УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ МЕЖТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА В СКВАЖИНЕ

Предложение относится к нефтегазодобывающей отрасли, а именно к устройствам для изоляции межтрубного пространства в скважинах при закачке жидкости, газа или изоляционных растворов под давлением для повышения нефтеотдачи пластов и при ремонтно-изоляционных работах.
Известно устройство (Каталог оборудования для эксплуатации газовых скважин. М. ЦИНТИХимнефтемаш 1982, стр.24-25), включающее полый корпус с радиальным отверстием, манжету, втулку-толкатель, размещенную на корпусе с возможностью взаимодействия с манжетой, конус, установленный на корпусе с возможностью осевого перемещения, цилиндр, соединенный с конусом, плашки с плашкодержателем, установленные на корпусе с возможностью выдвижения плашек в радиальном направлении при взаимодействии с конусом, храповик для фиксации втулки-толкателя относительно конуса и плашек с плашкодержателем, упорную гильзу, соединенную с корпусом над манжетой, и седло с шаром, помещенное в корпусе.
Недостатками данного устройства являются:
во-первых, сложность в изготовлении, высокая себестоимость, а главное недостаточно высокая надежность в работе из-за частого отказа основного узла устройства храповика, не обеспечивающего 100% жесткой фиксации втулки-толкателя относительно корпуса при установке устройства в скважине;
во-вторых, устройство необходимо комплектовать гидравлическим якорем сверху для предотвращения перемещения устройства вверх при закачке жидкости, газа или изоляционного раствора под давлением в скважину.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для изоляции межтрубного пространства в скважине (патент RU №2247223, МПК 7 Е21В 33/12, опуб. в бюл.№6 от 27.02.2005 г.), включающее полый корпус с рядом радиальных отверстий, манжету, втулку-толкатель, размещенную на корпусе с возможностью взаимодействия с манжетой, конус, установленный на корпусе, цилиндр, соединенный с конусом, плашки с плашкодержателем, установленные на корпусе с возможностью выдвижения плашек в радиальном направлении при взаимодействии с конусом, седло и срезные винты, при этом в плашкодержателе выполнены дополнительные сквозные радиальные отверстия, в которых установлены шлипсы с возможностью выдвижения в радиальном направлении, внутренняя полость плашкодержателя сообщена с внутренней полостью корпуса рядом
радиальных отверстий, во втулке-толкателе выполнены сквозные радиальные отверстия, в которых установлены шлипсы с возможностью выдвижения в радиальном направлении, причем втулка-толкатель жестко закреплена на корпусе, а ее внутренняя полость сообщена с межтрубным пространством под манжетой.
Недостатком данного устройства являются:
во-первых, конструкция металлоемка, в тех случаях, когда пласт и/или изолируемый интервал скважины находятся в близости от забоя;
во-вторых, возможна не герметичная посадка устройства в скважине, так как манжета при посадке сжимается при определенной нагрузке за счет веса (разгрузки) труб в зависимости от ее твердости, при этом при большом весе труб манжета может быть пережата и разрушена, а при малом - недостаточно плотно прижаться к стенкам обсадной колонны, в связи с чем снижается надежность посадки.
Задачей полезной модели является снижение металлоемкости и повышение надежности посадки устройства в обсадной колонне скважины.
Поставленная задача решается устройством для изоляции межтрубного пространства в скважине, включающим полый корпус, конус, установленный на полом корпусе, манжету, втулку-толкатель, жестко размещенную на полом корпусе и имеющую возможность взаимодействия с манжетой, шлипсы, установленные во втулке-толкателе с возможностью выдвижения в радиальном направлении.
Новым является то, что полый корпус снабжен наружной кольцевой выборкой, ограничивающей осевое перемещение конуса вниз, при этом снизу к полому корпусу жестко присоединен перфорированный хвостовик, заглушенный снизу, при этом манжета сверху и снизу оснащена размещенными на полом корпусе дополнительными уплотнительными элементами, твердость которых выше твердости манжеты.
На фигуре изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе перед посадкой в скважине.
