Устройство защиты от присыпания

Заявленное техническое решение относится к нефтяной промышленности, в частности к защите скважинных пакеров от механических примесей.
Известен шламоуловитель скважинный надпакерный (патент №2588111, МПК Е21В 37/00, опубл. 27.06.2016), который включает патрубок, закрепленные на патрубке пары металлических колец, поддерживаемые ребрами жесткости, размещенные в каждой паре металлических колец между металлическими кольцами верхний и нижний герметизаторы межтрубного пространства в виде плоского кольца, отверстия в каждой паре металлических колец и герметизаторе. Количество отверстий в верхней и нижней парах металлических колец и герметизаторах одинаковое. Отверстия расположены на диаметрах, углы между которыми одинаковые. Пары металлических колец и герметизаторы установлены так, что в проекции на горизонтальную плоскость диаметры, на которых находятся отверстия в верхней паре металлических колец и герметизаторе и нижнем металлическом кольце и герметизаторе, расположены под углом друг к другу, равным половине угла между соседними диаметрами одной пары металлических колец и герметизатора. Применение предложенного шламоуловителя позволяет исключить попадание загрязнений к пакеру и одновременно обеспечить исключение эффекта поршня при подъеме и спуске, обеспечить возможность промывки, перелива скважинной жидкости при подъеме.
Главным недостатком данного устройства является сложная конструкция и высокая вероятность засорения отверстий и выхода его из строя, что исключает выполнение его основных функций.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является устройство защиты надпакерного пространства от скапливания механических примесей (патент №2163312, МПК F04F 5/14, Е21В 43/04, опубл. 20.02.2001), которое включает установленную в скважине с верхним и нижним продуктивными пластами подъемную колонну с циркуляционным клапаном в зоне нижнего пласта и пакер. В скважине установлена подземная обсадная колонна, и на торец последней установлена надетая на подъемную колонну крышка, запирающая надпакерное пространство, над крышкой установлен дополнительный циркуляционный клапан, циркуляционный клапан установлен над кровлей нижнего пласта, а крышка с нижней стороны выполнена с радиальными ребрами с образованием последними с торцом подземной обсадной колонны каналов, сообщающих между собой кольцевые пространства выше и ниже крышки, при этом оседающие из верхнего пласта частицы задерживаются на верхней поверхности крышки и вновь оседающие частицы увлекаются потоком газа нижних дыр перфорации. В результате достигается предупреждение скапливания мощной песчаной пробки.
Недостатком данного технического решения является не защищенность от большого количества механических примесей. Устройство рассчитано на постепенно прибывающие и оседающие на крышке скопления песка. В случае резкого обвала породы клапан может не справиться и выйти из строя.
Задача, на решение которой направлено заявленное устройство, является предотвращение воздействия на пакер механических примесей для сохранения его полноценного функционирования.
Техническим результатом, достигаемым при использовании данного решения, является повышение надежности работы колонны насосно-компрессорной трубы.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство защиты от присыпания, включающее узел, установленный с возможностью запирания надпакерного пространства, содержит шток, на котором установлен уплотнительный элемент, а также упорная гайка, муфта, храповик, верхняя и нижняя втулки, соединенные между собой с помощью резьбы, причем храповик, верхняя и нижняя втулки установлены с возможностью перемещения вдоль оси устройства в пределах находящейся на штоке области с выступами, а упорная гайка установлена на нижней части штока, уплотнительный элемент одним концом прикреплен к упорной гайке, а другим к нижней втулке с помощью винтов, при этом он закреплен с возможностью изменять свою форму, и представляет собой эластичную манжету, стенка которой в центральной части имеет меньшую толщину, чем по краям, а верхняя втулка с помощью срезных штифтов соединена с муфтой, которая установлена на верхней части штока.
Использование эластичного уплотнительного элемента позволяет без каких-либо препятствий устанавливать колонну насосно-компрессорной трубы, фиксировать рабочее положение, при котором обеспечивается безопасная работа всей колонны, и беспрепятственно удалять колонну после ее полной отработки.
Техническая сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, где изображен разрез устройства защиты от присыпания
Устройство защиты от присыпания (УЗП), представляющее собой узел для запирания надпакерного пространства, содержит полый шток (1), на котором установлен уплотнительный элемент (2), а также упорная гайка (3), муфта (4), втулка (5), храповик (6) и втулка (7) со срезными штифтами (8). Уплотнительный элемент (2) крепится к упорной гайке (3) и втулке (5) с помощью винтов (9). Плотное прилегание втулки (5) к штоку (1) обеспечивается уплотнениями (10, 11). Шток (1) имеет ответную резьбу для гайки (3) и муфты (4), а также область с выступами для установки храповика (6). Втулки 7 и 5 связаны между собой резьбовым соединением, при этом во втулке (7) выполнен паз, верхний торец которого упирается в стенку храповика (6). Уплотнительный элемент (2) представляет собой эластичную манжету, стенка которой в центральной части имеет меньшую толщину, чем по краям. Сделано это для того, чтобы уплотнительный элемент (2) быстрее и равномернее переходил в рабочее положение, и для этого требовалось меньше усилий.
Устройство работает следующим образом.
Во втулке (7) устанавливаются срезные штифты (8), подобранные посредством предварительного расчета на определенный перепад давления труба/затруб. В колонну насосно-компрессорной трубы (НКТ) устанавливается УЗП и спускается в исходном транспортном положении (уплотнительный элемент (2) разжат). Для посадки УЗП необходимо достичь требуемого перепада давления труба/затруб. Как только требуемый перепад будет достигнут, произойдет срез штифтов (8), втулки (7, 5) с храповиком (6) переместятся в рабочее положение, будет осуществлено смятие, перемещение в рабочее положение уплотнительного элемента (2). Храповый механизм (6) зафиксирует текущее положение УЗП до момента извлечения. Извлечение оборудования осуществляется путем прямого натяжения колонны НКТ. В связи с тем, что уплотнительный элемент (2) представляет собой эластичную манжету определенной геометрии, его разрушение в результате подъема оборудования на устье не вызывает препятствий и дополнительных сложностей.