом положении разгрузочного клапана (фиг.1) цилиндр 15 опущен вниз и зафиксирован шплинтами 22 (фиг.1,3) пропущенными через отверстия, предусмотренные, соответственно, на штоке 10 и цилиндре 15, с последующим загибом концов 23 предохранительного срабатываемого элемента (шплинтов) 22.
Устройство работает следующим образом. В исходном положении разгрузочный клапан закрыт (фиг.1). Устройство вводится в колонну НКТ 9 и доставляется до седла 7 потоком прокачиваемой жидкости с помощью насосного агрегата (не показан). При создании давления в колонне НКТ 9 давления, открытый торец вспомогательного уплотнителя 4, расположенный ниже ограничительного кожуха 5, раздается, создавая герметичность, и смещается вместе с подвижной частью 1 полого корпуса вниз относительно его неподвижной части 2, посаженной в седло 7. Происходит предварительная посадка основного сальникового уплотнителя 6 и одновременно производится опрессовка колонны НКТ 9 под испытательным давлением. При этом подвижная верхняя часть 1 полого корпуса опрессовочного клапана смещается вниз относительно нижней неподвижной его части 2 на расстояние - L (фиг.1).
После опрессовки устройство необходимо извлечь из колонны НКТ 9. Для этого в первую очередь надо попытаться стронуть устройство с гильзы 8 посредством имеющейся в наличии техники - насосным агрегатом. При положительном исходе устройство беспрепятственно извлекается из колонны НКТ 9, у которой внутренний диаметр больше, чем у гильзы 8. На нагнетательных скважинах с большой приемистостью устройство извлекается канатным методом, специальной лебедкой с канатом, на конце которого смонтирован ловитель (не показан) под головку 16. При создании на канате натяга, цилиндр 15, преодолевая сопротивление предохранительных срабатываемых элементов, шпилек 22,приподнимается относительно штока 10 на величину хода разгрузочного клапана (см. фиг.2). Радиальные разгрузочные отверстия 18,19 на штоке и цилиндре, соответственно, при этом совпадают по уровню, тем самым обеспечивается переток жидкости из надклапанной 20 в подклапанную 21 полость, сравнивающий в них давление. Гильза 8 отпускает уплотнительный узел вместе с опрессовочным клапаном и устройством в целом и происходит беспрепятственное его извлечение, что гарантирует целостность уплотнительных элементом опрессовочного клапана. После извлечения устройство подвергается техническому осмотру, проверяется целостность входящих в него узлов, после чего отправляется на повторное использование.
Устройство упрощено конструктивно, обладает повышенной надежностью в работе и обеспечивает испытание колонны труб на допустимых для материала труб высоких давлениях.