Устройство для изоляции межтрубного пространства в скважине состоит из полого корпуса 1, конуса 2, установленного на полом корпусе 1, манжеты 3, втулки-толкателя 4, жестко размещенной на полом корпусе 1 и имеющей возможность взаимодействия с манжетой 3.
Полый корпус 1 снабжен наружной кольцевой выборкой 5, ограничивающей осевое перемещение конуса 2 вниз. Во втулке-толкателе 4 установлены шлипсы 6 с возможностью выдвижения в радиальном направлении.
Манжета 3 сверху и снизу оснащена размещенными на полом корпусе 1, дополнительными уплотнительными элементами 7 и 8 соответственно, твердость которых
выше твердости манжеты 3. Снизу к полому корпусу 1 посредством муфты 9 жестко присоединен перфорированный хвостовик 10, заглушенный снизу.
Несанкционированные перетоки жидкости в процессе работы устройства исключаются уплотнительным элементом 11. Вспомогательные крепежные элементы на фигуре не показаны.
Устройство для изоляции межтрубного пространства в скважине работает следующим образом.
Устройство посредством муфты 12 присоединяют к колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 13 и спускают в обсадную колонну 14 до взаимодействия заглушенного снизу перфорированного хвостовика 10 с забоем 15, при этом длину перфорированного хвостовика 10 подбирают заранее в зависимости от интервала установки устройства в обсадной колонне 14 скважины.
Затем колонну НКТ 13 постепенно начинают разгружать на забой 15, при этом происходит увеличение осевой нагрузки на манжету 3, и при достижении определенной нагрузки, манжета 3 вследствие того, что ее твердость меньше твердости дополнительных уплотнительных элементов 7 и 8, принимает форму цилиндра, радиально расширяясь наружу и уплотняясь в обсадной колонне 14 по всей своей высоте, при этом втулка-толкатель 4 и дополнительные уплотнительные элементы 7 и 8, также сжимаясь, опускаются вниз относительно полого корпуса 1, поскольку конус уперт в наружную кольцевую выборку 5 полого корпуса 1.
Далее колонну НКТ 13 полностью разгружают на устройство, при этом увеличиваются в диаметре уже дополнительные уплотнительные элементы 7 и 8 благодаря воздействию на них, соответственно, нижнего торца втулки-толкателя 4 и верхнего торца конуса 2.
Благодаря специальной форме по площади контакта дополнительных уплотнительных элементов 7 и 8 с манжетой 2, дополнительные уплотнительные элементы 7 и 8 принимают формы конусов, утолщенных к манжете, поэтому дополнительные уплотнительные элементы 7 и 8, расположенные соответственно выше и ниже манжеты 2, выполняют функции опорных механизмов, предотвращающих сдвиг манжеты 2. По окончании разгрузки колонны НКТ 13 на устройство дополнительные уплотнительные элементы 7 и 8 также принимают форму цилиндров, расширяясь радиально наружу, и продолжают удерживать манжету 2, герметично прижимая ее к стенкам обсадной колонны 14. Далее в колонну НКТ 13 закачивают жидкость (например, кислоту) для повышения нефтеотдачи пласта 16.
В процессе закачки жидкости избыточное давление (давление закачки жидкости) во внутренней полости колонны НКТ 13 и полого корпуса 1 через ряд радиальных отверстий 16 втулки-толкателя 4 передается на шлипсы 6, выдвигая их до упора в обсадную колонну 14, в связи с чем обеспечивается дополнительная фиксация устройства в обсадной колонне 14 скважины. Далее закачиваемая жидкость сквозь перфорированный хвостовик 10 и межтрубное пространство 16 ниже устройства поступает в пласт 17.
Предлагаемое устройство для изоляции межтрубного пространства в скважине менее металлоемко, а значит позволяет снизить материальные и финансовые затраты на изготовление, при этом посадка устройства в заданном интервале обсадной колонны происходит последовательно, поскольку сначала в обсадной колонне уплотняется манжета, а затем уплотняются дополнительные уплотнительные элементы, одновременно выполняющие роль опоры для манжеты, что повышает надежность посадки устройства.